การลดการสูญเสียจากความต้านทานของสายไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า แสงอาทิตย์โดยวิธีการจัดเรียงแผงเซลล์แสงอาทิตย์

Abstract

จากแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศ 2561 (Power Development Plan; PDP2018) ในการประชุมวันที่ 30 เมษายน 2562 เปิดทางให้มีการลงทุนสร้างโรงไฟฟ้าใหม่เพิ่มอีกกว่า 56,431 เมกะวัตต์ เพื่อรองรับความต้องการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นตามการเติบโตทางเศรษฐกิจประเทศในปี 2580 ในส่วนของพลังงานทดแทน มีโครงการพลังงานแสงอาทิตย์โซลาร์ภาคประชาชนปีละ 100 เมกะวัตต์ เป็นเวลา 10 ปี การออกแบบระบบโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทุกที่ จะมีการสูญเสียในระบบการผลิตไฟฟ้าเกิดขึ้น ทั้งแบบที่สามารถควบคุมได้และไม่สามารถควบคุมได้ การจัดเรียงแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ถือเป็นการลดการสูญเสียในระบบผลิตไฟฟ้ารูปแบบหนึ่ง ที่ผู้ออกแบบระบบสามารถควบคุมได้ โดยใช้ข้อมูลการทดสอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์จากผู้ผลิตก่อนส่งลูกค้าทั้งโครงการจำนวน 30,800 แผง การสูญเสียจากความต้านทานของสายไฟฟ้าที่ได้จากการคำนวณ ใช้ข้อมูลรายละเอียดแผง เช่น กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า เป็นต้น จากผู้ผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อใช้ในการทดสอบค่า ที่เงื่อนไขมาตรฐาน (Standard Test Conditions, STC) มาเป็นจุดเริ่มการคำนวณปรกติ เปรียบเทียบกับการจัดเรียงแผงเซลล์แสงอาทิตย์ตามข้อมูลการทดสอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ พบว่าเมื่อออกแบบระบบผลิตไฟฟ้าด้วยวิธีการจัดเรียงแผง ทำให้ระบบมีกำลังการผลิตติดตั้งเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากในการผลิตแผงผู้ผลิต จะผลิตแผงให้มีกำลังการผลิตมากกว่าที่ระบุ เมื่อแทนค่าในการคำนวณทำให้การสูญเสียทางกำลังไฟฟ้าใหม่ เป็น 1.298% แต่ยังน้อยกว่าค่าที่กำหนดไว้ คือ 1.300% เมื่อทำการจัดเรียงแรงดันไฟฟ้ารวม กระแสไฟฟ้าเฉลี่ย และกำลังไฟฟ้าเฉลี่ย จากข้อมูลการทดสอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จัดเรียงตามค่ามากที่สุดไปหาน้อย แทนค่าลงในการคำนวณปรกติ พบว่า การจัดเรียงแรงดันไฟฟ้ารวมทำให้การสูญเสียทางกำลังไฟฟ้าเป็น 1.297% ซึ่งเป็นค่าเดียวที่ต่ำกว่าค่าสูญเสียจากความต้านทานของสายไฟฟ้าใหม่ 0.001% ส่วนการจัดเรียงแผงด้วยวิธีเรียงกระแสไฟฟ้าเฉลี่ย และกำลังไฟฟ้าเฉลี่ย มีค่าการสูญเสียจากความต้านทานของสายไฟฟ้าใหม่เป็น 1.300% มากกว่าค่าสูญเสียจากความต้านทานของสายไฟฟ้าใหม่ที่กำหนด 0.002% จึงได้เลือกใช้ค่าแรงดันไฟฟ้ารวมในการจัดเรียงแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จากการใช้ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้ารวมในการจัดเรียงแผงเซลล์แสงอาทิตย์ พบว่าระบบการผลิตไฟฟ้าดีกว่าแบบไม่จัดเรียงแผง หากไม่จัดเรียงแผงเซลล์ ความต่างศักย์และกระแสของแผงทั้งโครงการอยู่ระหว่าง 2.22 โวลต์ และ 0.66 แอมป์ ส่งผลให้สตริงแต่ละวงต่างกันมาก ทำให้เกิดการสูญเสียในระบบผลิตไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 1.28 เปอร์เซ็นต์ การวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์ของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งสองแบบ พิจารณาจากมูลค่าปัจจุบันสุทธิ (NPV) ที่อัตราคิดลด 3% พบว่า ทั้งสองแบบมีมูลค่าปัจจุบันสุทธิที่เป็นบวก แสดงว่ามีความคุ้มค่าที่จะลงทุน และอัตราผลตอบแทนต่อต้นทุน (B/C ratio) กับอัตราผลตอบแทนภายใน (IRR) พบว่า โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบมีการการจัดเรียงแผงเซลล์แสงอาทิตย์ มีความคุ้มค่าในการลงทุนมากกว่าแบบไม่จัดเรียงแผงเล็กน้อย โดยมีอัตราผลตอบแทนต่อต้นทุนเท่ากับ 1.13 และ 1.06 อัตราผลตอบแทนภายในเท่ากับ 3.86% และ 3.38% ตามลำดับ ส่วนการวิเคราะห์ความอ่อนไหวนั้น ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นทำให้ผลตอบแทนจากโรงไฟฟ้าทั้งสองแบบลดลงแต่ยังคงมีความคุ้มค่าในการลงทุนอยู่ และทั้งกรณีต้นทุนเพิ่มและลด การลงทุนสร้างโรงไฟฟ้ามีการจัดเรียงแผงยังคงมีความคุ้มค่าในการลงทุนมากกว่าแบบไม่จัดเรียงแผง