Impact of Grid-Connected Solar Roof-Top System on Low Voltage Distribution System

โดย ฐิติกร ศรีวรกุล

ปี 2561

วิทยานิพนธ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ที่ติดตั้งบนหลังคาต่อระบบจำหน่ายแรงดันต่ำสำหรับโรงพยาบาลที่มีโหลดการใช้งาน จำนวนและตำแหน่งบัสที่แตกต่างกัน โดยใช้โปรแกรม DIgSilent PowerFactory ทำการจำลองและวิเคราะห์การไหลของกำลังไฟฟ้าในระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ เสถียรภาพแรงดัน พลังงานไฟฟ้าสูญเสีย และ ค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า ที่ส่งผลกระทบต่อระบบไฟฟ้าในปัจจุบันที่ติดตั้งหรือโครงการในอนาคต

การวิจัยทำการวิเคราะห์ผลกระทบของการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาสำหรับโรงพยาบาลในระบบจำหน่ายของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค ออกแบบที่กำลังการผลิต 5 เปอร์เซ็นต์, 10 เปอร์เซ็นต์, 15 เปอร์เซ็นต์ 20 เปอร์เซ็นต์, และ 27 เปอร์เซ็นต์ ของพิกัดหม้อแปลง 1500 kVA ระดับแรงดัน 22/0.4 kV โดยติดตั้งที่โหลดการใช้งาน จำนวนและตำแหน่งบัสที่แตกต่างกัน พบว่าการติดตั้งขนาด 15 เปอร์เซ็นต์ แบบกระจายทุกบัสสามารถยกระดับแรงดันไฟฟ้าที่บัสปลายทางระยะไกลสุด 350 เมตร จาก 0.939 เป็น 0.956 ต่อหน่วยและการกำหนด 7 รูปแบบการติดตั้ง พบว่าส่งผลดีต่อกำลังไฟฟ้าสูญเสียรวมของระบบที่หม้อแปลงไฟฟ้าทำงานลดลงจาก 79.91 เปอร์เซ็นต์ เหลือ 75.56 เปอร์เซ็นต์, 71.32 เปอร์เซ็นต์, 67.36 เปอร์เซ็นต์, 67.11 เปอร์เซ็นต์, 63.07 เปอร์เซ็นต์ และ 57.85 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ แต่มีข้อเสียคือส่งผลกระทบต่อค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าลดลงจาก 0.88 เหลือ 0.86, 0.85, 0.83, 0.83, 0.80, และ 0.76 ตามลำดับ ส่วนการปรับตั้งค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์จาก 1.0 เหลือ 0.9 ส่งผลให้ค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของระบบสูงขึ้นจาก 0.83 เป็น 0.88

ผลการวิเคราะห์พบว่าการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาขนาด 15 เปอร์เซ็นต์ของพิกัดหม้อแปลงแบบกระจายทุกบัสเหมาะสมที่สุด สามารถยกระดับแรงดันไฟฟ้าที่บัสไกลสุดให้ได้ดีขึ้น ค่ากำลังไฟฟ้าสูญเสียของระบบลดลง และการปรับตั้งค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์ที่เหมาะสมสามารถลดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมจากค่าปรับชดเชยกิโลวาร์ของการไฟฟ้า ส่งผลให้ลดค่าใช้จ่ายทั้งจากการชดเชยค่ากระแสไฟฟ้าโดยตรง และทางอ้อมจากคุณภาพระบบไฟฟ้าที่ดีขึ้น

This thesis aimed to investigate the impact of the grid-connected solar roof-top system on low voltage distribution system for the hospitals with different load profile, buses and locations. The DIgSILENT PowerFactory program was selected to simulate and analyze power flow, voltage profile, energy losses and power factor that affected low voltage distribution system for existing PV installation or the future project.

In order to analyze the impact of the grid-connected solar roof-top system for the hospital load in the PEA’s distribution network, this thesis was designed to install the grid-connected solar roof-top system capacity as 5%, 10%, 15%, 20% and 27% of 1500 kVA 22/0.4 kV transformer. The study considered the different load profiles, buses and locations. It showed that the installation 15% of capacity on every bus yields the voltage profile at the end of bus (350 meter), which was raised from 0.939 to 0.956 per unit. The results of the 7 installation patterns showed that the transformer loading of the system had decreased from 79.91% to 75.56%, 71.32%, 67.36%, 67.11%, 63.07% and 57.85% respectively, but the effect of power factor had decreased from 0.88 to 0.86, 0.85, 0.83, 0.83, 0.80 and 0.76 respectively. The Inverter’s power factor setting on the solar roof-top system from 1.0 to 0.9 affected the power factor of grid system, which increased from 0.83 to 0.88.

The analysis results showed that the optimized installation of the solar rooftop on every bus at 15% of transformer improved the voltage level at the far-end bus and it also reduced power losses of the system. The optimized inverter’s power factor setting improved the power factor to meet the requirements of the Electricity Authority. The improved power quality resulted in direct and indirect energy saving.

Download : Impact of Grid-Connected Solar Roof-Top System on Low Voltage Distribution System