ระบบกักเก็บพลังงาน BESS คืออะไร? รู้จักระบบกักเก็บพลังงานสำหรับโรงงานและธุรกิจ

ระบบกักเก็บพลังงาน (BESS) คืออะไร ทำไมโรงงานถึงต้องสนใจ

ระบบกักเก็บพลังงาน หรือ Battery Energy Storage System (BESS) คือระบบที่กักเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่และนำกลับมาจ่ายให้โหลดในเวลาที่ต้องการ โดยระบบ BESS สำหรับงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมมักประกอบด้วยหลายส่วนสำคัญ เช่น

• แบตเตอรี่ (Battery): ทำหน้าที่กักเก็บพลังงาน
• ระบบแปลงกำลังไฟฟ้า (Power Conversion System: PCS): แปลงไฟฟ้าระหว่างกระแสตรงและกระแสสลับ
• ระบบจัดการแบตเตอรี่ (Battery Management System: BMS): ตรวจสอบและควบคุมสถานะของแบตเตอรี่
• ระบบจัดการพลังงาน (Energy Management System: EMS): วางแผนและควบคุมการชาร์จ-ดิสชาร์จตามเป้าหมายการใช้งาน

จุดเด่นของ BESS คือสามารถนำไปใช้งานได้หลายรูปแบบ ตั้งแต่การลดความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด (Peak Demand) การย้ายการปรับเปลี่ยนช่วงเวลาการใช้พลังงานเพื่อลดต้นทุน (Load Shifting) ไปจนถึงการทำหน้าที่เป็นระบบไฟสำรองและการทำงานร่วมกับระบบพลังงานหมุนเวียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

BESS จึงแตกต่างจาก UPS หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในด้านวัตถุประสงค์และการออกแบบ แม้ BESS บางระบบสามารถทำหน้าที่เป็นไฟสำรองได้ แต่ไม่ได้หมายความว่าทุกระบบจะสามารถจ่ายไฟได้แบบไม่สะดุดเช่นเดียวกับ UPS เพราะขึ้นอยู่กับการออกแบบ PCS ระบบควบคุม และอุปกรณ์ประกอบด้วย

อ่านบทความเพิ่มเติม: แบตเตอรี่โซล่าเซลล์คืออะไร? ควรเลือกใช้แบบไหนให้เหมาะสม

ประเภทของแบตเตอรี่ใน BESS

แบตเตอรี่สำหรับ BESS มีหลายเทคโนโลยี โดยระบบเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันนิยม Lithium-ion เป็นหลัก และภายในกลุ่ม Lithium-ion ยังแบ่งออกเป็นหลายประเภทด้วยกัน

Lithium Iron Phosphate (LFP)

LFP เป็นหนึ่งในประเภทของแบตเตอรี่ Lithium-ion ซึ่งเป็น Chemistry หลักที่ใช้ในระบบกักเก็บพลังงานยุคนี้ เพราะมีความปลอดภัยสูง ทนความร้อนได้ดีเยี่ยม และมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ชาร์จซ้ำได้หลายรอบ เมื่อเทียบกับ Lithium-ion บาง Chemistry

NMC (Nickel Manganese Cobalt)

NMC เป็นอีกประเภทแบตเตอรี่ในกลุ่ม Lithium-ion ที่มีความจุสูงในขนาดที่เล็กและเบา จึงถูกนำไปใช้งานในหลาย Application

ดังนั้น การจะเลือก NMC หรือ LFP ไม่ควรเปรียบเทียบจากคุณสมบัติด้านใดด้านหนึ่งเพียงอย่างเดียว แต่ควรพิจารณาทั้งพื้นที่ติดตั้ง ความต้องการใช้ไฟ อายุใช้งาน และความปลอดภัยร่วมด้วย

Lead-Acid

Lead-Acid หรือ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด เป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่ดั้งเดิมที่ใช้กันมาอย่างยาวนาน ปัจจุบันนี้ยังมีใช้กับระบบไฟสำรองบางประเภท แต่มีข้อจำกัดเรื่องน้ำหนักที่มาก เก็บไฟได้น้อย และอายุการใช้งานสั้นกว่าลิเธียม จึงต้องคำนวณความคุ้มค่าและต้นทุนซ่อมบำรุงในระยะยาวให้ดีก่อนเลือกใช้

4 กรณีการใช้งาน BESS ที่ช่วยบริหารต้นทุนและเพิ่มความมั่นคงให้โรงงาน

1. Peak Shaving

Peak Shavingคือการสั่งให้ BESS ดิสชาร์จในช่วงที่โหลดของโรงงานกำลังสูงขึ้น เพื่อลดกำลังไฟที่ดึงจากระบบจำหน่ายและควบคุมความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด (Peak Demand)

แนวทางนี้สามารถช่วยลดค่าความต้องการพลังไฟฟ้า (Demand Charge) ได้ในกรณีที่โครงสร้างค่าไฟของผู้ใช้มีการคิดค่าความต้องการพลังไฟฟ้า โดยโครงสร้างค่าไฟของไทยบางประเภทคิด Demand จากค่ากำลังไฟเฉลี่ยสูงสุดในช่วง 15 นาทีของรอบเดือน จึงต้องออกแบบการสั่งชาร์จและดิสชาร์จแบตเตอรี่ (Dispatch Strategy) ให้สัมพันธ์กับ รูปแบบการใช้ไฟฟ้า (Load Profile) และอัตราค่าไฟของผู้ใช้จริง

2. Load Shifting

Load Shifting คือการชาร์จพลังงานในช่วงเวลาที่เหมาะสม แล้วนำพลังงานดังกล่าวมาใช้ในอีกช่วงเวลา เช่น ชาร์จในช่วง Off-Peak และดิสชาร์จในช่วง On-Peak สำหรับผู้ใช้ที่อยู่ภายใต้อัตราค่าไฟแบบ Time of Use (TOU)

ความคุ้มค่าของวิธีนี้ขึ้นอยู่กับส่วนต่างค่าไฟระหว่างช่วงเวลา ประสิทธิภาพการชาร์จ-ดิสชาร์จรอบเต็มของระบบ (Round-Trip Efficiency) การเสื่อมของแบตเตอรี่ และต้นทุนตลอดอายุโครงการ ไม่ใช่เพียงส่วนต่างค่าไฟต่อหน่วยอย่างเดียว

3. Backup Power

BESS สามารถออกแบบให้จ่ายไฟแก่ Critical Load เมื่อแหล่งจ่ายไฟหลักขัดข้องได้ ช่วยเพิ่ม ความสามารถในการรองรับเหตุขัดข้องของระบบ (Resilience) ให้กับกระบวนการที่ไม่ต้องการหยุดชะงัก

อย่างไรก็ตาม หากต้องการให้ระบบทำงานต่อเนื่องระหว่างไฟดับ ต้องออกแบบการแยกระบบออกจากโครงข่ายไฟฟ้า (Islanding) ระบบแปลงกำลังไฟฟ้า (PCS) สวิตช์เกียร์ (Switchgear) และระบบควบคุมให้รองรับการทำงานโหมดไฟสำรองโดยเฉพาะ

4. เพิ่มการใช้พลังงานจากโซลาร์เซลล์ภายในพื้นที่

BESS สามารถนำมาใช้เป็นแบตเตอรี่โซล่าเซลล์สำหรับเก็บพลังงานส่วนเกินจากโซล่าเซลล์ในช่วงที่การผลิตมากกว่าการใช้ไฟ แล้วนำกลับมาใช้ในช่วงที่โซลาร์เซลล์ผลิตได้น้อยหรือไม่มีแสงแดดได้

อย่างไรก็ตาม สัดส่วนการใช้พลังงานที่ผลิตเองภายในพื้นที่ (Self-Consumption) จะขึ้นอยู่กับขนาดของโซล่าเซลล์ ขนาด BESS รูปแบบการใช้ไฟฟ้า (Load Profile) กลยุทธ์การควบคุมระบบ (Operating Strategy) และข้อกำหนดเรื่องการส่งไฟเข้าสู่ระบบจำหน่ายของแต่ละโครงการ

BESS ทำงานร่วมกับระบบโซล่าเซลล์อย่างไร?

ระบบโซล่าเซลล์ และ BESS สามารถบริหารพลังงานโดยให้ไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์จ่ายให้โหลดก่อน แล้วนำพลังงานส่วนเกินไปชาร์จแบตเตอรี่ตามกลยุทธ์ที่กำหนด เมื่อโซล่าเซลล์ผลิตไม่เพียงพอ BESS จึงสามารถดิสชาร์จพลังงานกลับมาช่วยจ่ายโหลดได้

รูปแบบการทำงานจริงอาจแตกต่างกันตามเป้าหมาย เช่น

• เพิ่มการใช้ไฟ Solar ภายในพื้นที่ (Solar Self-Consumption)
• ลด Peak Demand
• จำกัดการส่งไฟย้อนกลับเข้าสู่โครงข่าย (Export Limitation)
• สำรองสถานะประจุแบตเตอรี่ (State of Charge: SoC) บางส่วนไว้สำหรับ Backup Power

ดังนั้น การเพิ่มแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ไม่สามารถลดค่าไฟได้เท่ากันในทุกโรงงาน แต่ควรวิเคราะห์ข้อมูลการผลิต Solar และ Load Profile ตามช่วงเวลาจริงก่อนกำหนดขนาดระบบ

วิธีเลือกขนาด BESS ให้เหมาะกับโรงงานและธุรกิจ

การเลือกขนาด BESS สำหรับโรงงาน ต้องพิจารณาทั้งในด้านกำลังไฟฟ้าและพลังงาน เนื่องจากเป็นคนละพารามิเตอร์กัน

1. วิเคราะห์รูปแบบการใช้ไฟฟ้า (Load Profile)

ควรเก็บข้อมูลการใช้ไฟตามช่วงเวลาในความละเอียดที่เหมาะสม เพื่อดู Peak Demand ระยะเวลาที่ Peak เกิดขึ้น และพฤติกรรมการใช้พลังงานในแต่ละวัน

ข้อมูลค่าไฟรายเดือนหรือจำนวนหน่วยไฟฟ้า kWh รวมเพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอสำหรับการออกแบบ Peak Shaving ที่แม่นยำ

2. กำหนดพิกัดกำลังของระบบ (Power Rating: kW)

ค่า kW บอกได้ว่า BESS สามารถจ่ายหรือรับกำลังได้มากเพียงใดในช่วงเวลาหนึ่ง

ตัวอย่างเช่น หากต้องการให้ BESS ช่วยลดโหลดจากระบบจำหน่ายประมาณ 200 kW ระบบ PCS และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องต้องได้รับการออกแบบให้รองรับกำลังดิสชาร์จตามเป้าหมายดังกล่าวด้วย

3. กำหนดความจุพลังงาน (Energy Capacity: kWh)

ค่า kWh บอกปริมาณพลังงานที่ BESS สามารถกักเก็บและนำมาใช้งานได้

ตัวอย่างเช่น หากต้องการจ่ายโหลด 100 kW เป็นเวลา 4 ชั่วโมง จะต้องส่งพลังงานให้โหลดรวม 400 kWh

แต่ไม่ควรสรุปว่าแบตเตอรี่ขนาด 400 kWh นั้นเพียงพอในทันที เพราะการออกแบบจริงต้องพิจารณา ความจุที่สามารถใช้งานได้จริง (Usable Capacity) พลังงานสำรองใน State of Charge ระดับการคายประจุ (Depth of Discharge: DoD) ประสิทธิภาพของระบบ และการเสื่อมของแบตเตอรี่ตลอดอายุโครงการด้วย

4. พิจารณาประสิทธิภาพและการเสื่อมของแบตเตอรี่

ระบบกักเก็บพลังงานมีการสูญเสียระหว่างการชาร์จและดิสชาร์จ โดย Round-Trip Efficiency คืออัตราส่วนของพลังงานที่สามารถนำกลับมาใช้ได้ต่อพลังงานที่นำเข้า

นอกจากนี้ ความจุแบตเตอรี่จะลดลงตามอายุและการใช้งาน หรือที่เราเรียกว่า การเสื่อมของแบตเตอรี่ (Battery Degradation) ซึ่งเกิดจากหลายปัจจัย เช่น อุณหภูมิ State of Charge, Depth of Discharge และรูปแบบการ Cycling

จึงไม่ควรกำหนด Cycle Life ขั้นต่ำเป็นจำนวนรอบ เพราะ BESS แต่ละระบบจะต้องตรวจสอบ Performance และ Warranty ของผู้ผลิตแต่ละรุ่นด้วย

ต้นทุนและระยะเวลาคืนทุนของการติดตั้ง BESS ในโรงงาน

ต้นทุนของ Battery Energy Storage System ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ขนาดกำลัง kW ความจุ kWh ประเภทแบตเตอรี่ PCS, BMS/EMS อุปกรณ์ไฟฟ้า ระบบความปลอดภัย และงานติดตั้ง

ขณะที่ระยะเวลาคืนทุนจะขึ้นอยู่กับ Load Profile, Demand Charge, อัตรา TOU, Solar Generation, Efficiency และการเสื่อมของแบตเตอรี่

ดังนั้น ก่อนลงทุนจึงควร วิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ (Techno-Economic Analysis) จากข้อมูลค่าไฟและ Load Profile จริงของโรงงาน เพื่อประเมินผลประหยัดและ ROI ได้แม่นยำขึ้น

นอกจากนี้ โรงงานที่ลงทุนกับระบบกักเก็บพลังงาน BESS ร่วมกับโซล่าเซลล์ อาจพิจารณาสิทธิประโยชน์ BOI ตามมาตรการที่เข้าเกณฑ์ ซึ่งสามารถช่วยลดต้นทุนการลงทุนและเพิ่มความคุ้มค่าของโครงการได้ โดยควรตรวจสอบเงื่อนไขล่าสุดก่อนยื่นขอสิทธิ สามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่อัปเดตสิทธิประโยชน์โซลาร์เซลล์โรงงาน

อ่านบทความเพิ่มเติม:ติดตั้งระบบโซล่าเซลล์สำหรับโรงงานอุตสาหกรรม คำแนะนำและข้อควรรู้

ข้อควรระวังและมาตรฐานความปลอดภัยในการติดตั้ง BESS

ความปลอดภัยของระบบกักเก็บพลังงานต้องพิจารณาตั้งแต่ระดับ Cell, Module, Rack ไปจนถึงระบบและสถานที่ติดตั้ง เนื่องจากความผิดปกติของแบตเตอรี่ Lithium-ion สามารถนำไปสู่ Thermal Runaway และการแพร่กระจายของความร้อนได้

มาตรฐานสากลที่เกี่ยวข้องกับ BESS เช่น

• IEC 62619: มาตรฐานด้านความปลอดภัยของ Secondary Lithium Cells และ Batteries สำหรับงานอุตสาหกรรมและ Stationary Energy Storage
• UL 9540: มาตรฐานด้านความปลอดภัยของ ระบบกักเก็บพลังงาน (Energy Storage Systems: ESS)
• UL 9540A: วิธีทดสอบเพื่อประเมิน Thermal Runaway และการแพร่กระจายของไฟในระบบกักเก็บพลังงาน
• NFPA 855: มาตรฐานสำหรับการติดตั้ง ระบบกักเก็บพลังงานแบบติดตั้งอยู่กับที่ (Stationary Energy Storage Systems)

มาตรฐานที่ต้องใช้จริงขึ้นอยู่กับประเทศ หน่วยงานอนุญาต ข้อกำหนดโครงการ และรูปแบบการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้า จึงควรตรวจสอบข้อกำหนดของโครงการแต่ละแห่งเพิ่มเติม

นอกจากนี้ BESS ยังควรมี ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) และ ระบบจัดการความร้อน (Thermal Management System) เพื่อเฝ้าติดตามแรงดัน กระแส อุณหภูมิ และ State of Charge รวมถึงมีระบบป้องกันและแผนตอบสนองเหตุฉุกเฉินที่เหมาะสมด้วยจะดีที่สุด

เลือกผู้ให้บริการติดตั้ง BESS อย่างไรให้ได้ระบบที่มีคุณภาพและปลอดภัย

การเลือกผู้ให้บริการระบบกักเก็บพลังงาน ควรตรวจสอบปัจจัยสำคัญเหล่านี้ด้วย

• ประสบการณ์ด้านระบบไฟฟ้าและ BESS ควรมีทีมที่สามารถวิเคราะห์ Load Profile และออกแบบทั้งระบบแบตเตอรี่ PCS Protection และการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าได้
• มาตรฐานของอุปกรณ์ ตรวจสอบ Certification และ Test Report ที่เกี่ยวข้องกับ Cell, Battery และ Energy Storage System ได้
• การออกแบบความปลอดภัย มี BMS, Thermal Management, Fire Protection และ Emergency Response ตามความเหมาะสม
• การรับประกัน ตรวจสอบระยะเวลา เงื่อนไข Capacity Retention, Throughput หรือ Cycle ที่ผู้ผลิตรับประกันจริง
• Monitoring และบริการหลังการขาย สามารถติดตามสถานะ Fault และข้อมูลสำคัญของระบบ พร้อมมีแนวทางบำรุงรักษาที่ชัดเจน
• รายละเอียดข้อเสนอ: ระบุ Battery Chemistry, kW, kWh, Usable Capacity, PCS, Efficiency, Warranty และ Scope of Work ให้ครบถ้วนก่อนตัดสินใจ

เลือก BESS ให้เหมาะ ช่วยบริหารพลังงานโรงงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ระบบกักเก็บพลังงาน (BESS) สามารถนำมาใช้เพื่อบริหาร Peak Demand, ทำ Load Shifting, เพิ่มการใช้พลังงานจาก Solar และรองรับ Backup Power ได้ แต่ความคุ้มค่าและประสิทธิภาพของระบบขึ้นอยู่กับรูปแบบการใช้ไฟของแต่ละโรงงาน การเลือก BESS โรงงานจึงควรเริ่มจากการกำหนดเป้าหมายให้ชัดเจน วิเคราะห์ Load Profile และพิจารณาทั้งกำลังไฟฟ้า kW ความจุพลังงาน kWh ประสิทธิภาพ การเสื่อมของแบตเตอรี่ และมาตรฐานความปลอดภัยร่วมกัน เพื่อให้ระบบตอบโจทย์ทั้งด้านพลังงานและการลงทุนในระยะยาว

หากกำลังมองหา Battery Energy Storage System ให้เหมาะกับโรงงานหรือธุรกิจ สามารถติดต่อณัฐภูมิ อีควิปเม้นท์ เพื่อสอบถามข้อมูลผลิตภัณฑ์ ประเมินรูปแบบการใช้งาน และรับคำแนะนำในการเลือกระบบกักเก็บพลังงานให้เหมาะกับโหลด ระบบ Solar และเป้าหมายของโครงการ สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ ติดต่อเรา หรือโทร 083-424-6999 และสามารถแอดไลน์ได้ที่ @npeqp

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับระบบกักเก็บพลังงาน BESS