ปัจจุบันได้มีการใช้พลังงานหมุนเวียน (Renewable energy) อย่างแพร่หลาย โดยในประเทศไทย ระบบโฟโตโวลตาอิก (Photovoltaic หรือ PV) ซึ่งผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar cells) เป็นที่นิยมอย่างกว้างขวาง เนื่องจากลักษณะภูมิประเทศที่ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ในปริมาณสูงจึงทำให้มีศักยภาพที่จะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้ในปริมาณที่สูง ซึ่งปัจจุบันระบบโฟโตโวลตาอิกเชื่อมต่อกับระบบจำหน่ายแรงดันต่ำจะมีปริมาณเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะการเชื่อมต่อเข้ามาจากภาคครัวเรือนและชุมชนในลักษณะติดตั้งบนหลังคา (Rooftop PV system) เนื่องจากราคาแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีแนวโน้มถูกลงและติดตั้งได้ง่าย ประกอบกับนโยบายรัฐที่ต้องการส่งเสริมประชาชนให้มีการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนเพื่อรองรับการเพิ่มขึ้นของความต้องการทางไฟฟ้าในอนาคตและลดการโรงไฟฟ้าใหม่
แต่การเพิ่มขึ้นของระบบโฟโตโวลตาอิกในระบบจำหน่ายแรงดันต่ำนี้อาจสร้างปัญหาทางคุณภาพไฟฟ้าได้ โดยเฉพาะช่วงเวลาที่มีการผลิตไฟฟ้าจากระบบโฟโตโวลตาอิกเข้ามาในระบบได้มากกว่าความต้องการไฟฟ้าของโหลด เช่น ในช่วงเวลากลางวัน ส่งผลให้มีการไหลของกำลังไฟฟ้าย้อนกลับซึ่งจะทำให้ระดับแรงดันไฟฟ้าโดยเฉพาะที่ตำแหน่งปลายสายสูงขึ้นได้ ซึ่งถ้าหากมีระบบโฟโตโวลตาอิกชนิดเชื่อมต่อกริด หรือระบบผลิตไฟฟ้าแบบผสมระหว่างโฟโตโวลตาอิกและแบตเตอรี่ เชื่อมต่อเข้ามาด้วยปริมาณที่มากขึ้นก็อาจจะส่งผลให้แรงดันเกินมีขนาดสูงกว่าค่ามาตรฐานของการไฟฟ้าได้ ซึ่งจะทำให้เกิดความเสียหายต่อระบบไฟฟ้าและเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านในที่สุด
ในทางตรงข้าม แต่ละครัวเรือนมีแนวโน้มที่จะใช้ยานยนต์ไฟฟ้า (Electric vehicle หรือ EV) มากขึ้น ซึ่งมีแรงขับเคลือนจากการสนับสนุนของภาครัฐในการเพิ่มการใช้พลังงานสะอาด และสาเหตุส่วนหนึ่งก็มาจากราคาน้ำมันเชื้อเพลิงที่เพิ่มสูง ทำให้คาดการณ์กันว่าการเชื่อมต่อของยานยนต์ไฟฟ้าเข้ากับระบบจำหน่ายไฟฟ้าจะมีปริมาณที่สูงมากขึ้นในอนาคตอันใกล้ ซึ่งการชาร์จไฟของรถไฟฟ้าแต่ละคันจะกินกำลังไฟฟ้าที่ค่อนข้างสูงและใช้เวลาในการชาร์จค่อนข้างนาน และแต่ละบ้านมีโอกาสชาร์จรถไฟฟ้าในเวลาไล่เลี่ยกัน ส่งผลทำให้มีกำลังไฟฟ้าไหลในระบบจำหน่ายไฟฟ้าเป็นจำนวนมากขึ้น โดยเฉพาะในเวลาช่วงเย็นและหัวค่ำซึ่งผู้ใช้ไฟแบบครัวเรือนมีความต้องการไฟฟ้าสูงอยู่แล้ว ก็อาจทำให้เกิดปัญหาแรงดันตกขึ้นในระบบจำหน่ายไฟฟ้าได้ ซึ่งมีโอกาสที่ระดับแรงดันไฟฟ้ามีค่าต่ำเกินที่ค่ามาตรฐานของการไฟฟ้าได้ โดยเฉพาะที่บริเวณปลายสาย
จากปัญหาดังกล่าว ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. ปิยดนัย ภาชนะพรรณ์ และ กันตินันท์ มากมี จากภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร จึงได้พัฒนาเว็บแอปพลิเคชั่นสำหรับ วิเคราะห์และคำนวณปริมานทางไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงในระบบจำหน่วยไฟฟ้าแรงดันต่ำที่มีการเชื่อมต่อของระบบระบบโฟโตโวลตาอิกและยานยนต์ไฟฟ้า
เพื่อใช้เป็นเครื่องมือและสื่อการสอนสำหรับนิสิตทั้งในระดับปริญญาตรีและระดับบัณฑิตศึกษา รวมถึงผู้สนใจภายนอก อาทิเช่น วิศวกรของการไฟฟ้าต่างๆ ให้มีความเข้าใจและสามารถเห็นภาพได้มากขี้นในเรื่องผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำเมื่อมีการเชื่อมต่อของระบบผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก ไม่ว่าจะเป็นระบบโฟโตโวลตาอิกที่ติดตั้งบนหลังคา หรือ ระบบผลิตไฟฟ้าแบบผสมรูปแบบต่างๆ เข้ามาเป็นจำนวนมากได้ รวมทั้งการเชื่อมต่อกับยานยนต์ไฟฟ้าของแต่ละครัวเรือนที่มีแนวโน้มจะเพิ่มมากขึ้นในอนาคตอันใกล้
เว็บแอปพลิเคชั่นที่พัฒนาขึ้น จะรับค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ในระบบจำหน่ายแรงดันต่ำ 3 เฟส ที่มีการเชื่อมต่อของระบบผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก แล้วนำมาคำนวณการไหลของกำลังไฟฟ้าเพื่อหาปริมาณไฟฟ้าที่ตำแหน่งต่างๆ ในระบบ ได้แก่ แรงดัน, กำลังไฟฟ้าที่ไหลในระบบและกำลังไฟฟ้าสูญเสีย การเปลี่ยนแปลงของระดับแรงดันไฟฟ้าในแต่ละเฟสตามแนวความยาวสายส่ง สำหรับการคำนวณการไหลของกำลังไฟฟ้านั้นจะถูกวิเคราะห์บนโปรแกรม OpenDSS ซึ่งพัฒนาโดย The Electric Power Research Institute (EPRI)
ผ่านทาง https://tools.ecpe.nu.ac.th/low-voltage-analysis หรือ ทาง QR code ด้านล่างนี้
เว็บแอปพลิเคชั่นนี้เป็นส่วนหนึ่งของงานวิจัยเรื่อง “ระบบควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบอัตโนมัติสำหรับไฮบริดอินเวอร์เตอร์ 1 เฟสชนิดเชื่อมต่อกับ กริด เพื่อใช้ป้องกันปัญหาแรงดันเกินในระบบจำหน่ายไฟฟ้าที่มีการเชื่อมต่อระบบผลิตไฟฟ้าแบบผสมระหว่างโฟโตโวลตาอิกและแบตเตอรี่” สนับสนุนทุนวิจัยโดยคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร ปีงบประมาณ 2564 (สัญญาเลขที่ R2564E002)
รายวิชาทางวิศวกรรมไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับเนื้อหา/เว็บแอปพลิเคชั่นนี้
- 303327 Electrical power system
- 303519 Power Quality
- 303520 Advance energy technology
- 303530 Energy storage
- 303613 Integration of distributed generation in the power system
เว็บแอปพลิเคชั่นเบื้องต้น : https://youtu.be/u5mL1JlKPLg