ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีครั้งสำคัญที่อยู่เบื้องหลัง Smart String Grid-Forming ESS Platform รุ่นใหม่ของ Huawei

แพลตฟอร์ม Smart String Grid-Forming ESS Platform รุ่นใหม่ของ Huawei FusionSolar ภายใต้ชื่อ LUTERRA ถือกำเนิดขึ้นจากนวัตกรรมและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อขับเคลื่อนความสำเร็จสูงสุดให้แก่ลูกค้า

มิวนิก, 15 กรกฎาคม 2569 /PRNewswire/ -- เมื่อเดือนที่ผ่านมา Huawei ได้เปิดตัว LUTERRA ภายในงาน Intersolar Europe ที่ประเทศเยอรมนี ในบทความนี้ Steve Zheng ประธานธุรกิจ Smart ESS Business ของ Huawei Digital Power ได้อธิบายถึงวิธีที่ Huawei สามารถสร้างโซลูชันระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (ESS) ที่ติดตั้งได้ง่าย พร้อมมอบประสิทธิภาพระดับแนวหน้าของอุตสาหกรรม และรองรับการทำงานแบบ Grid-Forming (GFM) ได้ในระดับโรงไฟฟ้า

เทคโนโลยี Grid-Forming ของ Huawei ได้รับการพิสูจน์แล้วจากการใช้งานจริงในภาคสนาม หนึ่งในตัวอย่างคือโครงการไมโครกริดพลังงานหมุนเวียน 100% ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก ณ โครงการพัฒนาแหล่งท่องเที่ยวรีสอร์ต The Red Sea ในประเทศซาอุดีอาระเบีย โครงการดังกล่าวเปิดดำเนินงานอย่างมีเสถียรภาพต่อเนื่องมานานกว่า 2 ปี แสดงให้เห็นว่าการประสานการทำงานของทรัพยากรพลังงานแบบ GFM จากหลายพื้นที่ สามารถดำเนินการได้จริงในระดับกิกะวัตต์ชั่วโมง

แม้จะมีโครงการไม่มากนักที่มีขนาดใหญ่เทียบเท่าระบบโซลาร์ PV ขนาด 400 เมกะวัตต์ และระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ความจุ 1.3 กิกะวัตต์ชั่วโมง ที่ติดตั้งในซาอุดีอาระเบีย แต่เทคโนโลยีของ Huawei ก็สามารถช่วยเพิ่มรายได้ เพิ่มปริมาณพลังงานที่ใช้งานได้จริง และผสานการทำงานร่วมกับระบบโซลาร์เซลล์ได้อย่างไร้รอยต่อสำหรับลูกค้าทุกราย

Steve Zheng กล่าวว่า คุณสมบัติเด่นต่าง ๆ เช่น ประสิทธิภาพรอบการชาร์จ-คายประจุ (RTE) ที่อยู่ในระดับแนวหน้าของอุตสาหกรรม การควบคุมสถานะการชาร์จ (State of Charge: SOC) ที่มีความแม่นยำสูง และการเพิ่มประสิทธิภาพตั้งแต่ระดับเซลล์ถึงแพ็กแบตเตอรี่ ล้วนเกิดขึ้นจากการบูรณาการองค์ความรู้ในหลากหลายสาขา "โดยครอบคลุมทั้งเคมีไฟฟ้า วิศวกรรมไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ อุณหพลศาสตร์ เทคโนโลยีการควบคุม และเทคโนโลยีการคาดการณ์"

"Huawei ควบคุมการทำงานของโซลูชันโดยรวมได้อย่างครบวงจร ทำให้สามารถบรรลุประสิทธิภาพ 93.1% ที่ด้านแรงดันต่ำของระบบ PCS ภายใต้อุณหภูมิแวดล้อม 25°C ขณะที่ความแม่นยำของค่า SOC อยู่ที่ระดับ 2.5% ในช่วงปลายทั้งสองด้านของช่วงการทำงาน และ 3% ในช่วงแรงดันคงตัว (plateau)" Zheng กล่าว

การออกแบบแบบบูรณาการครอบคลุมการจัดการอุณหภูมิของแบตเตอรี่ตั้งแต่ระดับเซลล์จนถึงแพ็กแบบครบวงจร ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว และสถาปัตยกรรมการสวิตช์แรงดันสูงที่ใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์ (Silicon Carbide: SiC) ส่งผลให้ระบบมีข้อได้เปรียบด้านสมรรถนะที่โดดเด่นสำหรับการประยุกต์ใช้ระบบกักเก็บพลังงานระยะยาว (LDES) เมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์อื่นในตลาด

"เรายังคงยึดมั่นในแนวทางสถาปัตยกรรมแบบ string โดยติดตั้งตัวปรับประสิทธิภาพ (optimiser) สำหรับแบตเตอรี่แต่ละแพ็ก และตัวควบคุม (controller) สำหรับแต่ละแร็ก วิธีการบริหารจัดการที่ละเอียดและมีประสิทธิภาพนี้ช่วยแก้ปัญหาความไม่สม่ำเสมอทางเคมีไฟฟ้า โดยเฉพาะความไม่สม่ำเสมอตลอดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่" Zheng อธิบาย

"ในโซลูชันรุ่นใหม่ของเรา แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ถูกยกระดับเป็น 1000V AC เป็นครั้งแรก โดยอาศัยอุปกรณ์ SiC ส่งผลให้สามารถลดการสูญเสียของระบบและเพิ่มประสิทธิภาพได้ เทคโนโลยีระบายความร้อนอัจฉริยะแบบกระจายที่เป็นเอกสิทธิ์ของเรา ช่วยเพิ่มพื้นที่ในการระบายความร้อน นอกจากนี้ ค่า RTE ที่สูง ความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ที่ดี ระดับ SOC ที่สูง และความพร้อมใช้งานของระบบในระดับสูง ยังช่วยเพิ่มปริมาณพลังงานที่ระบบสามารถรับและจ่ายได้มากกว่า 10% เมื่อเทียบกับโซลูชันแบบดั้งเดิม"

แม้เทคโนโลยีภายในจะมีความซับซ้อน แต่ Steve Zheng กล่าวว่า ระบบได้รับการออกแบบให้ติดตั้งและขนส่งได้อย่างเรียบง่ายที่สุด ตัวอย่างเช่น สำหรับโรงไฟฟ้า BESS ขนาด 1GWh แพลตฟอร์ม LUTERRA Smart String Grid-Forming ESS Platform สามารถลดระยะเวลาการส่งมอบได้อย่างน้อย 30% ลดต้นทุนระบบประกอบ (Balance of Plant: BOP) ได้อย่างน้อย 20% และลดพื้นที่ติดตั้งลงได้ 1 ตารางเมตรต่อความจุที่ติดตั้งทุก 1 เมกะวัตต์ชั่วโมง (MWh) เมื่อเทียบกับโซลูชันแบบเดิม

Zheng กล่าวว่า ผลลัพธ์ดังกล่าวเกิดขึ้นได้จากสถาปัตยกรรม Through-Busbar Architecture ที่ Huawei จดสิทธิบัตร ซึ่งช่วยให้การติดตั้งมีความยืดหยุ่น รองรับการขยายความจุของระบบในอนาคต และการปรับอัตรา C-rate สำหรับการชาร์จและคายประจุให้เหมาะสมได้ตลอดอายุการใช้งานของโครงการ

เทคโนโลยี Grid-forming เพื่อเสริมเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยอินเวอร์เตอร์

ผู้อ่านประจำของ Energy-Storage.news คงทราบดีว่า เทคโนโลยี Grid-Forming และการประยุกต์ใช้งานที่เกี่ยวข้องได้รับความสำคัญเพิ่มขึ้นอย่างมากในการเสริมสร้างเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าทั่วโลก

ในอดีต ความถี่และแรงดันไฟฟ้าของระบบโครงข่ายไฟฟ้าเกิดขึ้นโดยธรรมชาติจากมวลหมุนของกังหันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน อย่างไรก็ตาม เมื่อแหล่งผลิตไฟฟ้าเหล่านี้ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเริ่มทยอยถูกทดแทน หรือมีสัดส่วนลดลงเมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานหมุนเวียนแบบแปรผัน (VRE) จึงเกิดความท้าทายใหม่ ๆ ในการรักษาเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าขึ้น

โชคดีที่อินเวอร์เตอร์ซึ่งมาพร้อมความสามารถแบบ GFM สามารถทำหน้าที่ชดเชยได้ โดยให้ทั้งความเฉื่อยของระบบ ค่ากำลังลัดวงจร (SCR) และคุณสมบัติสำคัญอื่น ๆ เช่น ความสามารถในการสตาร์ทระบบไฟฟ้าจากภาวะดับทั้งระบบ (black start) ได้ นอกจากนี้ GFM ยังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประยุกต์ใช้กับระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (BESS) และในปัจจุบัน หลายประเทศและภูมิภาค เช่น สหราชอาณาจักร ออสเตรเลีย และจีน กำลังเร่งนำแหล่งทรัพยากรไฟฟ้าที่รองรับการทำงานแบบ Grid-forming มาใช้งานอย่างต่อเนื่อง

ในยุโรป ผู้ให้บริการระบบส่งไฟฟ้า (TSO) ทั้งสี่รายของเยอรมนี ได้เปิดตัวตลาดบริการด้านความเฉื่อยของระบบในระยะยาวเมื่อต้นปีที่ผ่านมา โดยระบบ BESS ที่รองรับการทำงานแบบ GFM มีคุณสมบัติเข้าร่วมให้บริการในตลาดดังกล่าวได้ ขณะเดียวกัน ENTSO-E ซึ่งเป็นสมาคมผู้ดำเนินการระบบส่งไฟฟ้าของ 36 ประเทศในยุโรป ได้จัดทำร่างแนวทางด้านเทคนิคที่กำหนดข้อกำหนดสำหรับเทคโนโลยี Grid-forming แล้ว

"เทคโนโลยี Grid-Forming ถือเป็นกุญแจสำคัญในการรักษาเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าที่รองรับพลังงานหมุนเวียนในสัดส่วนสูง เทคโนโลยีนี้ได้พัฒนาจากระดับอุปกรณ์เดี่ยว ไปสู่ระดับอาเรย์ (Array) และระดับโรงไฟฟ้า" Steve Zheng กล่าว

Huawei ได้กำหนดคุณสมบัติหลัก 6 ประการของเทคโนโลยี Grid-forming ได้แก่ การสร้างความเฉื่อยของระบบ การสนับสนุนระดับกำลังลัดวงจร การควบคุมความถี่ขั้นปฐมภูมิ การลดการแกว่งของกำลังไฟฟ้า ความสามารถในการสตาร์ทระบบไฟฟ้าจากภาวะดับทั้งระบบ และการสลับการทำงานระหว่างโหมดเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าและโหมดอิสระในรูปแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสมือน (Virtual Synchronous Generator: VSG)

"เราเชื่อว่าความก้าวหน้าของเทคโนโลยี Grid-Forming ในระดับโรงไฟฟ้า เป็นปัจจัยสำคัญอย่างยิ่ง" Zheng กล่าว

ยกตัวอย่างได้จากโรงไฟฟ้า BESS ขนาด 100 เมกะวัตต์ ซึ่งจะมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังหลายพันตัวที่ต้องทำงานในโหมด GFM

"การทำให้อุปกรณ์ทั้งหมดเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อรักษาเสถียรภาพของระบบไฟฟ้า ผ่านการประสานการทำงานของทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ถือเป็นความท้าทายทางเทคนิคอย่างมาก" Zheng กล่าว พร้อมอ้างอิงถึงโครงการ The Red Sea เป็นตัวอย่าง

นอกจากนั้น เทคโนโลยีของ Huawei ยังถูกนำไปใช้ในโครงการ Grid-Forming ขนาดใหญ่อีกหลายประเทศ ได้แก่ เยอรมนี บัลแกเรีย ฟิลิปปินส์ และจีน

กลยุทธ์การพัฒนาโรดแมปผลิตภัณฑ์ของ Huawei มุ่งเน้นการเพิ่มประสิทธิภาพในระดับอาเรย์และระดับระบบ

Huawei ได้พัฒนาโซลูชันระบบกักเก็บพลังงานแบบ GFM ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในอุตสาหกรรม โดยได้รับการออกแบบให้เหมาะสมกับ BOP ในระดับระบบ เบื้องหลังกลยุทธ์การพัฒนาผลิตภัณฑ์ดังกล่าว คือการมุ่งเน้นไม่เพียงแต่ความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าและพลังงานของตู้ BESS เพียงตู้เดียว แต่ให้ความสำคัญกับความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าและพลังงานของทั้งชุดอาเรย์หรือทั้งโรงไฟฟ้าเป็นหลัก

"โรงไฟฟ้าจะมีประสิทธิภาพสูงสุดได้ ก็ต่อเมื่อชุดระบบทั้งหมดได้รับการออกแบบและทำงานอย่างเหมาะสมที่สุด ทั้งนี้ คอนเทนเนอร์เพียงหนึ่งตู้ไม่ใช่ระบบกักเก็บพลังงานที่สมบูรณ์ เช่นเดียวกับเซลล์แบตเตอรี่เพียงอย่างเดียวก็ยังไม่อาจเรียกได้ว่าเป็นระบบกักเก็บพลังงาน" Zheng กล่าว

"ดังนั้น ในการออกแบบและวางแผนโซลูชันของเรา เราจึงถือให้แต่ละอาเรย์เป็นหน่วยพื้นฐานของระบบ แทนที่จะมุ่งเพิ่มความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าในตู้เดี่ยวเพียงอย่างเดียว"

การออกแบบของ Smart String Grid-Forming ESS Platform ใช้แพลตฟอร์มแรงดันสูง 1000Vac แบบสองขั้น (Dual-Stage) ระบบกักเก็บพลังงานแบบ Grid-Forming นี้สามารถแก้ไขความท้าทายสำคัญในการดำเนินงานของระบบกักเก็บพลังงานฝั่งโครงข่ายไฟฟ้า (FTM) ทั้งในโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนระดับสาธารณูปโภค และระบบกักเก็บพลังงานสำหรับภาคพาณิชย์และอุตสาหกรรม (C&I) แม้ว่าระบบไฟฟ้าจะสร้างข้อกำหนดให้แก่สินทรัพย์ด้านการกักเก็บพลังงานด้านการสนับสนุนโครงข่ายที่เข้มงวดมากขึ้นเรื่อย ๆ

Steve Zheng กล่าวกับเราว่า "ในด้านสถาปัตยกรรม เราเชื่อว่าโซลูชันแบบสองขั้นนี้มีความปลอดภัยต่อระบบไฟฟ้าที่เหนือกว่าโซลูชันแบบขั้นเดียวแบบเดิม"

ประการแรก ภายใต้สภาวะการทำงานแบบ High-Voltage Ride-Through (HVRT) จะเกิดกระแสไฟกระชากไหลย้อนกลับไปมาระหว่างระบบไฟฟ้าและ PCS โดยเฉพาะเมื่อ SOC ของแบตเตอรี่อยู่ในระดับต่ำ ซึ่งอาจทำให้ฉนวนของแบตเตอรี่เสียหาย หรือแม้กระทั่งก่อให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยที่ร้ายแรงได้

ประการที่สอง ในระหว่างสภาวะ Low-Voltage Ride-Through (LVRT) ระบบจำเป็นต้องสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าจริงได้ในระดับคงที่ เพื่อช่วยให้ระบบไฟฟ้าฟื้นตัวกลับสู่ภาวะปกติได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งไม่สามารถพบข้อได้เปรียบเหล่านี้ได้ในสถาปัตยกรรมแบบขั้นเดียว"

SOURCE Huawei