การสนับสนุนพลังงานปฏิกิริยาจากพลังงานหมุนเวียนเป็นกุญแจสำคัญในการป้องกันการดับไฟ แต่ใครจ่าย?

CEA กำหนดให้โครงการมีความจุปฏิกิริยาเท่ากับ 33% ของความสามารถในการสร้างที่ติดตั้ง
การแสวงหาความมั่นคงด้านพลังงานและพลังงานสะอาดได้นำไปสู่การเติบโตอย่างมีนัยสำคัญในความสามารถด้านพลังงานทดแทนในอินเดีย ในบรรดาแหล่งพลังงานหมุนเวียนพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมเป็นทั้งแหล่งพลังงานเป็นระยะที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและต้องให้การชดเชยพลังงานปฏิกิริยา (ความเฉื่อยกริด) และความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าเพื่อความปลอดภัยของกริด
ส่วนแบ่งของพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมในกำลังการผลิตทั้งหมดได้เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 25.5% ณ เดือนธันวาคม 2565 จากน้อยกว่า 10% ณ สิ้นปี 2556 จากการวิจัยของ Mercom India
เมื่อพลังงานหมุนเวียนมีการเจาะกริดที่ต่ำกว่ามากสามารถเสียบเข้าหรือออกได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อความเสถียรของกริดอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตามเนื่องจากการรวมแหล่งพลังงานหมุนเวียนเข้ากับกริดพลังงานเพิ่มขึ้นการเบี่ยงเบนใด ๆ จะส่งผลกระทบต่อความเสถียรและความน่าเชื่อถือของระบบพลังงานอย่างจริงจัง
บริการพลังงานปฏิกิริยาถูกนำมาใช้เพื่อให้แน่ใจว่าระดับแรงดันไฟฟ้ายังคงอยู่ในขีด จำกัด ที่ระบุ แรงดันไฟฟ้ารักษาการถ่ายโอนพลังงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปยังโหลด พลังงานปฏิกิริยาจะส่งผลกระทบต่อแรงดันไฟฟ้าของระบบซึ่งจะส่งผลกระทบต่อความปลอดภัยของเครือข่ายอย่างมีนัยสำคัญ
รัฐบาลได้ดำเนินการตามขั้นตอนในปีนี้หลังจากเหตุการณ์การสูญเสียพลังงานต่าง ๆ คุกคามกริดแห่งชาติ
หน่วยงานไฟฟ้ากลาง (CEA) เมื่อเร็ว ๆ นี้รายงานเหตุการณ์การเบี่ยงเบนความถี่กริด 28 เหตุการณ์จากขีด จำกัด ที่กำหนดตั้งแต่เดือนมกราคม 2565 ส่งผลให้สูญเสียพลังงานหมุนเวียนมากกว่า 1,000 เมกะวัตต์ สิ่งนี้เพิ่มความกังวลเกี่ยวกับการหยุดทำงานของพลังงานบ่อยครั้งมากขึ้น
เหตุการณ์ที่รายงานส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าเกินในระหว่างการสลับการดำเนินการความผันผวนความถี่ต่ำของแหล่งพลังงานหมุนเวียนและความผิดพลาดใกล้กับคอมเพล็กซ์พลังงานหมุนเวียน
การวิเคราะห์เหตุการณ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการสนับสนุนพลังงานปฏิกิริยาไม่เพียงพอจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนตัวแปรเป็นหนึ่งในปัจจัยที่มีส่วนร่วมในสภาวะคงที่และแบบไดนามิก
โครงการพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมคิดเป็นสัดส่วนเกือบ 63% ของกำลังการผลิตพลังงานหมุนเวียนที่ติดตั้งของประเทศ แต่พวกเขาละเมิดข้อกำหนดของ CEA ว่าพลังงานปฏิกิริยาคิดเป็น 33% ของกำลังการผลิตของโครงการโดยเฉพาะในภาคเหนือ ในไตรมาสที่สองของปี 2566 เพียงอย่างเดียวอินเดียผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ 30 พันล้านหน่วย
CEA ได้กำกับการพัฒนาผู้พัฒนาพลังงานหมุนเวียนทั้งหมดที่สมัครเข้าร่วมการเชื่อมต่อภายในวันที่ 30 เมษายน 2566 เพื่อให้สอดคล้องกับกฎการเชื่อมต่อของ CEA ภายในวันที่ 30 กันยายนหรือปิดตัวลง
ตามกฎระเบียบจำเป็นต้องมีการสนับสนุนพลังงานปฏิกิริยาที่แตกต่างกันแบบไดนามิกในระหว่างการส่งแรงดันไฟฟ้าต่ำ (LVRT) และการส่งแรงดันสูง (HVRT)
นี่เป็นเพราะธนาคารตัวเก็บประจุพลังงานคงที่สามารถให้การสนับสนุนพลังงานปฏิกิริยาภายใต้สภาวะคงที่และค่อยๆให้การสนับสนุนหลังจากระยะเวลาหน่วงเวลา ดังนั้นการให้การสนับสนุนพลังงานแบบปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเสถียรของเครือข่ายและความปลอดภัย
การสนับสนุนแบบไดนามิกช่วยให้พลังงานปฏิกิริยาที่จะจัดหาหรือสกัดภายในมิลลิวินาทีเพื่อป้องกันความล้มเหลวในระหว่างการโอเวอร์โหลดปัจจุบัน/แรงดันไฟฟ้า
Mercom ผู้ดำเนินการระบบของ Grid Controller ในอินเดียกล่าวกับ Merccom ว่า:“ หนึ่งในเหตุผลของแรงดันไฟฟ้าต่ำแม้ 85% หรือน้อยกว่าของค่าที่กำหนดคือการไม่สามารถสร้างพลังงานแสงอาทิตย์หรือลมเพื่อให้การสนับสนุนพลังงานปฏิกิริยาแบบไดนามิก สถานีรวม สำหรับโครงการพลังงานแสงอาทิตย์เมื่ออินพุตรังสีแสงอาทิตย์เข้าสู่กริดจะเพิ่มขึ้นโหลดของการส่งสัญญาณหลักจะเพิ่มขึ้นซึ่งจะทำให้แรงดันไฟฟ้าที่สถานีย่อยรวม/จุดเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทดแทนที่จะลดลงแม้ต่ำกว่าแรงดันน้ำหนัก 85% มาตรฐาน”
“ โครงการพลังงานแสงอาทิตย์และลมที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน CEA อาจทำงานผิดปกติส่งผลให้เกิดการสูญเสียอย่างรุนแรง ในทำนองเดียวกันการไหลของสายยูทิลิตี้อาจทำให้เกิดสภาวะแรงดันสูง ในกรณีนี้เครื่องกำเนิดลมและพลังงานแสงอาทิตย์จะไม่สามารถให้พลังงานที่เพียงพอได้” การสนับสนุนพลังงานปฏิกิริยาแบบไดนามิกมีหน้าที่ในการลดลงของแรงดันไฟฟ้า”
ผู้พัฒนาโครงการพลังงานทดแทนหนึ่งคนที่สัมภาษณ์โดย Mercom กล่าวว่าความผันผวนและปัญหาการหยุดทำงานเกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีความเฉื่อยกริดหรือพลังงานปฏิกิริยาซึ่งในภูมิภาคส่วนใหญ่มีความสามารถในการให้พลังงานปฏิกิริยา สนับสนุนโครงการความร้อนหรือไฟฟ้าพลังน้ำ และวาดมันจากกริดตามต้องการ
“ ปัญหาเกิดขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาคเช่นราชสถานที่ซึ่งความจุพลังงานหมุนเวียนที่ติดตั้งคือ 66 GW และรัฐคุชราตซึ่งมีการวางแผน 25-30 GW ในภูมิภาค Kafda เพียงอย่างเดียว” เขากล่าว มีโรงไฟฟ้าพลังความร้อนไม่มากนักหรือโรงไฟฟ้าพลังน้ำ พืชที่สามารถรักษาพลังงานปฏิกิริยาเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของกริด โครงการพลังงานหมุนเวียนส่วนใหญ่ที่สร้างขึ้นในอดีตไม่เคยคำนึงถึงสิ่งนี้ซึ่งเป็นสาเหตุที่กริดในรัฐราชสถานแบ่งลงเป็นครั้งคราวโดยเฉพาะในภาคพลังงานหมุนเวียน”
ในกรณีที่ไม่มีความเฉื่อยของกริดพลังงานความร้อนหรือโครงการไฟฟ้าพลังน้ำจะต้องติดตั้งเครื่องชดเชยตัวแปรที่สามารถจ่ายพลังงานปฏิกิริยาไปยังกริดและสกัดพลังงานปฏิกิริยาเมื่อจำเป็น
ผู้ประกอบการระบบอธิบายว่า:“ สำหรับโครงการพลังงานหมุนเวียนปัจจัยกำลังการผลิต 0.95 นั้นค่อนข้างสมเหตุสมผล เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่อยู่ห่างจากศูนย์โหลดควรจะสามารถทำงานได้จากปัจจัยพลังงาน 0.90 ล้าหลังไปจนถึงปัจจัยพลังงาน 0.95 ชั้นนำในขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่อยู่ใกล้กับศูนย์โหลดควรจะสามารถทำงานได้ตั้งแต่ 0.90 วินาทีปัจจัยไฟฟ้าที่ล่าช้าถึง 0.95 สำหรับเครื่องกำเนิดพลังงานหมุนเวียนตัวประกอบพลังงาน 0.95 เทียบเท่ากับ 33% ของพลังงานที่ใช้งานซึ่งเป็นพลังงานปฏิกิริยา ความสามารถที่ต้องจัดเตรียมไว้ในช่วงพลังงานที่ใช้งานอยู่”
เพื่อแก้ปัญหาเร่งด่วนนี้นักออกแบบควรติดตั้งอุปกรณ์ (ระบบส่งสัญญาณ AC ที่ยืดหยุ่น) เช่นเครื่องชดเชย VAR แบบคงที่หรือเครื่องชดเชยแบบซิงโครนัสแบบคงที่ (StatCom) อุปกรณ์เหล่านี้สามารถเปลี่ยนเอาต์พุตพลังงานปฏิกิริยาได้เร็วขึ้นขึ้นอยู่กับการทำงานของคอนโทรลเลอร์ พวกเขาใช้ทรานซิสเตอร์ Bipolar Gate ที่หุ้มฉนวน (IGBTS) และการควบคุม thyristor อื่น ๆ เพื่อให้การสลับเร็วขึ้น
เนื่องจากกฎการเดินสาย CEA ไม่ได้ให้คำแนะนำที่ชัดเจนเกี่ยวกับการติดตั้งอุปกรณ์เหล่านี้นักพัฒนาโครงการจำนวนมากจึงไม่ได้คำนึงถึงภาระหน้าที่ในการให้การสนับสนุนพลังงานปฏิกิริยาและได้พิจารณาต้นทุนในกระบวนการประมูลเป็นเวลาหลายปี
โครงการพลังงานหมุนเวียนที่มีอยู่โดยไม่มีอุปกรณ์ดังกล่าวต้องการพลังงานสำรองจากอินเวอร์เตอร์ที่ติดตั้งในระบบ สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าแม้ว่าพวกเขาจะสร้างพลังที่โหลดเต็มพวกเขายังคงมีส่วนหัวเพื่อให้การสนับสนุนพลังงานความล่าช้าหรือตะกั่วปฏิกิริยาเพื่อป้องกันจุดแรงดันไฟฟ้าเชื่อมต่อระหว่างกันจากเกินขีด จำกัด ที่ยอมรับได้ อีกวิธีเดียวคือการดำเนินการชดเชยภายนอกที่อาคารโรงงานซึ่งเป็นอุปกรณ์ชดเชยแบบไดนามิก
อย่างไรก็ตามถึงแม้จะมีพลังงานเท่านั้นอินเวอร์เตอร์ก็เข้าสู่โหมดสลีปเมื่อกริดดับลง
นักพัฒนาโครงการพลังงานหมุนเวียนอีกรายกล่าวว่า“ ก่อนหน้านี้นักพัฒนาไม่เคยกังวลเกี่ยวกับปัจจัยเหล่านี้เนื่องจากพวกเขาส่วนใหญ่ตัดสินใจในระดับสถานีย่อยหรือในกริดพลังงานของอินเดีย ด้วยการเพิ่มขึ้นของพลังงานหมุนเวียนที่เข้ามาในกริดนักพัฒนาจึงต้องกำหนดปัจจัยดังกล่าว” สำหรับโครงการเฉลี่ย 100 MW เราจำเป็นต้องติดตั้ง 10 MVAR Statcom ซึ่งสามารถเสียค่าใช้จ่ายได้ทุกที่จาก Rs 3 ถึง 400 crore (ประมาณ 36.15 ถึง 48.2 ล้านรูปี) และพิจารณาค่าใช้จ่ายของโครงการนี่เป็นราคาที่ยากที่จะจ่าย”
เขากล่าวเสริมว่า:“ คาดว่าข้อกำหนดเพิ่มเติมเหล่านี้ในโครงการที่มีอยู่จะถูกนำมาพิจารณาตามการเปลี่ยนแปลงข้อกำหนดทางกฎหมายของข้อตกลงการซื้อพลังงาน เมื่อรหัสกริดเปิดตัวในปี 2560 การพิจารณาได้รับการพิจารณาว่าควรติดตั้งธนาคารตัวเก็บประจุแบบคงที่หรือธนาคารตัวเก็บประจุแบบไดนามิกหรือไม่ เครื่องปฏิกรณ์และ Statcom อุปกรณ์ทั้งหมดเหล่านี้สามารถชดเชยความต้องการพลังงานปฏิกิริยาของเครือข่ายได้ นักพัฒนาไม่ลังเลที่จะติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าว แต่ค่าใช้จ่ายเป็นปัญหา ค่าใช้จ่ายนี้ไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาก่อนหน้านี้ในข้อเสนอภาษีดังนั้นจึงต้องรวมอยู่ในกรอบของการเปลี่ยนแปลงทางกฎหมายมิฉะนั้นโครงการจะไม่น่าเชื่อถือ”
ผู้บริหารระดับสูงของรัฐบาลเห็นพ้องกันว่าการติดตั้งอุปกรณ์สนับสนุนพลังงานปฏิกิริยาแบบไดนามิกจะส่งผลกระทบต่อต้นทุนของโครงการอย่างแน่นอนและส่งผลกระทบต่อราคาไฟฟ้าในอนาคต
เขากล่าวว่า“ อุปกรณ์ Statcom เคยติดตั้งภายใน CTU อย่างไรก็ตามเมื่อเร็ว ๆ นี้ CEA ได้เปิดตัวกฎการเชื่อมต่อโครงข่ายที่กำหนดให้นักพัฒนาโครงการติดตั้งอุปกรณ์นี้ในโรงไฟฟ้า สำหรับโครงการที่มีการสรุปภาษีไฟฟ้าผู้พัฒนาสามารถเข้าหาคณะกรรมการกำกับดูแลพลังงานกลางส่งคำขอเพื่อตรวจสอบข้อกำหนดของ“ การเปลี่ยนแปลงกฎหมาย” สำหรับกรณีดังกล่าวและค่าชดเชยความต้องการ ในที่สุด CERC จะตัดสินใจว่าจะให้บริการหรือไม่ สำหรับผู้บริหารของรัฐเรามองว่าการรักษาความปลอดภัยของเครือข่ายเป็นสิ่งสำคัญที่สุดและจะทำให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์นี้พร้อมที่จะหลีกเลี่ยงการหยุดชะงักในเครือข่าย”
เนื่องจากความปลอดภัยของกริดเป็นปัจจัยสำคัญในการจัดการกำลังการผลิตพลังงานหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้นดูเหมือนว่าจะไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากติดตั้งอุปกรณ์ Statcom ที่จำเป็นสำหรับโครงการปฏิบัติการซึ่งในที่สุดก็นำไปสู่ต้นทุนโครงการที่เพิ่มขึ้นซึ่งอาจขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขทางกฎหมาย -
ในอนาคตนักพัฒนาโครงการจะต้องคำนึงถึงค่าใช้จ่ายเหล่านี้เมื่อประมูล พลังงานสะอาดจะมีราคาแพงกว่าอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่ซับในสีเงินคืออินเดียสามารถตั้งตารอการจัดการระบบพลังงานที่เข้มงวดขึ้นและมีเสถียรภาพมากขึ้นทำให้สามารถรวมพลังงานหมุนเวียนเข้ากับระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ