( การปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ าและว ธ การควบค มความต องการพล งไฟฟ าส งส ด )

Transcription

1 ( การปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ าและว ธ การควบค มความต องการพล งไฟฟ าส งส ด ) พล งงานไฟฟ าน บเป นพล งงานท ม ความส าค ญอย างย งต อโรงงานอ ตสาหกรรม อาคารธ รก จ ตลอดจนช ว ตประจ าว นของเรา ในแต ละป ประเทศไทยต องส ญเส ยเง นตรามหาศาลในอ นท จะจ ดหาแหล ง เช อเพล งพล งงาน เพ อน ามาผล ตเป นพล งงานไฟฟ าให เพ ยงพอต อความต องการ แต เป นท น าเส ยดาย ท โรงงานอ ตสาหกรรมหร ออาคารธ รก จบางแห งกล บม การใช พล งงานไฟฟ าอย างไม ม ประส ทธ ภาพ กล าวค อ ไม ม การปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ า หร อไม ม การควบค มความต องการพล งไฟฟ าส งส ด อ นท จร ง องค ประกอบของค าไฟฟ าท ผ ใฃ ไฟฟ าต องจ ายให ก บการไฟฟ าฯ ในแต ละเด อนในส วนของต วประกอบ ก าล ง ไฟฟ า และความต องการพล งไฟฟ าส งส ดน บว าม ส ดส วนท ค อนข างส งท เด ยว ด งน นหากผ ใช ไฟฟ าม การใช พล งงานไฟฟ าอย างม ประส ทธ ภาพ โดยการปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ า และควบค มความ ต องการพล งไฟฟ าส งส ดอย างเหมาะสม ก จะช วยลดค าใช จ ายของค าไฟฟ าลงได มาก อ กท งย งช วยเศรษฐก จ ของประเทศโดยส วนรวมให ด ข นอ กด วย โดยม รายละเอ ยดด งน 1. การปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ า 1.1 ความเข าใจเร องอ ตราค าไฟฟ า 1.2 สามเหล ยมก าล งไฟฟ า 1.3 ค าต วประกอบก าล งไฟฟ า 1.4 การปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ า 1.5 ประโยชน ท ได ร บจากการปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ า 2. ว ธ การควบค มความต องการพล งไฟฟ าส งส ด 2.1 การผล ตพล งงานไฟฟ าของไทย 2.2 อ ตราค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ด 2.3 ล กษณะของการใช ไฟฟ า 2.4 ว ธ การลดค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ด 2.5 ศ กยภาพในการประหย ดพล งงานไฟฟ าและค าใช จ าย 1. การปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ า 1.1 ความเข าใจเร องอ ตราค าไฟฟ า

2 ก อนท จะศ กษาถ งการปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ า และว ธ การควบค มความต องการพล ง ไฟฟ าส งส ด เราควรท าความเข าใจเก ยวก บอ ตราค าไฟฟ าท การไฟฟ าฯ เร ยกเก บจากผ ใช ไฟในแต ละเด อน เส ยก อน ประเภทของผ ใช ไฟฟ า ตามอ ตราค าไฟฟ าใหม ของการไฟฟ าฯ น บต งแต เด อนต ลาคม 2543 เป นต นไป การไฟฟ า ได แบ งประเภทของผ ใช ไฟฟ าออกเป น 7 ประเภท ด งน ประเภทท 1 บ านอย อาศ ย ประเภทท 2 ก จการขนาดเล ก ประเภทท 3 ก จการขนาดกลาง ประเภทท 4 ก จการขนาดใหญ ประเภทท 5 ก จการเฉพาะอย าง ประเภทท 6 ส วนราชการและองค กรท ไม แสวงหาก าไร ประเภทท 7 ส บน าเพ อการเกษตร องค ประกอบของค าไฟฟ าท เส ยในแต ละเด อน (ด ภาคผนวกประกอบ) - ค าพล งงานไฟฟ า (energy charge) - ค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ด (demand charge) - ค าต วประกอบก าล งไฟฟ า (ท ต ากว า 0.85) - ค าบร การรายเด อน - ค าปร บปร งต นท นการผล ต (ค า Ft) - ภาษ ม ลค าเพ ม (VAT) ระบบโครงสร างอ ตราค าไฟฟ าในป จจ บ น (ด ภาคผนวกประกอบ) - อ ตราปกต - อ ตราตามช วงเวลาของการใช (Time of use rate ; TOU) น. จ-ศ เป นช วง on peak น. จ-ศ เป นช วง off peak ว นเสาร -อาท ตย และว นหย ดน กข ตฤกษ ท งว นเป นช วง off peak - อ ตราตามช วงเวลาของว น (Time of day rate ; TOD) น. ของท กว น เป นช วง on peak

3 น. ของท กว น เป นช วง partial peak น. ของท กว น เป นช วง off peak - อ ตราค าไฟฟ าประเภทท สามารถงดจ ายไฟได - อ ตราค าไฟฟ าส ารอง 1.2 สามเหล ยมก าล งไฟฟ า โดยท วไปแล วก าล งงานในระบบไฟฟ ากระแสสล บ สามารถแบ งออกได เป น 2 ส วนด วยก น ค อ ก าล งงานจร ง (real power) ม หน วยเป นว ตต หร อก โลว ตต (W or kw) เป นก าล งงานท สามารถเปล ยนแปลง โดยอ ปกรณ ไฟฟ าไปเป นพล งงานร ปอ นได เช น ความร อน แสงสว าง หร อพล งงานกล ก าล งงานส วนน เก ด จากกระแสไฟฟ าใช งาน (active current) และอ กส วนหน งค อ ก าล งงานร แอกต ฟ (reactive power) ม หน วยเป นวาร หร อก โลวาร (VAR or kvar) เป นก าล งงานท ไม สามารถเปล ยนแปลงไปเป นพล งงานร ปอ น ได แต อ ปกรณ ไฟฟ าท ต องท างานโดยอาศ ยสนามแม เหล ก เช น หม อแปลง มอเตอร บ ลลาสต ฯลฯ ต องใช ก าล งร แอกต ฟน สร างสนามแม เหล ก ถ าไม ม สนามแม เหล กอ ปกรณ ด งกล าวจะไม สามารถท างานได ก าล ง งานในส วนน เก ดจากกระแสไฟฟ าร แอกต ฟ (reactive current) ผลรวมทางเวกเตอร ของก าล งงานท งสอง เร ยกว า ก าล งงานปรากฎ (apparent power) ม หน วยเป นโวลต แอมแปร หร อก โลโวลต แอมแปร (VA or kva) เป นก าล งงานท แหล งจ ายก าล งงานไฟฟ าต องจ ายให ก บอ ปกรณ ไฟฟ าต าง ๆ และม ขนาดเท าก บ ผล ค ณของกระแสไฟฟ าในวงจร ก บแรงด นของแหล งจ ายก าล งไฟฟ า ก าล งงานท งสามสามารถเข ยนเป น สามเหล ยมก าล งไฟฟ าได ด งร ปท 1 กระแสไฟฟ าใช งาน แรงด นไฟฟ า ก าล งไฟฟ าจร ง (kw) θ กระแสไฟฟ า θ กระแสไฟฟ ารวม ร แอกต ฟ ก าล งไฟฟ าปรากฎ (kva) ก าล งไฟฟ า ร แอกต ฟ (kvar) ร ปท 1 แสดงความส มพ นธ ระหว างก าล งไฟฟ า กระแสไฟฟ า และแรงด นไฟฟ า 1.3 ค าต วประกอบก าล งไฟฟ า (power factor ; PF) ค าต วประกอบก าล งไฟฟ าหร อค าเพาเวอร แฟคเตอร (power factor ; PF) ค อ อ ตราส วนของ ก าล งงานจร ง (real power) ต อก าล งงานปรากฎ (apparent power) ในวงจรไฟฟ าใด ๆ จะม ค า เปล ยนแปลงได ต งแต 0 ถ ง 1 ค าต วประกอบก าล งไฟฟ าน ย งม ค าส งย งด ถ าม ค าต ากว า 0.85 จะต องเส ย ค าปร บเน องจากต วประกอบก าล งไฟฟ าให ก บการไฟฟ าฯ โดยค ดจากก โลวาร ท เก น % ของค าความ ต องการพล งไฟฟ าส งส ดในรอบเด อนน น ก โลวาร ละ บาท

4 PF = ก าล งไฟฟ าจร ง (kw) = cos θ ก าล งไฟฟ าปรากฎ (kva) 2 2 จากสามเหล ยมก าล งไฟฟ า ก าล งไฟฟ าปรากฎ (kva) = (ก าล งไฟฟ าจร ง) + (ก าล งไฟฟ าร แอกต ฟ) ค าต วประกอบก าล งไฟฟ าอาจเป นแบบน าหน า (leading) หร อแบบตามหล ง (lagging) ก ได ข นอย ก บโหลดทางไฟฟ า ถ าโหลดทางไฟฟ าจ าเป นต องใช พล งงานส วนหน งเพ อสร างสนามแม เหล ก เช น มอเตอร หม อแปลง บ ลลาสต ค าต วประกอบก าล งไฟฟ าจะเป นแบบตามหล ง แต ถ าโหลดทางไฟฟ า สามารถจ ายก าล งงานร แอกต ฟเข าส ระบบไฟฟ าได เช น ต วคาปาซ เตอร ซ งโครน สมอเตอร เป นต น ค าต ว ประกอบก าล งไฟฟ าจะเป นแบบน าหน า โดยท วไปค าต วประกอบก าล งไฟฟ าในโรงงานอ ตสาหกรรม หร ออาคารต าง ๆ ส วนใหญ จะ เป นแบบตามหล งท งส น ต วประกอบก าล งไฟฟ า (P.F.) ของโหลดและประเภทอ ตสาหกรรม ตารางท 1 ค า P.F. โดยท วไปท ย งไม ม การปร บปร งส าหร บภาคอ ตสาหกรรมและธ รก จแต ละประเภท Industry Power Factor Auto Parts Brewery Cement Chemical Coal mine Clothing Electroplating Foundry Forge Hospital Machine manufacturing 60-65

5 Metalworking Office building Oil-field pumping Paint manufacturing ตารางท 1 ค า P.F. โดยท วไปท ย งไม ม การปร บปร งส าหร บภาคอ ตสาหกรรมและธ รก จแต ละประเภท (ต อ) Industry Power Factor Plastic Stamping Steel works Textile Tool, die, jig ตารางท 2 ค า P.F. ตามปกต ของอ ปกรณ ไฟฟ าแต ละประเภท ชน ดอ ปกรณ Power Factor Air compressor External motors Hermetic motors Metalworking Arc welding With commercially Furnished capacitors Machining Melting Arc furnace Induction furnace, 60 Hz 100 Stamping Standard High speed Spraying 60-65

6 Welding Arc Resistance ตารางท 2 ค า P.F. ตามปกต ของอ ปกรณ ไฟฟ าแต ละประเภท (ต อ) weaving ชน ดอ ปกรณ Power Factor Individual 60 multiple 70 brind ค าต วประกอบก าล งไฟฟ าเราสามารถว ดค าได โดยตรงจากเคร องม อว ด ค าต วประกอบก าล ง ไฟฟ า (power factor meter) หร อค านวณจากความส มพ นธ ข างต น เน องจากเคร องม อว ดค าทางไฟฟ าร น ใหม สามารถว ดค าพาราม เตอร ทางไฟฟ าได หลายอย างในเคร องเด ยวก น เช น I, V, P, kvar, kva ฯลฯ ต วอย างท 1 โรงงานแห งหน งว ดค าก าล งไฟฟ าจร งได 600 ก โลว ตต และก าล งไฟฟ าร แอกต ฟได 800 ก โลวาร จงหาค าต วประกอบก าล งไฟฟ า 2 2 ก าล งไฟฟ าปรากฎ = (600) + (800) = 1,000 kva PF = ก าล งไฟฟ าจร ง ก าล งไฟฟ าปรากฎ = = 0.6 ต วอย างท 2 จากบ ลค าไฟฟ าของโรงงานแห งหน งในเด อนธ นวาคมท ผ านมาพบว า ม ค าก โลวาร เท าก บ 850 ก โลวาร และค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ดเท าก บ 1000 ก โลว ตต จงพ จารณาว าต องเส ยค าปร บจากต ว ประกอบก าล งไฟฟ าหร อไม และถ าเส ยจะเป นเง นเท าใด ค า kvar ท เก น = 800 ( x 1000) = 230 kvar (ถ าม ค าต ดลบให ถ อว าม ค าเป น 0) ค าปร บเน องจากต วประกอบก าล งไฟฟ า = 230 x = บาท/เด อน 1.4 การปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ า

7 ในทางปฏ บ ต การปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ าให ม ค าส งข น น ยมใช ต วคาปาซ เตอร ต อขนาน เข าก บโหลดเพ อจ ายก าล งงานร แอกต ฟ (reactive power) ให ก บโหลด พ จารณาสามเหล ยมก าล งไฟฟ า ก าล งไฟฟ าจร ง (kw) ก าล งไฟฟ าปรากฎ ก อนการปร บปร ง PF (kva) ก าล งไฟฟ าปรากฎ หล งการปร บปร ง PF (kva) ก าล งไฟฟ าร แอกต ฟหล งปร บปร งค า PF (kvar) ก าล งไฟฟ าร แอกต ฟของต วคาปาซ เตอร (kvar) ก าหนดให ค าต วประกอบก าล งไฟฟ าเด ม = cos θ 1 ค าต วประกอบก าล งไฟฟ าท ปร บปร ง = cos θ 2 โดย θ 1 < θ 2 kvar (เด ม) = kw x tan θ 1 kvar (ใหม ) = kw x tan θ 2 kvar ของคาปาว เตอร ท ต องใช = kw x (tan θ 1 tan θ 2 ) ต วอย างท 3 โรงงานแห งหน งม โหลดทางไฟฟ า 600 kw และม ค าต วประกอบก าล งไฟฟ า 70 % ถ าต องการ เพ มค าต วประกอบก าล งไฟฟ าเป น 90 % จะต องต ดต งขนาดของคาปาซ เตอร เท าใด PF (เด ม) = 70 % = cos θ 1 cos θ 1 = 0.7 θ 1 = 45.6 o PF (ใหม ) = 90 % = cos θ 2 cos θ 2 = 0.9 θ 2 = 25.8 o ขนาดของคาปาซ เตอร = kw x (tan θ 1 - tan θ 2 ) = 600 x (tan 45.6 tan 25.8) = 323 kvar

8 การหาค าต วค ณ (tan θ 1 - tan θ 2 ) สามารถเป ดจากตารางภาคผนวกก ได จากต วอย างข างต น ต วค ณม ค าเท าก บ 0.54 ด งน น ขนาดของคาปาซ เตอร ท ใช = 600 x 0.54 = 324 kvar หมายเหต เน องจากโหลดทางไฟฟ าในโรงงานจะม ค าไม คงท ตลอดเวลา ด งน นการต ดต งคาปาซ เตอร เพ อ เพ มค าต วประกอบก าล งไฟฟ า จ าเป นต องม ระบบควบค มเพ อใช ในการต ดต อต วคาปาซ เตอร ให เหมาะสมก บ โหลดด วย ต าแหน งการต ดต ง คาปาซ เตอร เพ อปร บปร งค าต วประกอบก าล งไฟฟ า ต าแหน ง ในระบบไฟฟ าน นจะม ต าแหน งต ดต งอ ปกรณ หล กส าหร บการแก ไขต วประกอบก าล งไฟฟ าอย 3 ต ดต งท ส วนกลาง (Central) - โดยท วไปแล วต ดต งท จ ดเด ยว - แก ต วประกอบก าล งไฟฟ าท จ ดจ ายไฟฟ าของระบบ - ต ดต งได ท งด านแรงด นต าหร อด านแรงด นส งข นอย ก บว าราคาด านไหนถ กกว าก น - จะไม เก ดประโยชน ในการแก ต วประกอบก าล งไฟฟ าในแต ละจ ด ต ดต งท แต ละโหลด (Individual) - แก ไขส าหร บโหลดแต ละแห ง เช น มอเตอร ขนาดใหญ - ถ าเป นการต ดต งระบบใหม การปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ าท แต ละโหลดน จะช วยลด ขนาดของสว ตช เก ยร และกระแสโดยรวมของระบบลงได ต ดต งท กล มของโหลด (Group) - ใช ส าหร บโหลดท ม ต วประกอบก าล งไฟฟ าต า ๆ และสามารถรวมกล มก นได - ในกรณ ต ดต งใหม จะม การลงท นน อย เพราะใช เคเบ ลและสว ตช เก ยร เล กลงได

9 ร ปท 2 แสดงต วอย างการต ดต งคาปาซ เตอร เพ อปร บปร ง P.F. ท ท ง 3 ต าแหน ง 1.5 ประโยชน ท ได ร บจากการปร บปร งต วประกอบก าล งไฟฟ า เม อท าการปร บปร งค าต วประกอบก าล งไฟฟ าให ม ค าส งข น จะเก ดผลด หลายประการ สามารถ สร ปได ด งน ระบบไฟฟ าสามารถร บโหลดได มากข น เม อค าต วประกอบก าล งไฟฟ าม ค าส งข น กระแสท ไหลอย ในระบบระหว างแหล งจ ายไฟ ก บจ ดท ม การปร บปร งจะม ค าลดลง น นค อ เคร องจ กรต นก าล งหร ออ ปกรณ ไฟฟ าท ใช ก าล งไฟฟ าน อยลง ท า ให สามารถเพ มโหลดเข าไปในระบบได โดยไม ท าให ระบบร บโหลดเก นพ ก ด ด งแสดงในต วอย างท 4 และ ต วอย างท 5 ต วอย างท 4 ถ าก าล งไฟฟ าจร ง (kw) ของโหลดเท าเด ม ก าล งเสม อน (kva) จะม ค าลดลงเม อ P.F. ส งข น เพาเวอร แฟคเตอร (%) 60 % 70 % 80 % 90 % 100 % ก าล งไฟฟ าจร ง (kw)

10 ก าล งไฟฟ าร แอคต ฟ (kvar) ก าล งไฟฟ าปรากฎ (kva) 1, ต วอย างท 5 ถ าก าล งไฟฟ าเสม อน (kva) ของระบบคงท ระบบจะสามารถจ าย ก าล งไฟฟ าจร ง (kw) เพ มข น ถ า P.F. เพ มข น ด งตาราง เพาเวอร แฟคเตอร (%) 60 % 70 % 80 % 90 % 100 % ก าล งไฟฟ าจร ง (kw) ก าล งไฟฟ าร แอคต ฟ (kvar) ก าล งไฟฟ าปรากฎ (kva) ก าล งไฟฟ าส ญเส ยในระบบลดลง ก าล งไฟฟ าท ส ญเส ยในสายไฟต าง ๆ จะเป นส ดส วนโดยตรงก บค ากระแสยกก าล งสอง แต เน องจากกระแสจะลดลงเป นส ดส วนโดยตรงก บการปร บปร งค าต วประกอบก าล งไฟฟ า ด งน นก าล ง ไฟฟ าท ส ญเส ยในสายไฟ และอ ปกรณ ไฟฟ าต าง ๆ จ งเป นส ดส วนผกผ นก บค าต วประกอบก าล งไฟฟ า เม อ PF loss α ม ค าส งข น กระแสไฟฟ า (i) ม ค าลดลง PL α 2 PF เด ม PF ใหม 2 PFเด ม % loss reduction = PFใหม i 2

11 ร ปท 3 แสดงก าล งไฟฟ าส ญเส ยท ลดลงในสายเคเบ ล เม อปร บปร งค าต วประกอบ ก าล งไฟฟ าให ม ค าส งข น จากร ปท 3 จะเห นว าการปร บปร งค าต วประกอบก าล งไฟฟ าจาก 0.6 เป น 0.8 จะลด ก าล งไฟฟ าส ญเส ยในสายเคเบ ลได ถ ง 44 % และถ าเปล ยนจาก 0.6 เป น 1.0 จะลดก าล งไฟฟ าส ญเส ยได ถ ง 64 % ต วอย างท 6 โรงงานแห งหน งม หม อแปลงขนาด 1,000 kva และม โหลดขนาด 600 kw ถ าปร บปร งให ต วประกอบก าล งไฟฟ าให ม ค าเป น 0.95 ก าล งไฟฟ าส ญเส ยจะลดลงเท าใด (หม อแปลงมาตรฐานขนาด 1,000 kva จะม การส ญเส ยก าล งงานในส วน Copper loss ประมาณ 13,500 W) P.F. เด ม = 600 1,000 = 0.6 P.F. ใหม = 0.95 PFเด ม ก าล งไฟฟ าส ญเส ยท ลดลง = PFใหม = = 60 % 2

12 หร อค ดเป นก าล งไฟฟ าส ญเส ยท ลดลง = 0.6 x 13,500 = 8,100 W ถ าโรงงานแห งน ท างาน 24 ช วโมงต อว น 365 ว นต อป จะประหย ดพล งงานได 8,000 x 24 x 365 = 1,000 = 70,956 kwh/ป ลดแรงด นตกในสายส ง สายส งไฟฟ าโดยท ว ๆ ไปท ใช ก บแรงด นไฟฟ ากระแสสล บ จะม ค ณสมบ ต ซ งแทนได ด วยความต านทานไฟฟ าต ออน กรมก บความเหน ยวน าไฟฟ า โดยปกต จะม ค าประมาณ 0.4 ถ ง 0.9 μh/m ส าหร บไฟฟ า 3 เฟส แรงด นตก (voltage drop) ในสายส ง สามารถหาได จาก ΔV = 3 I (R cos θ + X L sin θ) เม อ I ค อ กระแสไฟฟ าท ไหลในสายส ง (A) R ค อ ความต านทานไฟฟ าของสายส ง (Ω) X L ค อ ค าร แอกแตนซ ของสายส ง (Ω) θ ค อ ค าม มของต วประกอบก าล งไฟฟ า เม อปร บปร งค าต วประกอบก าล งไฟฟ าให ส งข น จะท าให ค า I, θ และ ΔV ม ค าลดลง ต วอย างท 7 มอเตอร ไฟฟ า 3 เฟส ขนาด 37 kw 380 V 50 Hz ม ค ากระแสเฉล ย 75A และม ค า PF เท าก บ 0.7 ต ดต งอย ห างจากจ ดจ ายไฟฟ า 150 m ถ าปร บปร งค า PF เป น 0.9 จงหาแรงด นตกในสายส ง (ก าหนด ให สายส งม ค า R และ X L เท าก บ และ Ω /km ตามล าด บ จาก ΔV = 3 I (R cos θ + X L sin θ) ก อนการปร บปร ง PF = 0.7 cos θ = 0.7, sin θ = แทนค าจะได ΔV = x 75 x 150 x x 150 x ,000 1,000 = 9.46 โวลต

13 หล งการปร บปร ง PF = 0.9 cos θ = 0.9, sin θ = cosθ1 0.7 กระแสไฟฟ าลดลงเหล อ = Iเด ม = 75 cosθ2 0.9 I ใหม = A แทนค าจะได ΔV = 3 x = 7.53 โวลต x 150 x x 150 x ,000 1, ค าไฟฟ าลดลง เม อค าต วประกอบก าล งไฟฟ าม ค าส งข น จะม ผลท าให กระแสไฟฟ าท ไหลในวงจรม ค า ลดลง ก าล งไฟฟ าท ส ญเส ยในระบบไฟฟ าก จะม ค าลดลง และค าปร บในส วนของต วประกอบก าล งไฟฟ า (ถ าม ค าต ากว า 0.85) ก ไม จ าเป นต องเส ย ท าให ค าไฟฟ าท ต องจ ายในแต ละเด อนม ค าลดลง 2. ว ธ การควบค มความต องการพล งไฟฟ าส งส ด 2.1 การผล ตไฟฟ าของไทย ป จจ บ นประเทศไทยม ความต องการพล งงานไฟฟ าเพ มข นท กป โดยพล งงานไฟฟ าท ผล ตส วน ใหญ ได จากการใช ก าซธรรมชาต เป นเช อเพล ง ด งแสดงในตารางท 3 ตารางท 3 แสดงส ดส วนการใช เช อเพล งผล ตไฟฟ าของประเทศต าง ๆ ประเทศ ก าซ ถ านห น น าม น น วเคล ยร พล งน า อ น ๆ ไทย มาเลเซ ย ฮ องกง จ น อเมร กา อ งกฤษ ส งคโปร ฝร งเศส ญ ป น

14 ออกได ด งน ส าหร บก าล งการผล ตไฟฟ าต ดต งของไทยในป จจ บ นรวมท งส น 22,335 MW โดยแบ ง - ก าล งการผล ตของ กฟฝ. 15,116 MW - ร บซ อจาก IPP 5,266 MW - ร บซ อจาก SPP 1,613 MW - ร บซ อจากลาว 340 MW ตารางท 4 แสดงความต องการไฟฟ าของไทย พ.ศ. ความต องการไฟฟ าส งส ด ต วประกอบก าล งไฟฟ า ,904 MW 73.5 % ,839 MW 74.2 % ,064 MW 74.3 % ,268 MW 74.9 % ,311 MW 75.1 % ,506 MW 73.5 % ,180 MW 73.4 % ,712 MW 76.1 % ,918 MW 75.2 % ,126 MW 74.1 % 2.2 อ ตราค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ด ค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ด (demand) ค อ ค าพล งงานไฟฟ าท ใช งานเฉล ยในช วง 15 นาท ท ม ค าส งส ดในรอบ 1 เด อน ม หน วยเป นก โลว ตต ค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ดสามารถหาได จาก จดค าจากม เตอร ก โลว ตต -ช วโมง (kilowatt-hour meter) ท ก ๆ 15 นาท แล วน ามา ค านวณหาค าความต องการพล งไฟฟ า ต วอย างท 8 จากข อม ลท จดได จาก kilowatt-hour meter ของโรงงานแห งหน งในช วง 15 นาท ม ค าด งน อ านคร งแรก 10,000 kwh อ านคร งหล ง 10,200 kwh จงหาค าความต องการพล งไฟฟ าในช วงน

15 ค าความต องการพล งไฟฟ า = ปร มาณพล งงานไฟฟ าท ใช (ใน 15 นาท ) x 4 = (10,200 10,000) x 4 = 800 kw หมายเหต ค าความต องการพล งไฟฟ าท ม ค าส งส ดในรอบเด อน เราเร ยกว าค าความต องการพล งไฟฟ า ส งส ด การจดค าม เตอร ว ดค าพล งไฟฟ าส งส ดของการไฟฟ า (maximum demand meter) ม เตอร ว ดค าพล งไฟฟ าส งส ดของการไฟฟ า ซ งต ดต งให ก บผ ใช ไฟฟ าม อย หลายชน ดม ท งชน ดท ข บจานหม นด วยสนามแม เหล ก เพ อไปผล กด นเข มช ค าก โลว ตต ส งส ด หร อชน ดท แสดงค าด วย ต วเลขด จ ตอล ซ งค าท อ านได จากม เตอร น จะต องน าไปค ณก บ CT Ratio เส ยก อนจ งจะเป นค าท ถ กต อง การ ท างานของ Maximum-Demand Meter แบบจานหม นของการไฟฟ าเป นเคร องว ด Maximum Demand ซ งโดยท วไปและท ม ใช อย ในก จการของการไฟฟ าฯ จะประกอบอย ก บ Kilowatt Hour Meter รวมเป น เคร องเด ยวก น และท างานส มพ นธ ก นกล าวค อ ใช อ ปกรณ ในการข บเคล อนร วมก น การใช อ ปกรณ ว ดค าพล งไฟฟ าส งส ดต ดต งในระบบจ ายไฟฟ า อ ปกรณ ว ดค าไฟฟ าส งส ดท ม อย หลายประเภท เช น Power Meter Analyzer สามารถ ว ดค าพล งไฟฟ าส งส ดท ก ๆ ช วง 15 นาท แสดงออกมาบนจอภาพและพ มพ ออกทางเคร องพ มพ ในร ปของ กราฟ ความส มพ นธ ระหว างค าพล งไฟฟ าส งส ดก บเวลารวมท งสามารถต อเข าก บเคร องคอมพ วเตอร เพ อ ข อม ลไปใช ประโยชน ในทางอ น ๆ ด วย อ ตราค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ดท การไฟฟ าฯ เร ยกเก บจากผ ใช ไฟฟ าในแต ละ เด อน จะม อ ตราแตกต างก นออกไป ข นอย ก บแรงด นไฟฟ าท ใช และอ ตราโครงสร างค าไฟ (อ ตราปกต TOU TOD) ผ ใช ไฟฟ าท ต องเส ยค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ดค อ ผ ใช ไฟฟ าประเภทท 3, 4, 5 และประเภทท 6 ท ม การใช พล งงานไฟฟ าเฉล ยในรอบ 3 เด อน เก นกว า 250,000 หน วย โดยม อ ตราด งตาราง หน วย : บาท/ก โลว ตต แรงด นไฟฟ า อ ตราปกต อ ตรา TOU อ ตรา TOD ก จการท วไป ก จการเฉพาะอย าง Peak Off peak Peak Partial peak Off peak ต ากว า 12 kv (กฟน.) ต ากว า 11 kv (กฟภ.) kv (กฟน.) kv (กฟภ.)

16 69 kv ข นไป ล กษณะของการใช ไฟฟ า การใช พล งงานไฟฟ าในก จการต าง ๆ จะม ค าเปล ยนแปลงอย ตลอดเวลา บางขณะม ความ ต องการพล งไฟฟ าส ง แต บางขณะม ความต องการพล งไฟฟ าต า ท งน ข นอย ก บล กษณะการท างานของ ก จการน น ๆ การบ นท กข อม ลความต องการไฟฟ า และน าข อม ลน มาเข ยนกราฟการใช ไฟฟ า กราฟท ได น เร ยกว า เส นโค งของโหลดหร อกราฟโหลด (load curve) โดยกราฟน อาจจ ดท าแบบกราฟรายว น กราฟราย เด อน หร อกราฟรายป ซ งจะเป นประโยชน อย างมากในการน าไปว เคราะห ล กษณะการใช พล งงานท เวลาต าง ๆ เพ อวางแผนการใช พล งงานอย างม ประส ทธ ภาพ เช น ใช ว เคราะห หาแนวงทางการลดความต องการพล ง ไฟฟ าส งส ด ร ปท 4 แสดงกราฟโหลดรายว ด 2.4 ว ธ การลดค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ด แนวทางในการพ จารณาเพ อลดค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ด จ าเป นต องท าความเข าใจก บ ค าว าต วประกอบโหลด (load factor) เส ยก อน ต วประกอบโหลดเป นค าท ได จากการว ดความสม าเสมอ ของ การใช พล งงานไฟฟ า โดยม ค าจ าก ดความด งน

17 จ านวนก โลว ตต -ช วโมงท ใช ท งหม ดต อเด อน ต วประกอบโหลด (Load Factor) = x 100 % ก โลว ตต ส งส ด x จ านวนช วโมงในเด อนน น พ จารณาสมการต วประกอบโหลดจะเห นว า ต วแปรท ท าให เปอร เซ นต ต วประกอบโหลดส งหร อ ต าจะม อย สองต ว ค อ จ านวนหน วยพล งงานไฟฟ าท ใช (ก โลว ตต -ช วโมง) และจ านวนก โลว ตต ส งส ดหร อ ความต องการก าล งไฟฟ าส งส ด (Peak demand) ด งน นเราสามารถท จะเพ มค าประกอบโหลดให ส งข นได 2 ว ธ ค อ 1. ลดจ านวนก โลว ตต ส งส ด (Peak demand) ลง 2. ลดการใช จ านวนก โลว ตต -ช วโมง (Unit) ลง เพ อสมด ลก บจ านวน Peak demand ท ลดลง อ นจะม ผลท าให อ ตราส วนของค าท งสองเพ มข น แต การลดจ านวนก โลว ตต -ช วโมง (Unit) จะม ผลต อการ เพ มค าต วประกอบโหลดไม มากน ก แต จะส งผลโดยตรงต อค าไฟฟ าท ลดลง โดยปกต ท วไปสถานประกอบการท ท างาน 24 ชม./ว น ต วประกอบโหลดควรจะประมาณ 80 เปอร เซ นต หร อการท ท างานท 16 และ 8 ช วโมง ต วประกอบโหลดควรจะประมาณ 53 และ 26 เปอร เซ นต ตามล าด บ ด งน น เราสามารถค านวณหาค าต วประกอบโหลดจากใบเสร จค าไฟฟ าได แล วน าผลมา เปร ยบเท ยบด ถ าม ผลท ต ากว าค าท กล าวไว แสดงว าอาคารธ รก จน นม ศ กยภาพท จะสามารถลดค า Peak Demand ลงได ผลประโยชน ท ได ร บโดยตรงจากการลดค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ด ม อย ด วยก น 4 ประการค อ 1. ท าให ประส ทธ ภาพการใช พล งงานไฟฟ าส งข นหร อม ค าต วประกอบโหลดส ง จะเห นว าย ง ค าต วประกอบโหลดม ค าส งเท าไร ค าไฟฟ าเฉล ยต อหน วยย งต าลงเท าน น ด งน นถ าท กโรงงานสามารถ ปร บปร งค าต วประกอบโหลดให ส งข นได ก จะสามารถลดค าใช จ ายค าพล งงานลงได ซ งจะท าให ต นท นใน การผล ตต าลงอ กด วย 2. โรงงานอ ตสหากรรมจะเส ยค าไฟฟ าในส วนท เป นค าความต องพล งไฟฟ า (Demand Charge) ลดลง 3. ท าให พล งงานไฟฟ าส ญเส ยในหม อแปลงและสายไฟฟ าลดลง 4. การท ความต องการพล งไฟฟ าส งส ดลดลงท าให หม อแปลง สายเมนและสายป อนกระแส ไฟฟ าลดลง ท าให ม ความจ เหล อสามารถต ดต งเคร องใช ไฟฟ าเพ มข นได อ ก ข นตอนการควบค มค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ด ม อย ด วย 4 ข นตอน ค อ ข นตอนท 1 เป นการรวบรวมข อม ล

18 1. จ ดท ารายการแสดงเคร องจ กรและอ ปกรณ ใช ไฟ ฟาท งหมดภายในโรงงานให เป นหมวดหม เพ อง ายต อการค นคว าและตรวจสอบ 2. จ ดท าวงจรทางไฟฟ า (Single Line Diagram) เพ อใช เป นแนวทางส าหร บตรวจสอบ ต าแหน งของอ ปกรณ ไฟฟ าและขนาดแรงด นไฟฟ า (Voltage) ท ใช 3. ส ารวจปร มาณการใช ไฟฟ า โดยการตรวจว ดเคร องจ กรและอ ปกรณ ใช ไฟฟ าอย างละเอ ยด เช น ต องร ว าเป นเคร องชน ดไหน ม ขนาดเท าไร สภาพการใช งานเป นอย างไร (เด นเคร องตลอดเวลา เด นบ าง หย ดบ าง เด นเป นระยะ ๆ หร อว าพ กการใช งาน) แล วจ งน าข อม ลเหล าน มาใช ในการควบค มความต องการ พล งไฟฟ าส งส ด ซ งจะท าให การควบค มท าได ผลด 4. ค านวณหาค าต วประกอบโหลดและจ ดท ากราฟโหลด (Load Curve) โดยปกต ช วงเวลา การท างานของอ ปกรณ ไฟฟ าแต ละชน ดจะแตกต างก น บางชน ดม โหลดคงท บางชน ดม โหลดไม คงท มากบ างน อยบ าง บางชน ดใช งานตลอดเวลา บางชน ดหย ดท างานเป นระยะ ๆ เม อด ผลของการใช โหลด รวมก น ปรากฎว าการใช ไฟฟ าของสถานประกอบการในแต ละเวลาม ค าไม เท าก น ในการควบค มค าความ ต องการพล งไฟฟ าส ส ดควรพ จารณาค าต วประกอบโหลดท งรายเด อนและรายว น ข นตอนท 2 เป นการวางแผนด าเน นการ 1. พ จารณาว าเคร องใช ไฟฟ าเคร องใดสามารถเปล ยนเวลาการใช งานไปเป นเวลาอ นได บ าง ในขณะท ม การใช พล งไฟฟ าส งส ด 2. ตามหล กการประหย ดพล งงานท วไป ช วงเวลาท คาดว าจะม การใช พล งไฟฟ าส งส ด (โดย พ จารณาจาก Load Curve) ควรจะม ไฟส ญญาณบอกว าเคร องใช ไฟฟ าเคร องไหนท จ าเป น หร ออาจม ความ จ าเป นไม มากก ควรต ดหร อหย ดการใช งานช วคราวจนกว าช วงเวลาด งกล าวได ผ านไปจ งจะเป ดใช ตามล าด บ ก อนหล ง ซ งในการท จะหย ดการใช งานควรแจ งช วงเวลาท จะหย ดและแจ งช วงเวลาท อาจกล บมา ใช งานได โดยไม ควรต งเป าหมายความต องการใช ไฟฟ าไว ส งเก นขอบเขตความจ าเป น 3. พ จารณาว าเคร องใช ไฟฟ าสามารถแก ไขหร อเปล ยนขนาดให ใช พล งไฟฟ าน อยลง โดยยอม ให เด นเคร องนานข นได หร อไม การลดขนาดของเคร องให เล กลงโดยยอมให ท างานนานข นน นอกจากจะ ช วยลดค าพล งไฟฟ าส งส ดลงได ในช วงเวลาโหลดส งส ดแล ว ย งช วยลดพล งงานส ญเส ยในระบบลงได และ จะท าให ต นท นเฉล ยค าไฟฟ าต อผลผล ตน นต าลงด วย 4. พ จารณาเล อกส งท จะไม ต องใช ไฟฟ า ซ งม ข นตอนและว ธ การท างานให ส าเร จได ในช วงท ม ความต องการพล งไฟฟ าส งส ด เช น แรงงานคน พล งงานแสงอาท ตย พล งงานลม ฯลฯ เป นต น 5. พ จารณาว าเคร องใช ไฟฟ าแต ละเคร องท ใช ม ขนาดใหญ ไป หร อใช เต มก าล งหร อไม โดย เปร ยบเท ยบระหว างค าทางไฟฟ าท แผ นป ายประจ าเคร องก บค าท ว ดได จร ง ถ าค าท ว ดได จร งต ากว าท ระบ ไว ท แผ นป ายมากจะท าให ประส ทธ ภาพของการใช งานเคร องต า

19 ประส ทธ ภาพของเคร องใช ไฟฟ าจะม ค าส ง เม อใช งานท โหลด % ถ าพบว าม ค าต า ควรพ จารณาลดขนาดลง 6. พ จารณาว าในป จจ บ นม อ ปกรณ หร อระบบไฟฟ าท ม ประส ทธ ภาพส งในการประหย ด พล งงาน และสามารถน ามาใช ก บระบบการผล ตเด มได หร อไม เช น Inverter ส าหร บควบค มความเร วของ มอเตอร Peak Demand Controller หลอดประหย ดพล งงาน สายพานแบบ Flat ฯลฯ เป นต น 7. พ จารณาเปล ยนแปลงและปร บปร งระบบการผล ต พยายามศ กษาระบบการผล ตบางอย าง เท าท สามารถจะท าได เพ อควบค มไม ให การใช พล งไฟฟ าส งส ดเก ดข นในช วง 15 นาท ส งเก นกว าท ควรจะ เป น 8. หล กเล ยงการสตาร ทมอเตอร ขนาดใหญ และอ ปกรณ ให ความร อนต าง ๆ เช น เตาหลอด ไฟฟ า หร อเตาอบไฟฟ า เป นต น ในเวลาเด ยวก น 9. ในการน าพล งงานไฟฟ ามาใช ท าน าร อนและน าเย นไม ควรเล อกเวลา ท ม ความต องการพล ง ไฟฟ าส งส ด และในเวลาด งกล าวควรจ ดการให ม ถ งเก บน าร อนและน าเย นให เพ ยงพอก บความต องการส งส ด ด วย 10. สน บสน นให ม การประหย ดในช วงท ม ความต องการพล งไฟฟ าส งส ด เช น ป ด เคร องปร บอากาศ ป ดเคร องท าน าเย น ฯลฯ เป นต น ข นตอนท 3 เป นการจ ดท าเอกสารสร ปผลเสนอฝ ายบร หาร ในการควบค มค าพล งไฟฟ าส งส ดอย างม ประส ทธ ภาพ บางเร องก ไม ม ค าใช จ าย บางเร องก ม ค าใช จ ายหร อต องลงท นเพ มเต ม บางกรณ อาจม ผลกระทบต อการปฏ บ ต งานของคนงาน เพ อความสะดวก ของฝ ายบร หารท จะต ดส นใจว าควรด าเน นการหร อไม ผ ท ได ร บมอบหมายจากฝ ายบร หารให มาพ จารณา ปร บปร งจะต องเสนอการปร บปร งเป นลายล กษณ อ กษรระบ สภาพเด ม และสภาพท คาดว าจะเก ดข นเม อได ปร บปร งแล ว ว ธ การด าเน นการ ประมาณการเง นลงท นค าใช จ ายและผลตอบแทน เพ อให เห นว าการลงท น ได ผลค มค าเพ ยงใด รวมท งผลด ผลเส ยท ไม สามารถต ค าเป นเง นได ระยะเวลาท จะใช ด าเน นการ ผลกระทบ ต อก จการของโรงงานขณะด าเน นการปร บปร ง การท าเอกสารน นอกจากจะเป นประโยชน ต อฝ ายบร หารใน การพ จารณาต ดส นใจว าจะให ด าเน นการได หร อไม ถ าตกลงด าเน นการเอกสารด งกล าวจะใช เป น เอกสาร ประกอบการควบค มการด าเน นการปร บปร งให เป นไปตามท ก าหนด และใช ประโยชน ในการว ดผลท เก ดข น ว าเป นไปตามท ต องการหร อไม 2 ว ธ ค อ ข นตอนท 4 เป นการด าเน นการควบค มและต ดตามผล เม อได ม การวางแผนอย างรอบคอบแล ว ก มาถ งข นตอนการปฏ บ ต การควบค มการปฏ บ ต งานม

20 1. ใช พน กงานควบค มการเป ดและป ดอ ปกรณ ไฟฟ า การควบค มโดยใช พน กงานน จะต องให แน ใจว าม การปฏ บ ต งานอย างต อเน อง ไม ใช ท าอย างเข มงวดในระยะแรก พอนาน ๆ ไปก ละเลยและล มไป ในท ส ด เพราะความต องการพล งไฟฟ าส งส ดจะค ดท กช วงเวลา 15 นาท ท ม การเปล ยนแปลงการใช พล ง ไฟฟ า ด งน นฝ ายบร หารจะต องมอบหมายให บ คคลและคณะบ คคลควบค มต ดตามด แลอย างใกล ช ด และม การเสนอผลท ได ร บเป นระยะ ๆ 2. การใช เคร องควบค มอ ตโนม ต ท าการต ดต อโหลด การใช เคร องควบค มน ง ายต อการ ปฏ บ ต งาน แต การลงท นค อนข างส ง 2.5 ศ กยภาพในการประหย ดพล งงานไฟฟ าและค าใช จ าย โดยปกต ค าใช จ ายด านพล งงานในโรงงานอ ตสาหกรรมจะม ส ดส วนอย ประมาณ 30 % ของ ค าใช จ ายท งหมด ถ าเราสามารถหาหนทางลดการใช พล งงานลงโดยท ก จกรรมการผล ตของโรงงานย ง เหม อนเด ม ก จะสามารถลดค าใช จ ายได มาก ความจร งแล วศ กยภาพในการประหย ดพล งงานในโรงงานม หลายอย างด วยก น ถ าอยากทราบว าม ศ กยภาพอะไรบ าง จ าเป นต องม การตรวจว เคราะห การใช พล งงานใน โรงงานเส ยก อน ในท น จะน าเสนอศ กยภาพในการประหย ดพล งงานไฟฟ าเฉพาะการควบค มความต องการ พล งไฟฟ าส งส ด เราได ทราบมาแล วว าอ ตราค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ดม ค าค อนข างส ง เช น ผ ใช อ ตรา TOD ค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ดในช วง peak ม ค าถ ง บาท/ก โลว ตต น นค อ ถ าเราลดการใช ไฟฟ าในช วงเวลาน ท ก ๆ ก โลว ตต จะประหย ดค าไฟฟ าได ถ ง บาท การพ จารณาศ กยภาพในการประหย ดพล งงานไฟฟ าในส วนของการควบค มความต องการพล ง ไฟฟ าส งส ด จะพ จารณาจากค าต วประกอบโหลด (load factor) ว าม ค าต าหร อส ง ถ าม ค าต าแสดงว าม ศ กยภาพในการประหย ด แต ถ าม ค าส งแล วแสดงว าได ม การควบค มความต องการพล งไฟฟ าส งส ดด อย แล ว เพ อให เข าใจย งข นจะยกต วอย างประกอบด งน ต วอย างท 9 โรงงานแห งหน งซ อไฟฟ าแรงด นส ง 24 kv จากการไฟฟ าฯ โรงงานแห งน ท างานว นละ 24 ชม. จากบ ลค าไฟฟ าในเด อนธ นวาคม พบว า ม ค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ด 560 kw และจ านวน พล งงานไฟฟ า 250,000 kwh จงหาศ กยภาพในการประหย ดพล งงานของโรงงานน ถ าม การใช โครงสร าง อ ตรา ค าไฟแบบปกต ต วประกอบโหลด (LF) = จ านวนพล งงานท ใช (kwh) x 100 ค าพล งไฟฟ าส งส ด x 24 x จ านวนว นในเด อนน น

21 จากข อม ลข าต น LF = 250,000 x x 24 x 31 = 60 % จากค าต วประกอบโหลดจะเห นว าม ค าค อนข างต ากล าวค อ เม อท างาน 24 ช วโมง/ว น ค าต ว ประกอบโหลดควรม ค าอย างน อย 80 % เหล อด งน ถ าโรงงานแห งน เพ มค าต วประกอบโหลดเป น 80 % ค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ดจะลดลง ความต องการพล งไฟฟ าส งส ดท เหล อ = 250,000 x x 24 x 31 = 420 kw ประหย ด = ความต องการพล งไฟฟ าส งส ดท ลดลง x อ ตราค า demand = ( ) x = 27, บาท/เด อน ต วอย างท 10 โรงงานแห งหน งม การใช อ ตราโครงสร างค าไฟแบบ TOD จากบ ลค าไฟฟ าในเด อนมกราคม พบว าม ค าความต องการพล งไฟฟ าส งส ดในช วง peak, partial peak และ off peak เท าก บ 2,500 kw, 2,550 kw และ 2,200 kw ตามล าด บ จะเส ยค าใช จ ายในส วนความต องการพล งไฟฟ าส งส ดเท าใด ถ า สมม ต ว า สามารถลดให เหล อ 2,250 kw, 2,600 kw และ 2,400 kw ตามล าด บ จะประหย ดได เท าใด ค าพล งไฟฟ าส งส ด (บาท) = (P x ) + (PP P) x (ส าหร บ TOD) ถ า (PP P) < 0 ถ อว าม ค าเป น 0 ค าใช จ าย (เด ม) = (2,500 x ) + (2,550 2,500) x = 715,569 บาท ค าใช จ าย (ใหม ) = (2,250 x ) + (2,600 2,250) x = 661, บาท ประหย ด = 715, , = 53, บาท/เด อน