บทสรุปสำหรับผู้บริหาร
กรณีศึกษาชิ้นนี้จะตรวจสอบแบตเตอรี่ขนาด 2 เมกะวัตต์ชั่วโมง (MWh)การจัดเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมการติดตั้งระบบในโรงงานปั๊มโลหะขนาดกลางทางตอนเหนือของอิตาลี โรงงานแห่งนี้ประสบปัญหาค่าใช้จ่ายด้านพลังงานรายเดือนสูงกว่า 9,000 ยูโร เนื่องจากการใช้พลังงานที่พุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็วแต่เป็นช่วงเวลาสั้นๆ จากเครื่องปั๊มไฮดรอลิก โดยการนำระบบแบบครบวงจรมาใช้ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่กับการโกนยอดด้วยระบบดังกล่าว โรงงานสามารถลดความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดจาก 980 กิโลวัตต์ เหลือ 610 กิโลวัตต์ ส่งผลให้ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานลดลง 38% นอกจากนี้ ระบบยังดำเนินการทุกวันอีกด้วยการเคลื่อนย้ายภาระของการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเพิ่มการบริโภคพลังงานหมุนเวียนเองในสถานที่จาก 47% เป็น 89% ปัจจัยสำคัญต่อผลตอบแทนจากการลงทุนคือการลดค่าธรรมเนียมความต้องการประหยัดได้ถึง 3,400 ยูโรต่อเดือน พร้อมทั้งประหยัดเพิ่มเติมจากการลดต้นทุนด้านพลังงาน บทความนี้จะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับโซลูชันทางเทคนิค กระบวนการติดตั้ง ผลลัพธ์ทางการเงิน และบทเรียนจากการดำเนินงาน โดยนำเสนอแบบจำลองที่สามารถนำไปใช้ซ้ำได้สำหรับผู้รวมระบบที่มุ่งเป้าไปที่ลูกค้าในอุตสาหกรรมหนัก
1. ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับโครงการ
ลูกค้าคือบริษัท AcciaiStamp Srl ซึ่งดำเนินงานในโรงงานขนาด 12,000 ตารางเมตร ประกอบด้วยเครื่องอัดไฮดรอลิก 17 เครื่อง (ขนาด 30–200 ตัน) เตาอบชุบแข็ง 2 เครื่อง และสายพานลำเลียงอัตโนมัติ มีการใช้ไฟฟ้าต่อปี 4.8 กิกะวัตต์ชั่วโมง (GWh) โดยมีกำลังการผลิตตามสัญญา 1 เมกะวัตต์ (MW) นอกจากนี้ โรงงานยังมีแผงโซลาร์เซลล์บนดาดฟ้าขนาด 500 กิโลวัตต์พี (kWp) ที่ติดตั้งในปี 2019
แม้จะมีการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ แต่ AcciaiStamp ก็ประสบปัญหาดังต่อไปนี้:
ค่าธรรมเนียมความต้องการสูง: ความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดในช่วง 15 นาที มีค่าสูงถึง 950–1,000 กิโลวัตต์อย่างต่อเนื่องในช่วงเริ่มต้นการทำงานของเครื่องอัดขึ้นรูปในตอนเช้า และการอบอ่อนชิ้นงานในตอนบ่าย
การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เองในระดับต่ำ: 53% ของพลังงานแสงอาทิตย์ถูกส่งเข้าสู่ระบบสายส่งในราคาขายส่งที่ต่ำ เนื่องจากช่วงเวลาที่มีแสงแดดสูงสุด (11.00 น. – 14.00 น.) ไม่ตรงกับช่วงเวลาที่มีการใช้พลังงานสูงสุดของโรงไฟฟ้า (ซึ่งเกิดขึ้นระหว่าง 8.00 น. – 10.00 น. และ 16.00 น. – 18.00 น.)
ความไม่เสถียรของโครงข่ายไฟฟ้า: ในปี 2023 เกิดเหตุไฟตกสองครั้ง ทำให้ระบบควบคุมเครื่องพิมพ์รีเซ็ต ส่งผลให้เกิดความสูญเสียด้านการผลิตเป็นมูลค่า 22,000 ยูโร
ผู้จัดการโรงงานต้องการ...การจัดเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมวิธีแก้ปัญหาที่สามารถให้ได้การโกนยอด,การเคลื่อนย้ายภาระและระบบไฟฟ้าสำรองโดยไม่ขัดจังหวะการทำงาน
2. การออกแบบระบบและส่วนประกอบหลัก
หลังจากตรวจสอบพื้นที่แล้ว เราจึงเสนอแผนการผลิตไฟฟ้าขนาด 2 เมกะวัตต์ชั่วโมงระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ตั้งค่าดังนี้:
ความจุแบตเตอรี่: 2 MWh (LiFePO₄, บัส 1,500 V DC)
พลังงานอินเวอร์เตอร์: 1,000 กิโลวัตต์ (หน่วย PCS แบบโมดูลาร์ขนาด 250 กิโลวัตต์ จำนวน 4 หน่วย)
ของปิดล้อมตู้คอนเทนเนอร์ ISO ขนาด 40 ฟุต, IP54, พร้อมระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว
โหมดควบคุม: การลดภาระสูงสุด + การปรับเปลี่ยนการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ + ระบบสำรองไฟ (พร้อมสำหรับการสร้างโครงข่ายไฟฟ้า)
ระบบเชื่อมต่อกับขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงขนาด 1 MVA ของโรงงานผ่านหม้อแปลงแยกขนาด 1,000 kVA ที่จัดเตรียมไว้โดยเฉพาะ โดยใช้หม้อแปลงกระแสภายนอก (CT) บนสายส่งหลักของระบบไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบโหลดแบบเรียลไทม์
ตรรกะการทำงานหลัก:
การโกนหนวดบนยอดเขาเมื่อโหลดเกินเกณฑ์ที่ตั้งค่าได้ (เริ่มต้นที่ 700 กิโลวัตต์)ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ปล่อยน้ำทิ้งเพื่อจำกัดการนำเข้าไฟฟ้าจากโครงข่ายให้ต่ำกว่า 720 กิโลวัตต์
การเคลื่อนย้ายภาระ: ในช่วงเวลากลางคืนที่มีอัตราค่าไฟฟ้าต่ำ (23:00 - 06:00 น.) ระบบจะชาร์จไฟจากโครงข่ายไฟฟ้าหลัก ส่วนในช่วงเวลาเย็นที่มีอัตราค่าไฟฟ้าสูง (18:00 - 22:00 น.) ระบบจะปล่อยกระแสไฟเพื่อชดเชยภาระการทำงานของเตาอบชุบโลหะ
การบูรณาการพลังงานแสงอาทิตย์พลังงานแสงอาทิตย์จะจ่ายให้กับโรงไฟฟ้าก่อนเป็นอันดับแรก ส่วนเกินจะถูกคิดค่าใช้จ่ายจากโรงไฟฟ้าการจัดเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมแทนที่จะส่งออกไปยังตาราง
ทั้งหมดการโกนยอดอัลกอริทึมนี้ใช้การเรียนรู้เชิงทำนายโดยอิงจากข้อมูลโหลดในช่วง 7 วันที่ผ่านมา และปรับตัวกระตุ้นการปล่อยประจุ 2 นาทีก่อนที่จะเกิดการพุ่งสูงขึ้นตามที่คาดการณ์ไว้แต่ละครั้ง
3. การติดตั้งและการทดสอบระบบ
การติดตั้งใช้เวลา 14 วัน (รวมงานโยธา) ขั้นตอนสำคัญ:
การเตรียมพื้นที่: การวางฐานรากคอนกรีตพร้อมร่องสำหรับสายเคเบิล (3 วัน)
การจัดวางและยึดตู้คอนเทนเนอร์ (1 วัน)
การเดินสายไฟ AC (ทองแดงขนาด 4×240 มม.² ยาว 300 เมตร) และสายไฟ DC ภายในตู้คอนเทนเนอร์ (2 วัน)
การติดตั้ง CT บนสายป้อนหลักและการเดินสายสื่อสารไปยังอินเวอร์เตอร์ (2 วัน)
การเชื่อมต่อกับระบบ SCADA ที่มีอยู่เดิมผ่าน Modbus TCP (2 วัน)
การทดสอบระบบและการทดสอบโหลด (4 วัน)
ไม่จำเป็นต้องหยุดการผลิต เนื่องจากทีมงานทำงานในช่วงนอกเวลาทำการ (18:00 - 06:00 น.)การลดค่าธรรมเนียมความต้องการอัลกอริทึมได้รับการปรับแต่งอย่างละเอียดตลอดสองสัปดาห์ โดยเริ่มต้นจากเกณฑ์ขั้นต่ำที่ 800 กิโลวัตต์ และค่อยๆ ลดลงจนเหลือ 720 กิโลวัตต์
คุณสมบัติด้านความปลอดภัย:
ระบบดับเพลิงแบบหลายชั้น (สเปรย์ + โนเวค 1230)
โมดูลแบตเตอรี่ที่ได้มาตรฐาน IP67 พร้อมฟิวส์แยกแต่ละก้อน
ระบบจะแยกการทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อตรวจพบควันหรืออุณหภูมิสูงเกินไป
4. ผลการดำเนินงาน (6 เดือนแรก)
เมตริก ก่อน หลังจาก เปลี่ยน ช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด 15 นาที 978 กิโลวัตต์ 612 กิโลวัตต์ -37.4% ค่าธรรมเนียมรายเดือน (€) 9,240 ยูโร 5,450 ยูโร -3,790 ยูโร (-41%) การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการบริโภคเอง 47% 89% +42 หน้า การนำเข้าพลังงานจากโครงข่าย (กิโลวัตต์ชั่วโมง/เดือน) 382,000 318,000 -16.7% ประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานจากการซื้อขายพลังงาน (€/เดือน) 0 ยูโร 1,120 ยูโร +€1,120 ค่าไฟฟ้ารวมต่อเดือน 58,200 ยูโร 50,300 ยูโร -13.6% เดอะการโกนยอดระบบสามารถจำกัดความต้องการใช้ไฟฟ้าจากโครงข่ายให้ต่ำกว่า 720 กิโลวัตต์ได้ใน 98% ของวันทำการ มีเพียงสองกรณีที่เกิดขึ้นเป็นข้อยกเว้น คือ ในช่วงที่มีการเริ่มเดินเครื่องอัดและอุ่นเตาพร้อมกัน ซึ่งต่อมาได้มีการปรับปรุงอัลกอริทึมโดยเพิ่มช่วงเวลาการคาดการณ์ล่วงหน้าให้ยาวขึ้น
การเคลื่อนย้ายภาระมีส่วนทำให้เกิดการเรียกเก็บเงินระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่คิดค่าไฟตั้งแต่ 23:00 น. ถึง 6:00 น. ในราคา 0.09 ยูโร/กิโลวัตต์ชั่วโมง (อัตราค่าไฟกลางคืน) และปล่อยน้ำทิ้งระหว่าง 18:00-22:00 น. ในราคา 0.22 ยูโร/กิโลวัตต์ชั่วโมง – ทำให้มีกำไรขั้นต้น 0.13 ยูโร/กิโลวัตต์ชั่วโมง โดยปล่อยน้ำทิ้ง 1,200 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวันเพื่อการเก็งกำไร ทำให้ประหยัดได้ 1,170 ยูโรต่อเดือน (ปรับตามประสิทธิภาพการเดินทางไป-กลับที่ 88%)
เดอะการจัดเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมนอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นระบบสำรองในระหว่างที่ไฟฟ้าดับเป็นเวลา 12 นาทีในเดือนที่ 4 ระบบเปลี่ยนไปใช้โหมดแยกอิสระภายใน 18 มิลลิวินาที ทำให้เครื่องพิมพ์และระบบไฟส่องสว่างที่สำคัญยังคงทำงานได้อย่างราบรื่นโดยไม่หยุดชะงัก ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายที่เกิดจากการหยุดทำงานประมาณ 8,000 ยูโร
5. การวิเคราะห์ทางการเงิน
เงินลงทุนรวมของโครงการ (แบบครบวงจร): 380,000 ยูโร (รวมตู้คอนเทนเนอร์ อุปกรณ์ PCS การติดตั้ง และการทดสอบระบบ)
ประหยัดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานรายเดือน: 3,790 ยูโร (ลดค่าธรรมเนียมการใช้ไฟฟ้าตามความต้องการ) + 1,120 ยูโร (ส่วนต่างราคา) + 1,050 ยูโร (การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เองเพิ่มเติม) = 5,960 ยูโร/เดือน
ระยะเวลาคืนทุนแบบง่าย: 380,000 ยูโร / (5,960 ยูโร × 12) =5.3 ปี
คาดการณ์ผลประหยัดสุทธิใน 10 ปี: 380,000 ยูโร – (5,960 ยูโร × 120 × 0.9) = 260,000 ยูโร (หลังหักค่าเสื่อมราคาและค่าบำรุงรักษา)
อัตราผลตอบแทนภายใน (IRR): 14.2%
ลูกค้ายังได้รับประโยชน์จากเครดิตภาษีของอิตาลี 30% อีกด้วยการจัดเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมการติดตั้ง (TIR 2024) ช่วยลดการลงทุนที่มีประสิทธิภาพเหลือ 266,000 ยูโร และระยะเวลาคืนทุนเหลือ 3.7 ปี
6. บทเรียนที่ผู้บูรณาการระบบได้รับ
การวางตำแหน่งเครื่อง CT อย่างถูกต้องนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง: ในตอนแรกมีการติดตั้ง CT ไว้ที่ด้านแรงดันต่ำของหม้อแปลง แต่ CT เหล่านั้นไม่สามารถตรวจจับแผงไฟย่อยขนาดเล็กได้ ทำให้เกิดเหตุการณ์ดังกล่าวขึ้นระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่เกิดปัญหาการจ่ายน้ำไม่เพียงพอในช่วงที่มีกระแสไฟกระชากบางช่วง การย้าย CT ไปไว้เหนือโหลดทั้งหมดช่วยแก้ปัญหานี้ได้
เกณฑ์การลดระดับสูงสุดจำเป็นต้องได้รับการปรับแต่งแบบปรับได้: การตั้งค่าขีดจำกัดคงที่ที่ 720 กิโลวัตต์ ทำให้เกิดการทำงานวนซ้ำโดยไม่จำเป็นเมื่อโหลดอยู่ใกล้ระดับขีดจำกัดนั้น อัลกอริทึมสุดท้ายใช้ช่วงฮิสเทอรีซิส 15 กิโลวัตต์ และหน่วงเวลา 30 วินาทีก่อนการชาร์จใหม่
การปรับเปลี่ยนการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ต้องอาศัยการพยากรณ์อากาศในวันที่มีเมฆมากการเคลื่อนย้ายภาระระบบตรรกะทำให้แบตเตอรี่หมดเร็วเกินไป การบูรณาการการพยากรณ์พลังงานแสงอาทิตย์แบบง่ายๆ (โดยใช้ API ความเข้มของแสงอาทิตย์ในพื้นที่) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เองได้อีก 5%
การจัดการความร้อนระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวของภาชนะช่วยรักษาอุณหภูมิของเซลล์ให้อยู่ภายใน 3°C แม้ในระหว่างการคายประจุ 1°C ในช่วงฤดูร้อน ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งาน แนะนำให้ทำความสะอาดครีบระบายความร้อนแบบแห้งเป็นประจำทุก 6 เดือน
7. การขยายธุรกิจในอนาคต
ขณะนี้โรงงานกำลังวางแผนที่จะเพิ่มกำลังการผลิตอีก 2 เมกะวัตต์ชั่วโมงการจัดเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมหน่วยงานนี้จัดตั้งขึ้นเพื่อรองรับกลุ่มรถยนต์ไฟฟ้าใหม่จำนวน 20 คัน และรถตู้ส่งสินค้า 5 คัน โดยหน่วยงานที่มีอยู่เดิมระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่จะได้รับการปรับแต่งใหม่เพื่อให้สามารถใช้งาน V2G (vehicle-to-grid) buffering ได้ โดยได้แสดงให้เห็นแล้วว่าสามารถใช้งานได้จริงการลดค่าธรรมเนียมความต้องการด้วยค่าใช้จ่ายมากกว่า 3,700 ยูโรต่อเดือน การขยายธุรกิจนี้คาดว่าจะคืนทุนได้ภายในเวลาไม่ถึง 4 ปี
8. บทสรุป
กรณีศึกษาชิ้นนี้แสดงให้เห็นว่า วิศวกรรมที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมนั้นมีประสิทธิภาพระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ด้วยการบูรณาการการโกนยอดและการเคลื่อนย้ายภาระสามารถส่งมอบผลลัพธ์ที่สำคัญได้การลดค่าธรรมเนียมความต้องการสำหรับผู้ใช้ในภาคอุตสาหกรรมหนัก การติดตั้ง AcciaiStamp ไม่เพียงแต่ช่วยลดค่าไฟฟ้าต่อเดือนลง 13.6% เท่านั้น แต่ยังช่วยปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าและให้การสำรองไฟฉุกเฉินอีกด้วย สำหรับผู้รวมระบบ ประเด็นสำคัญคือ การปรับจูนเกณฑ์แบบปรับได้ การวางตำแหน่ง CT ที่ถูกต้อง และการรวมการพยากรณ์พลังงานแสงอาทิตย์เข้าไว้ด้วยการจัดเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมตลาดในยุโรปใต้กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว และตัวอย่างที่สามารถนำไปใช้ซ้ำได้เช่นนี้ แสดงให้เห็นถึงความคุ้มค่าทางการเงินอย่างชัดเจนสำหรับลูกค้าปลายทาง
เมตริก ก่อน หลังจาก เปลี่ยน ช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด 15 นาที 978 กิโลวัตต์ 612 กิโลวัตต์ -37.4% ค่าธรรมเนียมรายเดือน (€) 9,240 ยูโร 5,450 ยูโร -3,790 ยูโร (-41%) การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการบริโภคเอง 47% 89% +42 หน้า การนำเข้าพลังงานจากโครงข่าย (กิโลวัตต์ชั่วโมง/เดือน) 382,000 318,000 -16.7% ประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานจากการซื้อขายพลังงาน (€/เดือน) 0 ยูโร 1,120 ยูโร +€1,120 ค่าไฟฟ้ารวมต่อเดือน 58,200 ยูโร 50,300 ยูโร -13.6%
