เมื่อโลกเปลี่ยน พลังงานต้องปรับ ประเทศไทยจะรับมืออย่างไร
25 September 2024
ไฟฟ้าพลังงานสะอาด.. ราคาเหมาะสม.. มีความมั่นคง.. คือ 3 ปัจจัยหลักที่เป็นโจทย์สำคัญของไฟฟ้าไทย และไม่ง่ายที่จะทำให้เกิดความสมดุลได้ในเวลาเดียวกัน แต่เพื่อให้ประเทศก้าวสู่เป้าหมายลดก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ภายในปี 2065 ร่างแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย พ.ศ.2567-2580 หรือ ร่าง PDP 2024 จึงกำหนดให้ในปี 2080 มีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานสะอาดมากถึง 51% นับเป็นโจทย์ที่ท้าทายของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย หรือ กฟผ. ในฐานะผู้ดูแลความมั่นคงระบบไฟฟ้าของประเทศ เพราะเราต่างรู้กันดีว่าพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy: RE) แม้เป็นพลังงานสะอาดไม่ก่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการผลิตไฟฟ้า มีต้นทุนไม่สูง แต่ก็มีความผันผวนไม่แน่นอน และไม่สามารถใช้เป็นพลังงานหลักเพียงอย่างเดียวได้ หากโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล จากที่เคยเป็นตัวยืนเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าเป็นหลักต้องลดสัดส่วนลง ก็ยากที่จะการันตีว่าระบบไฟฟ้าของประเทศจะมีความมั่นคงได้ตลอดทุกช่วงเวลา
Grid Modernization ระบบไฟฟ้ารูปแบบใหม่ รับมือความผันผวน สร้างความมั่นคงทางพลังงาน
เมื่อพลังงานหมุนเวียนเข้ามามีบทบาทในระบบผลิตไฟฟ้ามากกว่าครึ่ง นิยามของระบบไฟฟ้าที่มั่นคงจึงไม่ได้มีเพียงเชื้อเพลิงที่เพียงพอ โรงไฟฟ้าและระบบส่งไฟฟ้าที่พร้อมส่งจ่ายพลังงานอีกต่อไป แต่จะต้องมีเทคโนโลยีอื่น ๆ เข้ามาเป็นผู้เล่นเพิ่มเติมอีกมากมาย เพื่อช่วยสนับสนุนให้ระบบไฟฟ้าสามารถรองรับความต้องการใช้ไฟฟ้าของประเทศที่มีความซับซ้อนมากขึ้นได้อย่างเพียงพอทุกวินาที รูปแบบของระบบไฟฟ้าในอนาคตจะปรับเปลี่ยนไปเป็น Grid Modernization โดยมีระบบบริหารจัดการและเทคโนโลยีใหม่ ๆ เข้ามาบริหารจัดการ เพื่อช่วยสร้างความยืดหยุ่นให้กับระบบไฟฟ้า ประกอบด้วย
ระบบกักเก็บพลังงาน (Energy Storage System : ESS)
ถ้าพลังงานหมุนเวียน คือพระเอกช่วยกู้โลก ระบบกักเก็บพลังงาน ก็คือพระรองที่จะเป็นแหล่งพลังงานสำรองให้ระบบไฟฟ้ามีความมั่นคง พร้อมทำหน้าที่กักเก็บพลังงานส่วนเกินจากระบบไฟฟ้า นำมาใช้ในช่วงเวลาที่พลังงานหมุนเวียนไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ การกักเก็บพลังงานทำได้หลายรูปแบบ ทั้งการเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (Battery Energy Storage System : BESS) เป็นการนำพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินจากระบบผลิตมาเก็บสะสมไว้ในแบตเตอรี่ และจ่ายพลังงานไฟฟ้าในช่วงเวลาที่เกิดความต้องการใช้ไฟฟ้าสูง มีจุดเด่นคือสามารถจ่ายพลังงานตอบสนองระบบไฟฟ้าได้รวดเร็ว แต่ก็มีต้นทุนสูง โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ (Pumped-storage) เป็นระบบกักเก็บพลังงานน้ำขนาดใหญ่ สามารถกักเก็บพลังงานได้ในปริมาณมาก โดยการสูบน้ำขึ้นไปเก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำที่อยู่ด้านบน และปล่อยน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้าในเวลาที่ต้องการโดยไม่มีผลกระทบกับการใช้น้ำของเกษตรกร ระบบกักเก็บพลังงานในรูปแบบก๊าซไฮโดรเจน เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานอีกประเภทที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยใช้กระบวนการแยกไฮโดรเจนจากน้ำด้วยพลังงานไฟฟ้า (Electrolysis) และนำก๊าซไฮโดรเจนไปกักเก็บไว้ในถังควบคุมแรงดัน เมื่อระบบไฟฟ้ามีความต้องการจะนำก๊าซไฮโดรเจนไปผลิตไฟฟ้าด้วยหลากหลายวิธี แต่การผลิต การกักเก็บ และการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีขั้นสูง ซึ่งมีต้นทุนสูงแต่ก็มีแนวโน้มที่ต้นทุนจะลดลงเรื่อย ๆ Vehicle to Grid (V2G) เพื่อให้ผู้ใช้รถยนต์ EV มีส่วนร่วมในการสร้างความมั่นคงให้กับระบบไฟฟ้าด้วยแบตเตอรี่ที่มีอยู่ในรถยนต์ EV ซึ่งในอนาคตรถยนต์ไฟฟ้าจะมีจำนวนมากนับล้านคัน แบตเตอรี่รถยนต์จำนวนมากนี้จะมีศักยภาพเพียงพอเสมือนเป็นระบบกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ให้กับระบบไฟฟ้า
ในอนาคตยิ่งมีพลังงานหมุนเวียนมากเท่าไหร่ ระบบกักเก็บพลังงานก็จำเป็นต้องมีเพิ่มมากขึ้น เพื่อให้ครอบคลุมเพียงพอที่จะทำให้ระบบไฟฟ้ามีความมั่นคงเมื่อพลังงานหมุนเวียนหายไปจากระบบ
โรงไฟฟ้าฟอสซิลปรับตัว สู่ Flexible Power plant เปิดทางให้พลังงานหมุนเวียน
ปฏิเสธไม่ได้ว่า จะอย่างไรก็ตามในช่วงเวลาของการเปลี่ยนผ่านไปสู่พลังงานสะอาด โรงไฟฟ้าฟอสซิลยังมีความจำเป็นต้องเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าเป็นหลักให้กับระบบไฟฟ้าของประเทศ เพราะความสามารถในการผลิตไฟฟ้าที่เชื่อถือได้และสามารถสั่งการให้เร่งหรือลดการผลิตไฟฟ้าได้ตามความต้องการของระบบ ยังเป็นจุดแข็งของโรงไฟฟ้าประเภทนี้ที่พลังงานหมุนเวียนไม่สามารถทำได้ ดังนั้นในช่วงเปลี่ยนผ่านนี้ โรงไฟฟ้าฟอสซิลจึงต้องปรับตัวเพื่อให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ยืดหยุ่นมากยิ่งขึ้น ทันทีที่โรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนผลิตไฟฟ้าได้ โรงไฟฟ้าหลักจะต้องลดกำลังผลิตไฟฟ้าลง เพื่อเปิดทางให้พลังงานหมุนเวียนผลิตไฟฟ้าได้เต็มที่ และเร่งการผลิตไฟฟ้าขึ้นมาอย่างรวดเร็วให้ทันเวลาเมื่อพลังงานหมุนเวียนหายไป กฟผ. ได้ปรับปรุงโรงไฟฟ้าหลักให้มีความยืดหยุ่น (Flexible Power plant) เพื่อให้สามารถตอบสนองต่อระบบได้ดีขึ้น ไม่ว่าจะเป็นปรับให้โรงไฟฟ้าเพิ่ม/ลดกำลังผลิตได้รวดเร็วขึ้น เพื่อให้สอดรับกับการผลิตไฟฟ้าของพลังงานหมุนเวียน ปรับให้โรงไฟฟ้าสามารถเดินเครื่องขั้นต่ำได้ต่ำลง จาก 60 % ของกำลังผลิต ให้เหลือเพียง 45 % ของกำลังผลิต เพื่อพยุงรักษาความมั่นคงของระบบผลิตไว้ และพร้อมที่จะเพิ่มกำลังผลิตได้ทันทีเมื่อระบบต้องการ โดยไม่จำเป็นต้องหยุดเดินเครื่องโรงไฟฟ้า (Shut Down) และหากจำเป็นต้องหยุดเดินเครื่อง ได้ปรับปรุงให้โรงไฟฟ้าสามารถเดินเครื่องโรงไฟฟ้า (Start Up) เร็วขึ้น ภายในเวลา 2 ชั่วโมง ซึ่งเร็วกว่าเดิมถึง 2 เท่า เพื่อตอบสนองความต้องการของระบบได้ทันต่อสถานการณ์
เทคโนโลยี REFC , DRCC ตัวช่วยบริหารจัดการพลังงาน
แม้เราไม่สามารถควบคุมพลังงานหมุนเวียนได้ แต่เราสามารถพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อคาดการณ์ได้ ศูนย์พยากรณ์การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy Forecast Center: REFC) จึงถูกพัฒนาขึ้นเพื่อทำหน้าที่พยากรณ์การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน ทั้งพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมของโรงไฟฟ้าขนาดเล็ก (Small Power Producer: SPP) โดยรวบรวมข้อมูลต่างๆ ทั้งข้อมูลสภาพอากาศ ข้อมูลด้านเทคนิคโรงไฟฟ้า ข้อมูลทางสถิติ เพื่อทำการประมวล วิเคราะห์ผล และพยากรณ์การผลิตไฟฟ้า ให้มีความใกล้เคียงกับการผลิตไฟฟ้าจริงในแต่ละพื้นที่มากที่สุด เพื่อให้ศูนย์ควบคุมระบบไฟฟ้า (System Operator: SO) นำไปใช้ประกอบการวางแผนสั่งการเดินเครื่องโรงไฟฟ้าได้แบบ Real Time และเตรียมความพร้อมของโรงไฟฟ้าหลักและระบบกักเก็บพลังงานให้สามารถทำงานได้ทัน เมื่อการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนลดลง
ขณะเดียวกัน การรักษาสมดุลระหว่างการใช้และการผลิตไฟฟ้าก็เป็นอีกวิธีที่จะช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นในฝั่งของผู้ใช้ไฟฟ้า โดยมี ศูนย์ควบคุมการตอบสนองด้านโหลด (Demand Response Control Center: DRCC) ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางในการควบคุมการลดปริมาณการใช้ไฟฟ้าหรือลดโหลดในช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด (Peak) หรือในสถานการณ์ที่เชื้อเพลิงมีราคาสูง ซึ่งการลดปริมาณการใช้ไฟฟ้าจะเป็นทางเลือกหนึ่งในการบริหารจัดการเพื่อทดแทนการเดินเครื่องโรงไฟฟ้า โดย DRCC จะรับคำสั่งจากศูนย์ควบคุมระบบไฟฟ้า ทำการวิเคราะห์และสั่งลดปริมาณการใช้ไฟฟ้าของกลุ่มผู้ใช้ไฟฟ้าที่ร่วมโครงการ เพื่อรักษาสมดุลระหว่างการใช้ไฟฟ้าและการผลิตไฟฟ้า ซึ่งจะช่วยเสริมให้ระบบไฟฟ้ามีความมั่นคงมากขึ้น
ทั้งหมดนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของระบบไฟฟ้าที่เปลี่ยนไป ในอนาคตเทคโนโลยีที่ก้าวหน้า เทรนด์พลังงานโลกที่ปรับเปลี่ยนล้วนเป็นปัจจัยที่จะผลักดันให้ระบบไฟฟ้าของไทยต้องปรับตัวอีกมาก ซึ่งหมายถึง กฟผ. ในฐานะผู้ดูแลรักษาความมั่นคงระบบไฟฟ้าของประเทศต้องเตรียมพร้อมในทุกด้าน กฟผ. ไม่เพียงพัฒนา Grid Modernization เพื่อรองรับระบบไฟฟ้าในวันนี้ แต่ยังเดินหน้าภารกิจแห่งความยั่งยืนพัฒนาแพลตฟอร์มบริหารจัดการระบบไฟฟ้า ที่จะเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างศูนย์ควบคุมระบบไฟฟ้า ระบบการผลิตไฟฟ้า และระบบกักเก็บพลังงานที่กระจายอยู่ทั่วประเทศ ให้ตอบสนองความผันผวนและเหตุสุดวิสัยที่เกิดขึ้นได้อย่างอัตโนมัติ พัฒนาโรงไฟฟ้า ระบบส่ง ระบบกักเก็บพลังงานให้มีความพร้อมในการส่งจ่ายไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ สามารถจัดการความผันผวนที่เกิดขึ้นได้ในระยะยาว พัฒนาระบบวิเคราะห์ข้อมูลให้สามารถบริหารจัดการความมั่นคงและเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าภายใต้ต้นทุนต่ำสุด พัฒนาระบบควบคุมและป้องกันให้รองรับความผันผวน ลดผลกระทบที่เกิดจากเหตุสุดวิสัยในระบบไฟฟ้า พัฒนาระบบสื่อสารและความปลอดภัยทางไซเบอร์ให้พร้อมรองรับระบบไฟฟ้าใหม่ที่จะต้องมีการเชื่อมโยงข้อมูลขนาดใหญ่ เพื่อให้เปลี่ยนผ่านไปสู่ไฟฟ้าพลังงานสะอาดของประเทศได้อย่างมั่นคง เพื่อความสุขของคนไทย เพื่อโลกที่ไร้คาร์บอนอย่างยั่งยืน