วิธีการควบคุมความถี่ของไฟฟ้ามีอะไรบ้าง

การควบคุมความถี่ (Frequency Regulation) เป็นงานที่สำคัญในระบบไฟฟ้า มีวัตถุประสงค์เพื่อรักษาความเสถียรของความถี่ในระบบไฟฟ้า ความถี่ของระบบไฟฟ้าจำเป็นต้องรักษาไว้ภายในช่วงที่กำหนด เช่น 50 Hz หรือ 60 Hz เพื่อให้อุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดทำงานได้อย่างเหมาะสม ดังนี้คือวิธีการควบคุมความถี่ที่พบบ่อย:

1. การควบคุมความถี่ระดับแรก (Primary Frequency Control)

หลักการ: การควบคุมความถี่ระดับแรกทำโดยการปรับกำลังผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผ่าน governor อัตโนมัติเพื่อตอบสนองต่อความคลาดเคลื่อนของความถี่ในระยะสั้น

การใช้งาน: เหมาะสำหรับการตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงโหลดในระยะสั้น

การทำงาน: governor จะปรับปริมาณไอน้ำหรือน้ำที่ไหลเข้ากังหันตามความคลาดเคลื่อนของความถี่ ทำให้กำลังผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง

2. การควบคุมความถี่ระดับที่สอง (Secondary Frequency Control)

หลักการ: การควบคุมความถี่ระดับที่สองปรับกำลังผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพิ่มเติมจากควบคุมความถี่ระดับแรก โดยใช้ระบบควบคุมกำลังผลิตอัตโนมัติ (AGC) เพื่อกู้คืนความถี่กลับสู่จุดที่ตั้งไว้

การใช้งาน: เหมาะสำหรับการควบคุมความถี่ในระยะกลาง

การทำงาน: ระบบ AGC จะปรับกำลังผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัตโนมัติตามความคลาดเคลื่อนของความถี่และข้อผิดพลาดในการควบคุมพื้นที่ (ACE)

3. การควบคุมความถี่ระดับที่สาม (Tertiary Frequency Control)

หลักการ: การควบคุมความถี่ระดับที่สามปรับกำลังผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อการจัดสรรพลังงานแบบประหยัด สร้างบนฐานของการควบคุมความถี่ระดับที่สอง เพื่อลดต้นทุนการผลิต

การใช้งาน: เหมาะสำหรับการควบคุมความถี่ในระยะยาวและการจัดสรรพลังงานแบบประหยัด

การทำงาน: อัลกอริทึมการปรับแต่งจะกำหนดกำลังผลิตที่เหมาะสมสำหรับแต่ละเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อรักษาความเสถียรของความถี่และลดต้นทุน

4. การควบคุมความถี่โดยใช้ระบบเก็บพลังงาน (ESS)

หลักการ: ระบบเก็บพลังงานสามารถชาร์จหรือปล่อยพลังงานอย่างรวดเร็วเพื่อให้หรือดูดซับพลังงาน ช่วยรักษาความเสถียรของความถี่

การใช้งาน: เหมาะสำหรับการตอบสนองอย่างรวดเร็วและการควบคุมความถี่ในระยะสั้น

การทำงาน: ระบบเก็บพลังงานใช้คอนเวอร์เตอร์พลังงานไฟฟ้า (เช่น อินเวอร์เตอร์) เพื่อตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงของความถี่และให้การสนับสนุนพลังงานที่จำเป็น

5. การจัดการด้านความต้องการ (DSM)

หลักการ: DSM คือการกระตุ้นให้ผู้ใช้ปรับปรุงการใช้ไฟฟ้าเพื่อช่วยรักษาความเสถียรของความถี่ในระบบไฟฟ้า

การใช้งาน: เหมาะสำหรับการควบคุมความถี่ในระยะกลาง

การทำงาน: สัญญาณราคา กลไกการกระตุ้น หรือเทคโนโลยีสมาร์ทกริดช่วยแนะนำผู้ใช้ให้ลดการใช้ไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงและเพิ่มการใช้ไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการต่ำ

6. การควบคุมความถี่โดยใช้แหล่งพลังงานทดแทน (RES)

หลักการ: ใช้ความสามารถในการตอบสนองอย่างรวดเร็วของแหล่งพลังงานทดแทน (เช่น ลมและแสงอาทิตย์) เพื่อให้บริการควบคุมความถี่ผ่านคอนเวอร์เตอร์พลังงานไฟฟ้า (เช่น อินเวอร์เตอร์)

การใช้งาน: เหมาะสำหรับการตอบสนองอย่างรวดเร็วและการควบคุมความถี่ในระยะสั้น

การทำงาน: อินเวอร์เตอร์ปรับกำลังผลิตของแหล่งพลังงานทดแทนอย่างรวดเร็วเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความถี่

7. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสมือน (VSG)

หลักการ: จำลองลักษณะทางพลศาสตร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสเพื่อให้แหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระจาย (เช่น อินเวอร์เตอร์) สามารถให้บริการควบคุมความถี่ได้

การใช้งาน: เหมาะสำหรับการควบคุมความถี่ในแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระจายและไมโครกริด

การทำงาน: อัลกอริทึมควบคุมทำให้อินเวอร์เตอร์เลียนแบบพฤติกรรมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัส ให้ความเฉื่อยและความสามารถในการควบคุมความถี่

8. ระบบเริ่มต้นใหม่ (Black Start)

หลักการ: ฟื้นฟูการทำงานของระบบไฟฟ้าหลังจากการขาดแคลนไฟฟ้าทั้งหมดโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ระบุไว้ล่วงหน้าเพื่อรักษาความเสถียรของความถี่

การใช้งาน: เหมาะสำหรับการฟื้นฟูระบบไฟฟ้าและสถานการณ์ฉุกเฉิน

การทำงาน: ระบุเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบางเครื่องเป็นแหล่งเริ่มต้นใหม่ ซึ่งจะเริ่มทำงานก่อนในการฟื้นฟูระบบไฟฟ้า และค่อยๆ ฟื้นฟูเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและโหลดอื่นๆ

สรุป

การควบคุมความถี่เป็นวิธีที่สำคัญในการรักษาความเสถียรของความถี่ในระบบไฟฟ้า และสามารถทำได้ผ่านวิธีการต่างๆ การควบคุมความถี่ระดับแรกและระดับที่สองเป็นวิธีพื้นฐานที่เหมาะสมสำหรับการควบคุมความถี่ในระยะต่างๆ ระบบเก็บพลังงาน การจัดการด้านความต้องการ และการควบคุมความถี่โดยใช้แหล่งพลังงานทดแทน ให้วิธีการที่ยืดหยุ่นสำหรับการตอบสนองอย่างรวดเร็วและการควบคุมความถี่ในระยะสั้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสมือนและระบบเริ่มต้นใหม่ มีบทบาทสำคัญในสถานการณ์เฉพาะ