การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้เกิดประโยชน์สูงสุด: การควบคุมอัจฉริยะ การกระจายแบตเตอรี่ และการเปลี่ยนโหลด

พลังงานแสงอาทิตย์ทุกกิโลวัตต์-ชั่วโมงที่ใช้ในสถานที่จะทดแทนไฟฟ้ากริดราคาแพงหนึ่งกิโลวัตต์-ชั่วโมง ทุกกิโลวัตต์-ชั่วโมงที่ส่งออกไปยังโครงข่ายไฟฟ้าจะได้รับภาษีนำเข้า (FiT) ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 30–60% ของอัตราการขายปลีกในตลาดส่วนใหญ่ ความแตกต่างทางการเงินระหว่างการบริโภคเอง 60% และการบริโภคเอง 90% บนระบบสุริยะเดียวกันอาจทำให้รายได้ต่อปีเพิ่มขึ้น 20–40% คู่มือนี้ครอบคลุมถึงกลยุทธ์ในการเพิ่มสัดส่วนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ในสถานที่ให้สูงสุดแทนที่จะส่งออก

เหตุใดอัตราส่วนการบริโภคของตนเองจึงมีความสำคัญ

มูลค่าทางการเงินของพลังงานแสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับว่าจะไปที่ไหน:

สำหรับระบบ 500 kWp ที่ผลิตได้ 700 MWh/ปี ความแตกต่างระหว่างการบริโภคเอง 65% และ 90% คือการบริโภคในสถานที่มากขึ้น 175 MWh ที่ความแตกต่างของมูลค่า $0.09/kWh (ขายปลีกเทียบกับ FiT) นั่นก็คือ รายได้เพิ่มเติม $15,750/ปี - โดยไม่สร้างกิโลวัตต์-ชั่วโมงเพิ่มแม้แต่กิโลวัตต์-ชั่วโมง

ความท้าทายในการบริโภคด้วยตนเอง

การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์จะถึงจุดสูงสุดในเวลาเที่ยงสุริยะ ความต้องการไฟฟ้าเชิงพาณิชย์พุ่งสูงสุดในช่วงเช้า (เริ่มใช้อุปกรณ์สำนักงาน) และช่วงบ่าย (โหลดความเย็น) ในอาคารพาณิชย์ส่วนใหญ่ การสร้างแสงอาทิตย์ตอนเที่ยงมีมากกว่าความต้องการของสถานที่ โดยหากไม่มีการแทรกแซง ส่วนที่เกินจะถูกส่งออกในอัตรา FiT ที่ต่ำกว่า ความไม่ตรงกันของเวลาถือเป็นความท้าทายขั้นพื้นฐาน

อัตราการใช้เองโดยทั่วไปโดยไม่มีการปรับให้เหมาะสม:

• พื้นที่อุตสาหกรรมทุกวันตลอด 24 ชั่วโมง (โหลดต่อเนื่อง): 70–85% (โหลดสูงในช่วงเวลาสร้าง)
• อาคารสำนักงาน (จ-ศ, 08:00–18:00 น.): 50–70%
• อาคารค้าปลีก (8.00 น. – 20.00 น.): 55–75%
• ห้องเย็น/ศูนย์ข้อมูล: 75–90% (โหลดสูงอย่างต่อเนื่อง)
• โรงงานปิดสุดสัปดาห์: 30–50% (โหลดสุดสัปดาห์ต่ำในช่วงที่มีแสงอาทิตย์สูงสุด)

กลยุทธ์ที่ 1: ข้อจำกัดการส่งออกอินเวอร์เตอร์อัจฉริยะ

อินเวอร์เตอร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ รวมถึงรุ่น Sungrow ทุกรุ่น รองรับการจำกัดการส่งออกแบบไดนามิก: อินเวอร์เตอร์จะวัดการนำเข้า/ส่งออกกริดของไซต์งานอย่างต่อเนื่องที่มิเตอร์ และปรับเอาต์พุตเพื่อรักษาการส่งออกเป็นศูนย์หรือใกล้ศูนย์ นี่เป็นการแทรกแซงที่ง่ายที่สุดและไม่มีค่าใช้จ่ายใดๆ นอกเหนือจากการเปิดใช้งานการตั้งค่า

ข้อจำกัดในการส่งออกทำงานโดยการลดเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์ในช่วงเวลาที่มีการสร้างส่วนเกิน หากไซต์งานใช้พลังงานเพียง 50 kW และแผงโซลาร์เซลล์จะสร้างพลังงานได้ 80 kW อินเวอร์เตอร์จะจำกัดเอาต์พุตไว้ที่ 50 kW และไม่มีการสูญเสียพลังงานในการส่งออกที่อัตรา FiT ต่ำ

ข้อจำกัด: ข้อจำกัดในการส่งออกทำให้ลดน้อยลง — พลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถส่งออกได้ก็สูญเปล่า ซึ่งจะเป็นประโยชน์เฉพาะเมื่ออัตรา FiT ต่ำมาก (ต่ำกว่า ~$0.04/kWh) หรือเมื่อข้อตกลงการเชื่อมต่อโครงข่ายไม่อนุญาตให้มีการส่งออกใดๆ ในตลาดที่มี FiT ที่สมเหตุสมผล การส่งออกย่อมดีกว่าการลดขนาดลง

ยุทธศาสตร์ที่ 2: การเก็บแบตเตอรี่เพื่อการบริโภคด้วยตนเอง

การจัดเก็บแบตเตอรี่เป็นเทคโนโลยีการบริโภคด้วยตนเองที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด: ชาร์จแบตเตอรี่ในช่วงเที่ยงวันที่มีแสงอาทิตย์เกินดุล และคายประจุในตอนเย็นเมื่อการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์หยุดลงแต่ความต้องการยังคงมีอยู่ สำหรับอาคารสำนักงานและร้านค้าปลีกที่มีผู้คนพลุกพล่านในตอนเย็น แบตเตอรี่ที่ใช้งานได้นาน 4 ชั่วโมง (เช่น Sungrow ST255CS-2H) สามารถเพิ่มการบริโภคตนเองจาก 65% เป็น 85–90%

กฎทั่วไปเกี่ยวกับขนาดแบตเตอรี่ที่ใช้งานเอง:

• ความจุของแบตเตอรี่เป้าหมาย (kWh) = การส่งออกพลังงานแสงอาทิตย์รายวัน (kWh) × 0.8 ۞ ประสิทธิภาพไป-กลับ
• สำหรับระบบ 500 kWp ที่ส่งออก 150 kWh/วัน: แบตเตอรี่ = 150 × 0.8 ÷ 0.92 = 130 กิโลวัตต์ชั่วโมง
• ขนาดนี้ครอบคลุม ~80% ของการส่งออกเพื่อใช้ในสถานที่ เพิ่มการบริโภคเองจาก 65% เป็นประมาณ 88%

ยุทธศาสตร์ที่ 3: การเคลื่อนย้ายภาระ

การเปลี่ยนโหลดจะทำให้กระบวนการที่ใช้ไฟฟ้ามากเกิดขึ้นให้สอดคล้องกับชั่วโมงการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุด (10:00–14:00 น.) ตัวอย่าง:

• อุตสาหกรรม: กำหนดเวลากระบวนการที่ใช้พลังงานมาก (เตาหลอม อิเล็กโทรลิซิส เครื่องอัดอากาศ) เพื่อให้ทำงานในช่วงเวลาที่มีแสงอาทิตย์สูงสุด แทนที่จะข้ามคืน
• เครื่องทำความเย็น: ห้องเย็นเก็บความเย็นล่วงหน้าในช่วงที่มีแสงอาทิตย์สูงสุด ช่วยให้เครื่องทำความเย็นลดภาระในตอนเย็น ซึ่งมีประสิทธิภาพในโรงงานแปรรูปอาหาร
• การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า: ชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าหรือรถยกในช่วงชั่วโมงเร่งด่วนที่มีแสงอาทิตย์ ใช้ ตัวควบคุมการชาร์จ EV อัจฉริยะ ซึ่งจะกำหนดเวลาการชาร์จโดยอัตโนมัติเพื่อเพิ่มการจัดตำแหน่งพลังงานแสงอาทิตย์ให้สูงสุด
• ระบบปรับอากาศ: อาคารก่อนเย็นหรืออุ่นในช่วงที่มีแสงอาทิตย์สูงสุด ช่วยลดความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดในช่วงบ่ายเมื่อการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ลดลง

การเปลี่ยนโหลดจำเป็นต้องบูรณาการระหว่างระบบสุริยะ ระบบการจัดการอาคาร (BMS) และโหลดที่ควบคุมได้ ระบบการจัดการพลังงานของไซต์งาน (SEMS) หรือ EMS อัจฉริยะจะประสานงานทั้งสามระบบ EMS ของ Sungrow รองรับโปรโตคอล Modbus และ BACnet มาตรฐานสำหรับการบูรณาการ BMS

ยุทธศาสตร์ที่ 4: การจัดส่งพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวม + BESS

สำหรับไซต์ที่มีทั้งที่เก็บพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ กลยุทธ์การจัดส่งแบบรวมจะกำหนดประสิทธิภาพการบริโภคด้วยตนเองมากกว่าขนาดของฮาร์ดแวร์เพียงอย่างเดียว อัลกอริธึมการจัดส่งที่เหมาะสมที่สุด:

1. จัดลำดับความสำคัญการบริโภคด้วยตนเอง: พลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดจะถูกส่งไปยังโหลดที่ไซต์งานก่อน
2. เมื่อพลังงานแสงอาทิตย์เกินความต้องการโหลด ให้ชาร์จแบตเตอรี่ (ไม่ส่งออก) จนกว่าแบตเตอรี่จะเต็ม
3. เมื่อแบตเตอรี่เต็มและพลังงานแสงอาทิตย์ยังมีเกินความต้องการ ให้ส่งออกส่วนที่เหลือที่ FiT
4. เมื่อการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ลดลง (เมฆหรือตอนเย็น) ให้คายประจุแบตเตอรี่เพื่อรองรับความต้องการของไซต์งาน
5. เมื่อแบตเตอรี่ถึงการสำรอง SoC ขั้นต่ำ ให้นำเข้าจากกริด

อัลกอริธึมนี้ — ใช้งานในแพลตฟอร์มควบคุม EMS และ iSolarCloud ของ Sungrow — มีอัตราการสิ้นเปลืองพลังงานเองสูงสุดพร้อมทั้งปกป้องอายุการใช้งานของแบตเตอรี่โดยหลีกเลี่ยงการคายประจุลึก