เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (PMG) ทำงานร่วมกับหน่วยจัดเก็บพลังงานอย่างไรเพื่อสนับสนุนไมโครกริดอุตสาหกรรมแบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าหลัก

ไซต์เหมืองที่อยู่ห่างไกลแห่งหนึ่งแสดงให้เห็นถึงไมโครกริดที่คืนทุนให้ตนเองแล้ว

สถานที่ประมวลผลระยะไกลตั้งอยู่ห่างไกลจากโครงข่ายไฟฟ้าของบริษัทจำหน่ายไฟฟ้า และใช้ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ซึ่งต้องพึ่งพาการจัดส่งเชื้อเพลิงผ่านถนนสายยาว ผู้ดำเนินการจึงติดตั้งแหล่งพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์เข้ากับแบตเตอรี่ธนาคาร โดยมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) ฝั่งลมเชื่อมต่อกับบัสกระแสตรงผ่านเรกติไฟเออร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) ทำหน้าที่แทนชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงสูง กลายเป็นแหล่งพลังงานหลัก ดังนั้น แบตเตอรี่และพลังงานลมจึงรับภาระโหลดพื้นฐานร่วมกัน ระบบไฮบริดนี้ช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงลงอย่างมากในช่วงฤดูที่มีลมแรง ขณะเดียวกัน แบตเตอรี่ยังดูดซับพลังงานจากลมกระโชกได้ ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ารุ่นเก่าไม่จำเป็นต้องปรับกำลังขึ้น–ลงทุกครั้งที่มีลมกระโชกแรง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) จึงพิสูจน์คุณค่าของตนเองโดยเปลี่ยนพลังงานลมที่แปรผันให้ใช้งานได้จริง แทนที่จะก่อความไม่เสถียร

ตรรกะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) แบบเดียวกันนี้สามารถใช้ได้กับสถานที่ใด ๆ ที่ระบบสายส่งมีความไม่เสถียรหรือไม่มีเลย ไม่ว่าจะเป็นฟาร์มที่ตั้งอยู่โดดเดี่ยวบนเกาะ หรือค่ายก่อสร้าง เนื่องจากแบตเตอรี่สำรองทำหน้าที่เปลี่ยนแหล่งพลังงานที่แปรผันให้กลายเป็นแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้

เหตุใดแนวคิดการเชื่อมต่อกับระบบสายส่งจึงล้มเหลวเมื่อใช้งานแบบไม่ต่อกับระบบสายส่ง

อันตรายที่ซ่อนเร้นเมื่อใช้งานแบบไม่ต่อกับระบบสายส่งคือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อจ่ายไฟอย่างสม่ำเสมอเข้าสู่ระบบสายส่ง จะทำงานผิดปกติเมื่อโหลดและแสงแดดเปลี่ยนแปลงทุกนาที เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำจำเป็นต้องได้รับการกระตุ้นจากบัส และดึงกระแสปฏิกิริยาซึ่งสร้างภาระให้กับระบบที่มีขนาดเล็กแบบแยกตัว ส่วนแหล่งจ่ายพลังงานที่ไม่สอดคล้องกันอาจทำให้แบตเตอรี่ทำงานใกล้ขีดจำกัดสูงสุดและทำให้ไมโครกริดทั้งระบบตัดการทำงานทันที เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) หลีกเลี่ยงปัญหาการกระตุ้นได้ เพราะสนามแม่เหล็กของมันเกิดจากแม่เหล็กถาวร แต่ยังคงต้องปรับแต่งให้สอดคล้องกับระบบเก็บพลังงาน เพื่อไม่ให้ชาร์จแบตเตอรี่มากเกินไปหรือทำให้แบตเตอรี่ขาดพลังงาน ENNENG ปิดช่องว่างนั้นโดยจับคู่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับแบตเตอรี่ผ่านกลไกควบคุมที่ผ่านการทดสอบแล้ว แทนที่จะใช้การตั้งค่าอินเวอร์เตอร์แบบทั่วไป

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) ยังช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาแม่เหล็กเกิดความร้อนสูงเกินไป ซึ่งมักเป็นที่กังวลของผู้ออกแบบมือใหม่ เนื่องจากเรกติไฟเออร์ควบคุมกระแสไฟฟ้าและรักษาเครื่องให้อยู่ห่างจากขีดจำกัดการเสื่อมสมบัติแม่เหล็ก ENNENG แบบจำลองที่จำกัดการผลิตภายใต้ลมกระโชกที่รุนแรงที่สุดก่อนการสร้างจริง เพื่อให้เกาะปลอดภัยเมื่อความเร็วลมถึงจุดสูงสุด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) ที่ปรับแต่งให้สอดคล้องกับระบบเก็บพลังงานจะหลีกเลี่ยงภาวะวิกฤตนั้นได้ เพราะเรกติไฟเออร์จะจำกัดแรงดันไฟฟ้าก่อนที่แบตเตอรี่จะเริ่มทำงานผิดปกติ

หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) ร่วมกับระบบเก็บพลังงาน

ตลาด ENNENG ช่วงกำลังของ PMG ครอบคลุมตั้งแต่ 5 กิโลวัตต์ ถึง 5 เมกะวัตต์ และแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 110 โวลต์ ถึง 690 โวลต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับทั้งหน่วยติดตั้งบนหลังคาและเครื่องขนาดโรงงาน ในขณะที่รุ่นกังหันลมแกนตั้งแบบเล็กกว่านั้นมีกำลังอยู่ในช่วง 1 กิโลวัตต์ ถึง 10 กิโลวัตต์ โดยรุ่นที่ส่งเสริมหลักคือ 3 กิโลวัตต์ 5 กิโลวัตต์ และ 10 กิโลวัตต์ ตารางนี้เปรียบเทียบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) ตามประเด็นสำคัญที่มีผลต่อความมั่นคงของไมโครกริด

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) ที่ออกแบบให้สอดคล้องกันอย่างดีจ่ายไฟไปยังแบตเตอรี่ผ่านเรกติไฟเออร์ ซึ่งทำหน้าที่จำกัดแรงดันและเบี่ยงเบนพลังงานส่วนเกินไปยังโหลดหรือระบบปล่อยพลังงาน (dump load) ดังนั้นลมกระโชกแรงจึงชาร์จแบตเตอรี่แทนที่จะทำให้เกิดภาวะโอเวอร์โหลด เนื่องจากโรเตอร์ไม่มีขดลวด ทำให้เครื่องยังคงมีประสิทธิภาพสูงแม้ที่ความเร็วต่ำและแปรผัน ซึ่งเป็นสภาวะที่พบได้บ่อยในสภาพลมจริง ส่งผลให้ไมโครกริดสามารถรักษาพลังงานสำรองไว้ใช้ในช่วงเวลาที่ไม่มีลม ในสถานที่เหมืองแห่งหนึ่ง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) เครื่องเดียวกันนี้ทำงานตลอดฤดูกาลโดยไม่เกิดข้อผิดพลาดของระบบเหนี่ยวนำ (excitation fault) ซึ่งเป็นปัญหาหลักที่มักเกิดกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอินดักชัน (induction units) ในการดำเนินงานแบบเกาะ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) รองรับช่วงกำลังตั้งแต่ 5 กิโลวัตต์ ถึง 5 เมกะวัตต์ และแรงดันตั้งแต่ 110 โวลต์ ถึง 690 โวลต์ ดังนั้นหลักการควบคุมแบบเดียวกันนี้สามารถขยายขนาดได้ตั้งแต่หน่วยติดตั้งบนหลังคาเพียงหน่วยเดียว ไปจนถึงเครื่องจักรระดับโรงงาน โดยไม่จำเป็นต้องออกแบบบัสใหม่

มาตรฐานที่รับรองความปลอดภัยและความเทียบเคียงได้ของไมโครกริด

ไมโครกริดแบบออฟกริดจะถูกประเมินเทียบกับมาตรฐานอ้างอิงทั้งสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบจัดเก็บพลังงาน โดย IEC 60034-3 ครอบคลุมสมรรถนะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและรุ่นย่อยที่ใช้กับกังหัน ส่วน IEC 61400 ครอบคลุมกังหันลมและขีดจำกัดด้านความปลอดภัยสำหรับหน่วยขนาดเล็กและขนาดกลาง แม้ IEEE 1547 จะเขียนขึ้นเพื่อการเชื่อมต่อกับระบบส่งไฟฟ้า แต่ก็ให้หลักการตัดวงจรและหลักการคงการจ่ายไฟต่อเนื่อง (ride-through) ซึ่งระบบเกาะ (islanded system) นำมาใช้เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการตัดวงจรแบบลูกโซ่ ส่วน IEC 62933 กำหนดพฤติกรรมของระบบจัดเก็บพลังงาน ดังนั้นแบตเตอรี่และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (PMG) จึงถูกระบุคุณสมบัติไว้บนพื้นฐานที่เปรียบเทียบกันได้ ขณะที่ ISO 50001 มองสถานที่ทั้งหมดเป็นระบบบริหารจัดการพลังงานแบบบูรณาการ แทนที่จะเป็นเพียงชุดของอุปกรณ์ที่แยกจากกัน

การเลือกใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (PMG) ตามมาตรฐานอ้างอิงเหล่านี้ ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถแสดงเหตุผลเพื่อสนับสนุนไมโครกริดต่อผู้ให้บริการประกันภัยหรือหน่วยงานควบคุมกำกับดูแลได้ เนื่องจากทั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบจัดเก็บพลังงานถูกกำหนดคุณสมบัติไว้บนพื้นฐานที่เปรียบเทียบกันได้ ไม่ใช่อาศัยเพียงความคาดหวัง

รายการตรวจสอบที่ใช้งานได้จริงสำหรับการระบุข้อกำหนดและการให้บริการ

การเลือกขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (PMG) สำหรับไมโครกริดเริ่มต้นจากการวิเคราะห์โปรไฟล์โหลดและกำลังจุของแบตเตอรี่ ไม่ใช่จากแผนที่ลมเพียงอย่างเดียว ให้จับคู่ช่วงกำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ 5 กิโลวัตต์ ถึง 5 เมกะวัตต์ และช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ 110 โวลต์ ถึง 690 โวลต์ เข้ากับบัส ตั้งค่าเรกติไฟเออร์ให้สอดคล้องกับขีดจำกัดการชาร์จของแบตเตอรี่ และพิจารณาโมเดลแบบแกนตั้ง (vertical-axis) ที่ให้กำลัง 1 กิโลวัตต์ ถึง 10 กิโลวัตต์ สำหรับหลังคาขนาดเล็กหรือหลังคาผสม ระหว่างการทดสอบระบบ ให้บันทึกค่าแรงดันบัสและระดับการชาร์จของแบตเตอรี่ตลอดทั้งวันที่มีลมแรงและวันที่ลมสงบ เพื่อนำมาใช้เป็นค่าอ้างอิงพื้นฐาน การบำรุงรักษามีความเบา: ตรวจสอบระบบระบายความร้อนของเรกติไฟเออร์ ตรวจเช็คแบริ่งของโรเตอร์ตามตารางเวลา และติดตามแนวโน้มของแรงดันไฟฟ้าขณะไม่มีโหลด เพื่อให้สามารถตรวจจับปัญหาแม่เหล็กหรือการเชื่อมต่อที่เริ่มเสื่อมสภาพก่อนที่จะทำให้ระบบแยกตัวออกจากกริด (island) ได้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (PMG) ให้ผลตอบแทนที่ดีเมื่อมีการควบคุมการใช้งานอย่างเหมาะสม เพราะเรกติไฟเออร์และแบริ่งเป็นเพียงชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและเปลี่ยนสถานะเท่านั้นที่เกิดการสึกหรอ และทั้งสองชนิดนี้สามารถตรวจสอบได้ง่าย

ติดต่อ ENNENG เกี่ยวกับแหล่งพลังงานสำหรับไมโครกริดของคุณ

เอ็นเนิง ผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรและต้นแบบภายใต้มาตรฐาน ISO 9001 และ CE สำหรับสถานที่ต่าง ๆ ตั้งแต่โรงงานอุตสาหกรรมในพื้นที่ห่างไกล ไปจนถึงโครงการพลังงานหมุนเวียนแบบกระจายตัว โปรดแจ้งโปรไฟล์การใช้โหลด ขนาดแบตเตอรี่ และแรงดันไฟฟ้าเป้าหมายให้ทีมวิศวกรทราบ เพื่อรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (PMG) ที่ออกแบบให้สอดคล้องกับระบบจัดเก็บพลังงานอย่างแม่นยำ ไม่ใช่การเลือกจากแคตตาล็อกแบบทั่วไป

ติดต่อเอ็นเนิงผ่านลิงก์เหล่านี้:

• วอตส์แอป: +86 18562780228
• อีเมล: [email protected]
• ที่อยู่:  สวนอุตสาหกรรมพลังงานใหม่และวัสดุใหม่ไห่ชวง ถนนกุ่ยติง หมายเลข 1 เขตลี่ฉาง เมืองชิงเต่า มณฑลซานตง ประเทศจีน
• เว็บไซต์: global.ennengmotor.com

คำถามที่พบบ่อย

คำถาม: ทำไมจึงควรเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (PMG) แทนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำสำหรับระบบนอกสายส่ง?

A:เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำจำเป็นต้องดึงกำลังไฟฟ้าแบบปฏิกิริยา (reactive power) จากบัสเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กในโรเตอร์ ซึ่งจะทำให้ระบบเกาะขนาดเล็กเกิดภาระหนักและต้องอาศัยการอ้างอิงจากโครงข่ายไฟฟ้า ทั้งที่อาจไม่มีโครงข่ายดังกล่าวอยู่เลย ขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (PMG) สามารถสร้างสนามแม่เหล็กได้เองโดยไม่ต้องพึ่งพาแหล่งภายนอก จึงจ่ายไฟเข้าแบตเตอรี่ได้โดยตรงโดยไม่ต้องดึงค่า VAR และยังคงมีประสิทธิภาพสูงแม้ที่ความเร็วรอบต่ำและแปรผันตามลมจริง ทำให้ไมโครกริดมีเสถียรภาพแม้ในช่วงลมกระโชกแรง แทนที่จะทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ารุ่นเก่าหยุดทำงานทุกครั้งที่มีลมกระโชก

คำถาม: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (PMG) ของเอ็นเนิงรองรับช่วงขนาดใด?

A:ซองหุ้มเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเอนเนงครอบคลุมช่วงกำลังตั้งแต่ 5 กิโลวัตต์ ถึง 5 เมกะวัตต์ ที่แรงดัน 110 โวลต์ ถึง 690 โวลต์ ซึ่งสามารถใช้งานได้ตั้งแต่หน่วยติดตั้งบนหลังคาเดี่ยว ไปจนถึงเครื่องจักรระดับโรงผลิตไฟฟ้า สำหรับหลังคาขนาดเล็กหรือหลังคาผสม รุ่นกังหันลมแบบแกนตั้งจะอยู่ในช่วง 1 กิโลวัตต์ ถึง 10 กิโลวัตต์ โดยมีขนาดหลักคือ 3 กิโลวัตต์ 5 กิโลวัตต์ และ 10 กิโลวัตต์ การเลือกหน่วยที่เหมาะสมควรพิจารณาจากภาระงานและแบตเตอรี่เป็นอันดับแรก จากนั้นจึงพิจารณาศักยภาพของลม ดังนั้นหน่วยจึงต้องสอดคล้องกับระบบจริงมากกว่าข้อมูลในแผ่นพับ

คำถาม: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ชาร์จเกินได้อย่างไร

A:เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (PMG) จ่ายพลังงานเข้าแบตเตอรี่ผ่านเรกติไฟเออร์ที่ควบคุมแรงดันบนบัส และเบี่ยงเบนพลังงานส่วนเกินไปยังโหลดปล่อยความร้อน (dump load) หรือแหล่งดูดซับความร้อนที่มีประโยชน์ เมื่อแบตเตอรี่เต็ม การควบคุมนี้จะปรับแต่งให้สอดคล้องกับขีดจำกัดการชาร์จของแบตเตอรี่ระหว่างขั้นตอนการติดตั้ง ดังนั้นกระแสลมกระโชกแรงจึงทำให้ชาร์จได้เต็มที่แทนที่จะทำให้เกิดภาวะโอเวอร์โหลด หากไม่มีการจับคู่ที่เหมาะสมนี้ แม้แต่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร (PMG) ที่มีคุณภาพดีก็อาจทำให้ระบบเก็บพลังงานทำงานเกินขอบเขตความปลอดภัย และทำให้ระบบเกาะ (island) ตัดการทำงาน

คำถาม: มาตรฐานใดบ้างที่ใช้กับการออกแบบไมโครกริด

A:IEC 60034-3 ครอบคลุมสมรรถนะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ส่วน IEC 61400 กล่าวถึงความปลอดภัยของกังหันลม และ IEC 62933 กำหนดพฤติกรรมของระบบเก็บพลังงาน เพื่อให้แบตเตอรี่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสื่อสารกันได้ด้วยภาษาเดียวกัน ส่วน IEEE 1547 จัดหาตรรกะการตัดวงจรและการคงการจ่ายไฟต่อไป (ride-through) ซึ่งระบบแบบเกาะ (islanded system) นำมาใช้เพื่อป้องกันไม่ให้ข้อผิดพลาดลุกลาม ทั้งหมดนี้ร่วมกันทำให้ผู้ซื้อสามารถระบุรายละเอียดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (Permanent Magnet Generator: PMG) ได้อย่างเปรียบเทียบกันได้และตรวจสอบได้