จากการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดของเทคโนโลยีและองค์ความรู้ต่าง ๆ ทำให้ช่วงทศวรรษที่ผ่านมาเป็นห้วงเวลาที่มนุษยชาติรุดหน้าไปไกลกว่ายุคใด ๆ และที่เด่นชัดสุดคือการเติบโตของสังคมเมืองทั่วโลกที่ต่างกลายเป็นมหานครที่เพียบพร้อมไปด้วยความทันสมัยและความสะดวกสบายจากนวัตกรรมใหม่ ๆ คำว่า “Smart City” ที่เคยเป็นเรื่องในอนาคต กลายเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นจริงแล้วในบางพื้นที่ รวมถึงในประเทศไทยเองที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วไม่แพ้มหานครอื่น ๆ ทั่วโลก

อย่างไรก็ตาม การเติบโตของสังคมเมืองมีโจทย์สำคัญที่เลี่ยงไม่ได้ นั่นคือ “การใช้พลังงานไฟฟ้า” ที่ขยายตัวไปพร้อม ๆ กับการพัฒนาในด้านต่าง ๆ ดังจะเห็นได้จากปัจจุบันที่ไฟฟ้าได้กลายเป็นหัวใจหลักในการขับเคลื่อนแทบจะทุกกิจกรรมของมนุษย์ เมื่อผนวกกับการตระหนักในการใช้งานพลังงานสะอาด ซึ่งทำให้รถยนต์ EV กลายเป็นมาตรฐานใหม่ที่ทุกคนเลือกหา อีกทั้งการมองหาแหล่งพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) สนับสนุน อาทิ ระบบโซลาร์ที่เป็นที่นิยมมากขึ้น ทำให้ไฟฟ้าเป็นพลังงานล้ำค่าที่เป็นตัวชี้วัด “ความพร้อมที่จะเติบโต” ซึ่งหากไม่มีการวางแผนรับมือทั้งด้านการผลิต และการใช้ไฟฟ้าที่ดีพอก็ย่อมจะทำให้การพัฒนาหยุดชะงักตามไปด้วย

ด้วยเหตุนี้การเตรียมความพร้อมจึงเป็นเรื่องสำคัญยิ่ง และนี่ก็คือภารกิจสำคัญที่สุดของ MEA หรือ การไฟฟ้านครหลวง หน่วยงานที่ไม่หยุดพัฒนาเพื่อมองหาหนทางยกระดับคุณภาพชีวิตผู้คนในเขตกรุงเทพฯ นนทบุรี และสมุทรปราการ ด้วยนวัตกรรมการจัดการไฟฟ้าที่ทันสมัยและตอบโจทย์การใช้ชีวิตยุคใหม่ โดย MEA ได้มีการศึกษาระบบที่เรียกว่า “Smart Grid” โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะแบบครบวงจรที่มีการใช้งานแพร่หลายในต่างประเทศ แล้วนำมาต่อยอดพัฒนาให้เหมาะสมกับรูปแบบการใช้ไฟฟ้าในไทย โดย MEA จะมุ่งเน้นไปที่การให้บริการในตัวเมืองเป็นหลัก จึงเรียกเทคโนโลยีนี้ว่า “Smart Grid for Metropolis” หรือ “Smart Metro Grid” ซึ่งสิ่งนี้สามารถจะพลิกโฉมระบบไฟฟ้ามหานครไปอย่างสิ้นเชิงเมื่อติดตั้งครบสมบูรณ์ทั้งระบบ โอกาสนี้เราจึงขอพาทุกคนไปทำความรู้จักกับเทคโนโลยี Smart Metro Grid กันให้ดียิ่งขึ้น พร้อมตื่นเต้นไปกับอนาคตที่สดใสไปด้วยกัน

Smart Metro Grid ระบบไฟฟ้ามหานครอัจฉริยะ

หากให้คำจำกัดความ Smart Metro Grid ในหนึ่งประโยค อาจพูดได้ว่านี่คือ “ระบบบริหารจัดการไฟฟ้าครบวงจรที่นำเทคโนโลยีดิจิทัลเข้ามาปรับใช้อย่างเต็มรูปแบบทั้งการเก็บข้อมูลและบริหารจัดการโครงข่ายไฟฟ้า” แล้วทำไมการใช้เทคโนโลยีดิจิทัลจึงสำคัญต่อการสร้างระบบไฟฟ้าอัจฉริยะ? เหตุเพราะหนึ่งในสิ่งสำคัญของการบริหารจัดการพลังงานคือการทำให้พลังงานทุกหน่วยถูกใช้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งการจะทำได้แบบนั้นสิ่งสำคัญคือต้องทราบข้อมูลอย่างแน่ชัดและต้องเป็นข้อมูลที่แม่นยำ เรียลไทม์ เพื่อให้ทุกการวางแผนมีประสิทธิภาพสูงสุด ด้วยเหตุนี้การนำเอาดิจิทัลมาปรับใช้เต็มรูปแบบจึงตอบโจทย์ได้อย่างสมบูรณ์ โดย Smart Metro Grid ที่ถูกพัฒนาและออกแบบมาเป็นอย่างดีโดย MEA จะสามารถเก็บข้อมูล สั่งการ ควบคุมโครงข่ายไฟฟ้า โดยเป็นการทำงานร่วมกันทั้งสองทางระหว่างผู้ให้บริการซึ่งก็คือ MEA และผู้ใช้ไฟฟ้าอย่างประชาชนทั่วไป ผ่าน 5 ระบบที่ทำงานร่วมกันภายใต้ Smart Metro Grid ได้แก่

Advanced Metering Infrastructure

ทุกคนคงคุ้นเคยกันดีกับมิเตอร์ไฟฟ้าตามบ้านเรือนทั่วไปที่เป็นลักษณะของจานหมุน ซึ่งการจะวัดค่าได้ก็ต้องให้เจ้าหน้าที่เข้าไปเก็บข้อมูลเท่านั้น ซึ่งอาจทำให้ผู้ใช้ไฟฟ้าสงสัยความคลาดเคลื่อนของข้อมูล MEA จึงพัฒนา “Smart Meter” เพื่อเปลี่ยนความสงสัยเป็นความเชื่อมั่น เมื่อนำไปติดตั้งแทนที่ระบบเดิมจะช่วยทำให้การเก็บข้อมูลกลายเป็นเรื่องง่าย มีความแม่นยำสูง ลดข้อผิดพลาด ผู้ใช้ไฟฟ้าเองก็สามารถตรวจสอบการใช้งานไฟฟ้าได้อย่างเรียลไทม์ทั้งยังสามารถตรวจสอบการใช้งานในอดีตได้อย่างง่ายดาย ซึ่ง Smart Meter ถือได้ว่าเป็นหัวใจสำคัญของระบบ Smart Metro Grid เลยทีเดียว

Transformer Load Monitoring

ความพิเศษของ Smart Meter นอกจากการนำไปติดตั้งแทนที่ระบบมิเตอร์เดิมตามบ้านเรือนประชาชน ยังสามารถนำไปติดตั้งที่หม้อแปลงจำหน่ายได้อีกด้วย ซึ่ง Smart Meter ที่ติดตั้งบริเวณหม้อแปลงจำหน่ายจะมีส่วนสำคัญในการมอนิเตอร์การจ่ายไฟฟ้า และเมื่อเกิดเหตุขัดข้อง ข้อมูลที่บันทึกไว้ก็ยังช่วยให้การวิเคราะห์หาสาเหตุทำได้ง่ายยิ่งขึ้น นำไปสู่การบริหารจัดการการจ่ายไฟที่มีประสิทธิภาพ ป้องกันการจ่ายโหลดที่มากเกินไป และยังสามารถแจ้งเตือนโอกาสที่หม้อแปลงจำหน่ายจะชำรุดได้อีกด้วยเพื่อวางแผนการซ่อมแซมล่วงหน้า ไม่ทำให้ผู้ใช้ไฟฟ้าเดือดร้อน

Outage Management System

เมื่อไฟฟ้าเกิดเหตุขัดข้องนอกสถานีไฟฟ้า ไม่ว่าจะไฟตก ไฟดับ ฝั่งผู้ใช้ไฟฟ้าต้องเป็นผู้แจ้งให้เจ้าหน้าที่ทราบเพื่อวิเคราะห์และเลือกวิธีแก้ที่เหมาะสม MEA จึงบูรณาการข้อมูลจาก Smart Meter พัฒนาเป็นระบบ Outage Management System หรือระบบจัดการไฟฟ้าขัดข้องคอยทำหน้าที่วิเคราะห์ปัญหาจากข้อมูลต่าง ๆ ที่ส่งมาจากอุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้ ณ จุดสำคัญทุกจุด ทำให้ระบุจุดเกิดเหตุไฟฟ้าขัดข้องได้อย่างถูกต้อง เที่ยงตรง และใช้ระยะเวลาแก้ไขสั้นลง

Load Aggregator Management System

หนึ่งในกระบวนการสำคัญของการจัดการพลังงานไฟฟ้าคือเรื่องของการบริหาร การผลิตไฟฟ้า และการใช้ไฟฟ้าให้สมดุล ระบบ LAMS จะช่วยบริหารจัดการการใช้พลังงานให้มีประสิทธิภาพในสถานการณ์ที่มีข้อจำกัดเรื่องการผลิตพลังงานไฟฟ้า เพิ่มความยืดหยุ่นของระบบไฟฟ้าในมาตรการตอบสนองด้านโหลด (Demand Response) โดยผู้ที่เข้าร่วมมาตรการฯ จะได้รับค่าตอบแทนด้วย

ICT Integration

ท้ายที่สุดเพื่อให้การทำงานร่วมกันของทุก ๆ ระบบทั้ง Smart Metro Grid และระบบที่มีอยู่เดิมในปัจจุบันลื่นไหลไร้รอยต่อ จึงได้มีการพัฒนา ICT Integration ที่จะทำให้หลังบ้านเชื่อมโยงกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ประกอบไปด้วย SCADA/EMS/DMS ควบคุมระบบไฟฟ้า MEA, Smart Life Application บริการผู้ใช้ไฟฟ้า แอปเดียวจบครบทุกเรื่องไฟฟ้า, FFM บริหารจัดการพนักงานภาคสนาม, GIS สารสนเทศภูมิศาสตร์ และ ERP (Billing) สำหรับคิดค่าไฟฟ้า

กรณีศึกษา Smart Grid ในต่างประเทศ

Smart Grid เป็นระบบที่มีการศึกษา และใช้งานอย่างแพร่หลายในต่างประเทศ โดยมีเป้าหมายสำคัญคือการสร้างความมั่นคงทางด้านพลังงานและการพาประเทศเปลี่ยนผ่านไปสู่ยุคพลังงานสะอาดอย่างราบรื่น โดยมีกรณีตัวอย่างเช่น กลุ่มประเทศในยุโรปที่ร่วมกันพัฒนา Smart grid framework ซึ่งมีมูลค่าโครงการกว่า 3 พันล้านยูโร โดยเป็นการร่วมงานกันของหน่วยงานกว่า 130 หน่วยงานใน 45 ประเทศ*

หรือในสหรัฐอเมริกาซึ่งเป็นหนึ่งในชาติที่ใช้พลังงานไฟฟ้ามหาศาล มีพื้นที่ขนาดใหญ่ และยังมีภัยพิบัติจำนวนมาก ซึ่งเป็นความท้าทายในการบริหารจัดการ เหตุนี้สหรัฐฯ จึงได้มีการพัฒนาระบบทางด้านพลังงานที่มีความทันสมัย มั่นคง และยืดหยุ่นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งได้แก่ระบบ Smart Grid และ Micro Grid โดยสหรัฐฯ ให้ความสำคัญกับสี่ส่วนได้แก่ การผลิตไฟฟ้า (Generation) ระบบส่งและระบบจำหน่าย (Transmission and Distribution) ผู้ใช้ไฟฟ้า (User) และ โรงงานอุตสาหกรรม (Commercial Industrial) โดยมีการทุ่มทุนลงไปกับการพัฒนาระบบ Smart Grid ถึงปีละ 16.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ทีเดียว โดยเมืองที่ได้รับการยอมรับว่าเป็น Smart Grid City แห่งแรก ๆ ของสหรัฐฯ ได้แก่ เมืองออสติน รัฐเทกซัส และเมืองโบลเดอร์ รัฐโคโลราโด*

อีกหนึ่งตัวอย่างที่น่าสนใจได้แก่ ประเทศญี่ปุ่น หนึ่งในประเทศชั้นนำแห่งอุตสาหกรรมด้านเทคโนโลยีที่มีประชากรหนาแน่น และใช้พลังงานมากที่สุดของโลกนี้ก็มีการพัฒนาระบบและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับ Smart Grid เช่นกันเพื่อให้ประเทศมีความมั่นคงทางด้านพลังงาน พร้อมรองรับทั้งการใช้งานมหาศาลและภัยพิบัติต่าง ๆ ที่อาจเกิดขึ้นได้ทุกเมื่อ นอกจากนี้การที่ญี่ปุ่นเป็นประเทศเกาะ ไม่ได้เชื่อมต่อกับประเทศเพื่อนบ้าน ระบบ Smart Grid จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง โดยญี่ปุ่นได้ให้ความสำคัญกับเรื่องของการเพิ่มระบบผลิตไฟฟ้าแบบกระจายศูนย์ (DG) เพื่อความยืดหยุ่นในการบริหารจัดการ พัฒนากระบวนการทางการตลาดของระบบพลังงานให้สอดรับกับแนวทางการพัฒนาระบบ Smart Grid แบบครบวงจร รวมไปถึงส่งเสริมการใช้ระบบสะสมพลังงานให้กระจายอยู่ทุกพื้นที่ของระบบไฟฟ้า ตั้งแต่ระบบผลิตไฟฟ้า ระบบส่ง ระบบจำหน่าย และระบบผู้ใช้ไฟฟ้า (Demand Side Management)*

อนาคตแบบไหนที่รออยู่หลัง Smart Metro Grid สมบูรณ์แบบ?

MEA มีวิสัยทัศน์องค์กรที่กล่าวเอาไว้ว่า “พลังงานเพื่อวิถีชีวิตเมืองมหานคร” (Energy for city life, Energize smart living) ซึ่งโครงการ Smart Metro Grid นี้นับได้ว่าตอบโจทย์ และความมุ่งมั่นของ MEA อย่างชัดเจน ทำให้ภาพของเมืองอัจฉริยะที่เราทุกคนต่างเคยจินตนาการเอาไว้กำลังจะเกิดขึ้นจริงในอนาคตอันใกล้ โดยหากโครงการถูกส่งมอบแก่ผู้ใช้ไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ จะเกิดประโยชน์อย่างมหาศาลในหลากหลายมิติ อาทิ

ด้านระบบไฟฟ้า

- สามารถวิเคราะห์ปัญหาของการเกิดเหตุขัดข้องได้อย่างรวดเร็ว จากการตรวจสอบสถานะของ Smart Meter ของผู้ใช้ไฟฟ้า ทำให้ลดระยะเวลาไฟฟ้าดับ

- ประเมินความสามารถในการรองรับ Solar PV และ EV Charger ของผู้ใช้ไฟฟ้า และรองรับการเติบโตของโหลดผู้ใช้ไฟฟ้าที่สูงขึ้น

ด้านบริการ

- มีฐานข้อมูลแม่นยำ บริหารจัดการค่าไฟฟ้า แจ้งเตือนการใช้ไฟฟ้าผิดปกติ ขอใช้ไฟฟ้าใหม่รวดเร็วขึ้น

- ระบุจุดเกิดเหตุไฟฟ้าดับได้อย่างแม่นยำ ประเมินระยะเวลาไฟฟ้าดับ และแจ้งผู้ใช้ไฟฟ้าในเบื้องต้นแบบอัตโนมัติ

- สนับสนุนการซื้อไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน หรือผลิตไฟฟ้าใช้เองรวมทั้งขายคืนกลับเข้าสู่โครงข่าย เมื่อ Solar PV ถูกเชื่อมโยงเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้า

ด้านสังคมและสิ่งแวดล้อม

- ผู้ใช้ไฟฟ้าจะสามารถตัดสินใจเกี่ยวกับการใช้พลังงานได้อย่างเหมาะสม ช่วยประหยัดค่าใช้จ่าย อีกทั้งมีส่วนช่วยโลกจากการใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงขึ้น

- ส่งเสริมการใช้งานแหล่งผลิตพลังงานและอุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ เชื่อมโยงเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ จะช่วยลดปริมาณการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้ต่ำลงได้

นอกจากนี้ จากความมั่นคงทางพลังงานที่เกิดขึ้นก็จะทำให้ประตูสู่การพัฒนาต่อยอดในด้านต่าง ๆ เปิดกว้างอย่างไร้ขีดจำกัด ไม่ว่าจะในเรื่องของนวัตกรรมใหม่ ๆ การยกระดับวิถีชีวิตให้สะดวกสบายกว่าเดิม หรือการให้ความสำคัญกับพลังงานสะอาดเพื่ออนาคต และทำให้มั่นใจได้ว่าไม่ว่าจะวิถีชีวิตแบบใดก็สามารถเป็นไปได้เสมอในมหานครอัจฉริยะที่มี Smart Metro Grid หัวใจสำคัญ

ข้อมูลอ้างอิง

* รายงานการพิจารณาการศึกษา เรื่อง แนวทางการขับเคลื่อนแผนระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ Smart Grid ของประเทศไทย เพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุด โดยคณะกรรมาธิการการพลังงาน วุฒิสภา