โดย ดร.พรระพีพฒัน ์ภาสบตุร

คณะวิศวกรรมศาสตร ์มหาวิทยาลยัธรรมศาสตร ์

1

1. ที่มาและความส าคญัของปัญหา

2. การเบ่ียงเบนก าลงัผลิตและก าลงัผลิตพ่ึงไดข้องโรงไฟฟ้าพลงังานลมและพลงังานแสงอาทิตย์

3. การจ าลองการตอบสนองความถี่ของระบบไฟฟ้าก าลงัของประเทศไทย

4. ผลการจ าลองและก าลงัผลิตตดิตัง้สงูสดุของโรงไฟฟ้าพลงังานลมและพลงังานแสงอาทิตย์

5. บทสรปุและขอ้เสนอแนะ

2

ในแผนพฒันาก าลงัผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย ปี พ.ศ. 2558 – 2579 (PDP2015)

ก าหนดใหม้กี าลงัผลิตจากโรงไฟฟ้าพลงังานลมและพลงังานแสงอาทิตย ์รวมประมาณ 9,000

เมกะวตัต ์ภายในปี พ.ศ. 2579

พลงังานลมและพลงังานแสงอาทิตยอ์าจเปลี่ยนแปลงมากในชว่งเวลาสัน้ ๆ ระดบันาทีและมี

ลกัษณะไมแ่นน่อน สง่ผลใหเ้กิดการเบ่ียงเบนก าลงัผลิตของโรงไฟฟ้าพลงังานลมและพลงังาน

แสงอาทิตย ์

มคีวามจ าเป็นตอ้งหาปริมาณก าลงัผลิตตดิตัง้สงูสดุของโรงไฟฟ้าพลงังานลมและพลงังาน

แสงอาทิตย ์ท่ีระบบไฟฟ้าก าลงัของประเทศไทยสามารถรองรบัได ้

เพื่อใชก้ าหนดทิศทางเพิ่มปริมาณพลงังานหมนุเวียนประเภทนีท่ี้เหมาะสมในอนาคต

การน าเสนอแนวทางแกไ้ขถา้ปริมาณก าลงัผลิตตดิตัง้ของโรงไฟฟ้าพลงังานลมและพลงังาน

แสงอาทิตยเ์กินคา่สงูสดุ

3

ปี พ.ศ. แสงอาทิตย ์ พลงัลม พลงัน ้า ขยะ ชีวมวล กา๊ซชีวภาพ พืชพลงังาน รวม

2557 1,298.5 224.5 3,048.4 65.7 2,541.8 311.5 - 7,490.4

2579 6,000.0 3,002.0 3,282.4 500.0 5,570.0 600.0 680.0 19,634.4

แผนพฒันาพลงังานทดแทนและพลงังานทางเลือก (AEDP) ปี พ.ศ. 2579

หนว่ย : เมกะวตัต ์

4

1,153 MW

5,523 MW

5

การรวบรวมขอ้มลูก าลงัผลิตของโรงไฟฟ้าพลงังานลมและโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์

ระยะเวลาใน

การเก็บขอ้มลู

เดือนมกราคม – เดือนธนัวาคม

พ.ศ. 2557

ความถ่ีในการ

เก็บขอ้มลู ทกุ 1 นาที

โรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตยข์นาด 2 ถึง 8 MW

โรงไฟฟ้าพลงังานลมขนาด 1.5 MW

ลกัษณะการกระจายตวัของก าลงัผลิตในแตล่ะชว่งเวลาและฤดกูาลของโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย์

6

ค่าทางสถิติ เหนอื ตะวนัออก

เฉียงเหนอื กลาง ตะวนัออก ใต ้ รวมทกุภาค

ค่าเฉล่ียก าลงัผลิตในหนึ่งวนั

(รอ้ยละของก าลงัผลิตติดตัง้) 20.33 25.03 21.88 24.44 19.32 22.20

สว่นเบี่ยงเบนมาตรฐานของก าลงัผลิต

(รอ้ยละของก าลงัผลิตติดตัง้) 15.46 17.58 16.23 17.74 14.44 16.29

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 00

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Time of day

Real pow

er

genera

tion p

er

insta

lled c

apacity

WINTER

Pavg

Pmax

Pmin

คา่สงูท่ีสดุ คา่เฉลี่ย และคา่ต า่ท่ีสดุ

ของก าลงัผลิตที่เป็นไปไดข้อง

โรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 00

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Time of day

Real pow

er

genera

tion p

er

insta

lled c

apacity

RAIN

Pavg

Pmax

Pmin

ผลการวิเคราะหก์ารเบ่ียงเบนก าลงัผลิตของโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์

คา่ทางสถิต ิ เหนอื ตะวนัออก

เฉียงเหนอื กลาง ตะวนัออก ใต ้

รวมทกุ

ภาค

คา่เบ่ียงเบนก าลงัผลิตตอ่ 1 นาทีเฉลี่ย

( ,รอ้ยละของก าลงัผลิตตดิตัง้) 1.75 1.87 1.99 1.73 1.68 1.54

คา่เบ่ียงเบนก าลงัผลิตตอ่ 1 นาทีสงูสดุ

( ,รอ้ยละของก าลงัผลิตตดิตัง้) 90.60 77.70 88.10 75.70 80.55 56.90

สว่นเบี่ยงเบนมาตรฐานของคา่เบ่ียงเบนก าลงั

ผลิตตอ่1 นาท ี

( ,รอ้ยละของก าลงัผลติตดิตัง้)

4.2 4.3 5.1 4.1 3.62 2.7

avgP

maxP

7

1t t tP P P

ระดบัของการเบี่ยงเบนก าลงัผลิตของโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตยแ์ละความนา่จะเป็น

ระดบัการเบี่ยงเบน

ก าลงัผลิต

ชว่งการเบี่ยงเบน

ก าลงัผลิต

(รอ้ยละของ

ก าลงัผลิตตดิตัง้)

ความนา่จะเป็น

ระดบัที่ 1 0-10 0.7878

ระดบัที่ 2 11-20 0.1806

ระดบัที่ 3 21-30 0.0270

ระดบัที่ 4 31-40 0.0037

ระดบัที่ 5 41-50 0.0005

ระดบัที่ 6 51-60 0.0004

-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Power deviation per installed capacity for solar power plants

Pro

bability

Level 1 2 3 4 5 623456

การกระจายตวัของค่าเบ่ียงเบนก าลงัผลิตส าหรบัโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์

ค่าเบี่ยงเบนก าลังผลิต (ร้อยละของก ำลงัผลิตตดิตัง้)

8

-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Power deviation per installed capacity for wind power plants

Level 1 3 4 5 6 7 822346 578

ความน่า

จะเป็น

ค่าเบี่ยงเบนก าลังผลิตของโรงไฟฟ้าพลังงานลม (ร้อยละของก ำลงัผลิต)

การเบ่ียงเบนก าลงัผลิตส าหรบัโรงไฟฟ้าพลงังานลม

9

ระดบัการเบี่ยงเบนก าลงั

ผลิต

ชว่งการเบี่ยงเบน

ก าลงัผลิต

(รอ้ยละของ

ก าลงัผลิตตดิตัง้)

ความนา่จะเป็น

ระดบัที่ 1 0-10 0.7636

ระดบัที่ 2 11-20 0.1396

ระดบัที่ 3 21-30 0.0471

ระดบัที่ 4 31-40 0.0239

ระดบัที่ 5 41-50 0.0119

ระดบัที่ 6 51-60 0.0068

ระดบัที่ 7 61-70 0.0034

ระดบัที่ 8 71-80 0.0036

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 240

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Possible range of wind power generation for winter season

Time of day

Pow

er

genera

tion p

er

Insta

lled c

apacity

Average

Maximum

Minimum

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 240

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Possible range of wind power generation for rainy season

Time of day

Pow

er

genera

tion p

er

Insta

lled c

apacity

Average

Maximum

Minimum

ฤดหูนาว

ฤดฝูน

10

ก าลงัผลติพึ่งได ้(Dependable Capacity) ของโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตยแ์ละโรงไฟฟ้าพลงังานลม

วิธีการแจกแจงความถ่ีของก าลงัผลิตไฟฟ้า :

โรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์โรงไฟฟ้าพลงังานลม

- พิจารณาชว่งเวลา 14:00 - 15:00 น. โดยก าหนดที่ค่าความถ่ีสะสมรอ้ยละ 85

ชนดิของโรงไฟฟ้า

ก าลงัผลิตพ่ึงได ้(รอ้ยละของก าลงัผลิตติดตัง้)

ฤดรูอ้น ฤดฝูน ฤดหูนาว ค่าเฉล่ียทกุฤด ู

โรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์ 36.31 26.07 40.08 32.35

โรงไฟฟ้าพลงังานลม 0.00 0.00 0.00 0.00

วิธีการประเมนิก าลงัผลิตขัน้ต า่ที่ความเชือ่มัน่รอ้ยละ 95

11

- พิจารณาชว่งเวลา 14:00 - 15:00 น. โดยการประเมินก าลงัผลิตขัน้ต า่ที่ความเชือ่มัน่รอ้ยละ 95

ชนดิของโรงไฟฟ้า ก าลงัผลิตพ่ึงได ้(รอ้ยละของก าลงัผลิตติดตัง้)

ฤดรูอ้น ฤดฝูน ฤดหูนาว ค่าเฉล่ียทกุฤด ู

โรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์ 36.22 22.43 39.41 32.69

โรงไฟฟ้าพลงังานลม 0.00 0.00 0.00 0.00

,t avgP t t t คือ ก าลงัผลิตไฟฟ้าเฉลี่ย ณ นาทีท่ี คือ ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของก าลงัผลิตไฟฟ้า ณ นาทีที่

,min , 2t t avg tP P

โรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์ โรงไฟฟ้าพลงังานลม

ภาพรวมในการจ าลองการตอบสนองความถ่ีของระบบผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 08,000

9,000

10,000

11,000

12,000

13,000

14,000

15,000

16,000

17,000

18,000

19,000

20,000

21,000

22,000

23,000

24,000

25,000

26,000

27,000

28,000365 days load profile of the year 2014

Time of day

Load (

MW

)

ลกัษณะการใชไ้ฟฟ้าของประเทศไทย พ.ศ. 2557

ขอ้มลูก าลงัผลิตของโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตยแ์ละพลงังานลม พ.ศ. 2557

แบบจ าลองการตอบสนองความถ่ีของระบบไฟฟ้าก าลงัของประเทศไทย

13

ผลกระทบของโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทติย ์

14

ผลกระทบของโรงไฟฟ้าพลงังานลม

15

ค่าเบ่ียงเบนความถ่ีสงูสดุของระบบไฟฟ้าก าลงัในปี พ.ศ. 2559-2579 จ านวนครัง้ท่ีมีการเบี่ยงเบนความถ่ีเกินค่าควบคมุ (0.2 เฮริตซ)์

ในปี พ.ศ. 2559-2579

(เฮิรต

ซ์)

16

ผลกระทบร่วมของโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตยแ์ละโรงไฟฟ้าพลงังานลม

ค่าเบ่ียงเบนความถ่ีสงูสดุของระบบไฟฟ้าก าลงัในปี พ.ศ. 2559-2579 จ านวนครัง้ท่ีมีการเบี่ยงเบนความถ่ีเกินค่าควบคมุ (0.2 เฮิรตซ)์

ในปี พ.ศ. 2559-2579

17

การจ าลองการตอบสนองความถ่ีตามสถานการณพ์ิเศษหรือมสีิ่งผดิปกตเิกิดขึน้ในระบบ

กรณีท่ี การจ าลองสถานการณ ์

คา่ความถ่ีเบ่ียงเบน (เฮิรตซ)์

2559 2564 2569 2574 2579

1 กรณีเคร่ืองก าเนดิไฟฟ้าขนาดใหญ่1,000 เมกะวตัต ์

เกิดการทริป 0.2628 0.2038 0.1866 0.1562 0.1360

2 กรณีโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตยเ์กิดการเบี่ยงเบน

ก าลงัผลิตสงูสดุ 0.1493 0.3103 0.3155 0.2954 0.2854

3

กรณีโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตยเ์กิดการเบี่ยงเบน

ก าลงัผลิตสงูสดุและเคร่ืองก าเนดิไฟฟ้าขนาดใหญ่เกิด

การทริป

0.4122 0.5141 0.5021 0.4516 0.4214

4 กรณีการซ่อมบ ารงุแหล่งกา๊ซในเมียนมาร ์ 0.1789 0.3341 0.3435 0.3182 0.3103

5 กรณีภยัแลง้โรงไฟฟ้าพลงัน า้จากเขือ่นหลกัในประเทศ

หยดุผลิตไฟฟ้า 0.1705 0.3545 0.3581 0.3215 0.3016

18

ก าลงัผลติตดิตัง้สงูสดุที่เหมาะสมส าหรบัโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์

ก าลงัผลิตตดิตัง้สงูสดุที่เหมาะสมส าหรบัโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์

ในปี พ.ศ. 2559

ก าลงัผลิตตดิตัง้สงูสดุที่เหมาะสมส าหรบัโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์

ในปี พ.ศ. 2579

19

เปรียบเทียบก าลงัผลติติดตัง้สงูสดุของโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตยท์ี่ไดจ้ากการ

ประเมินและก าลงัผลติติดตัง้ของโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทติยต์ามแผน PDP2015

ปี 2559 2564 2569 2574 2579

ความตอ้งการไฟฟ้าสงูสดุ (เมกะวตัต)์ 30,218 35,775 40,791 45,438 49,655

ก าลงัผลติตดิตัง้สงูสดุท่ีเหมาะสมของ

โรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตย ์(เมกะวตัต)์

(คิดเป็นรอ้ยละของความตอ้งการไฟฟ้า

สงูสดุ)

3,000 3,800 4,100 4,700 5,800

10% 11% 10% 10% 12%

ค่าเบี่ยงเบนความถี่สงูสดุ (เฮิรตซ)์ 0.449 0.441 0.435 0.449 0.434

20

ก าลงัผลิตตดิตัง้สงูสดุท่ีเหมาะสมส าหรบัโรงไฟฟ้าพลงังานลม

ในปี พ.ศ. 2559

ก าลงัผลิตตดิตัง้สงูสดุท่ีเหมาะสมส าหรบัโรงไฟฟ้าพลงังานลม

ในปี พ.ศ. 2579

ก าลงัผลติตดิตัง้สงูสดุที่เหมาะสมส าหรบัโรงไฟฟ้าพลงังานลม

21

เปรียบเทียบก าลงัผลติติดตัง้สงูสดุของโรงไฟฟ้าพลงังานลมจากการประเมิน

และก าลงัผลติติดตัง้ของโรงไฟฟ้าพลงังานลมตามแผน PDP2015

ปี พ.ศ. 2559 2564 2569 2574 2579

ความตอ้งการไฟฟ้าสงูสดุ (เมกะวตัต)์ 30,218 35,775 40,791 45,438 49,655

ก าลงัผลิตตดิตัง้สงูสดุที่เหมาะสมของ

โรงไฟฟ้า-พลงังานลม (เมกะวตัต)์

(คิดเป็นรอ้ยละของความตอ้งการ

ไฟฟ้าสงูสดุ)

1,200 1,450 1,600 1,850 2,000

4% 4% 4% 4% 4%

ค่าเบ่ียงเบนความถ่ีสงูสดุ (เฮิรตซ)์ 0.389 0.464 0.417 0.394 0.420

22

บทสรปุ

• การเบ่ียงเบนก าลงัผลิตของโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตยม์คีา่สงูระหว่างเวลา 10.00 – 14.00 น. ซ่ึงอาจมคีา่สงูถึง

รอ้ยละ 80 แตเ่มื่อพิจารณาการกระจายตวัของโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทติยต์วัอย่างจะท าใหก้ารเบี่ยงเบนก าลงั

ผลิตสงูสดุลดลงเป็นรอ้ยละ 57

• การเบ่ียงเบนก าลงัผลิตของโรงไฟฟ้าพลงังานลมเกิดขึน้ตลอดเวลาไมม่รีปูแบบที่ชดัเจน คา่เบ่ียงเบนก าลงัผลิตสงูสดุ

ส าหรบัโรงไฟฟ้าจะมคีา่มากกว่ารอ้ยละ 80 ของก าลงัผลิตตดิตัง้

• ผลการประเมนิก าลงัผลิตพึ่งไดข้องโรงไฟฟ้าฟ้าพลงังานแสงอาทิตยแ์ละโรงไฟฟ้าพลงังานลมที่พิจารณาในชว่งเวลา

14.00-15.00 น.คิดเป็นรอ้ยละ 32 และ 0 ของก าลงัผลิตตดิตัง้

• ก าลงัผลติตดิตัง้สงูสดุที่เหมาะสมเมือ่พิจารณาผลกระทบตอ่การเบ่ียงเบนความถ่ีของระบบส าหรบัโรงไฟฟ้าพลงังาน

แสงอาทิตยแ์ละโรงไฟฟ้าพลงังานลมคิดเป็นรอ้ยละ 11 และ 4 ของความตอ้งการไฟฟ้าสงูสดุ ตามล าดบั

• การจ าลองความถ่ีเบ่ียงเบนของระบบโดยพิจารณาจากก าลงัผลิตตดิตัง้ของโรงไฟฟ้าทัง้สองประเภทที่จะเชือ่มตอ่เขา้

มาในระบบตามแผน PDP2015 พบว่าระบบไฟฟ้าก าลงัยงัคงสามารถรักษาเสถียรภาพดา้นความถ่ีไวไ้ดภ้ายใต้

เงือ่นไขการจดัสรรก าลงัผลิตส ารองขัน้ตน้ที่เพียงพอ

23

ขอ้เสนอแนะแนวทางและมาตรการท่ีเหมาะสมในการเพ่ิมศักยภาพระบบไฟฟ้าในอนาคต

• การจดัสรรก าลงัผลิตส ารองขัน้ตน้ใหเ้พียงพอและเหมาะสมกบัสถานการณ ์

• การก าหนดพ้ืนท่ีตดิตัง้โรงไฟฟ้าทัง้สองประเภทใหเ้หมาะสมเพื่อลดการเบ่ียงเบนก าลงัผลิต

• การประยกุตใ์ชร้ะบบกกัเก็บพลงังานเพ่ือควบคมุคณุภาพไฟฟ้า

• วางแผนระบบสายสง่และระบบจ าหนา่ยส าหรบัระบบในอนาคต

• การพฒันาระบบสารสนเทศเพื่อบริหารจดัการโรงไฟฟ้าพลงังานแสงอาทิตยแ์ละโรงไฟฟ้าพลงังาน

ลมส าหรบัการจดัการฐานมลูแบบเวลาจริง

24