วิธีการติดตั้งมิเตอร์วัดไฟแบบป้องกันการต่อกลับขั้ว (Zero-Export) ในระบบโซลาร์เซลล์ – คู่มือฉบับสมบูรณ์

การแนะนำ

เมื่อการนำเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) มาใช้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โครงการต่างๆ ก็ต้องเผชิญกับความท้าทายมากขึ้นข้อกำหนดการส่งออกเป็นศูนย์โดยทั่วไปแล้ว บริษัทผู้ให้บริการด้านไฟฟ้ามักห้ามไม่ให้พลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินไหลกลับเข้าสู่ระบบสายส่ง โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีหม้อแปลงไฟฟ้าอิ่มตัว กรรมสิทธิ์ในการเชื่อมต่อกับระบบสายส่งไม่ชัดเจน หรือมีกฎระเบียบด้านคุณภาพไฟฟ้าที่เข้มงวด คู่มือนี้จะอธิบายวิธีการติดตั้งมิเตอร์วัดพลังงานแบบป้องกันการไหลย้อนกลับ (ส่งออกเป็นศูนย์)รวมถึงโซลูชันหลักที่มีให้เลือก และการกำหนดค่าที่เหมาะสมสำหรับขนาดและการใช้งานระบบ PV ที่แตกต่างกัน

1. ข้อควรพิจารณาที่สำคัญก่อนการติดตั้ง

สถานการณ์บังคับสำหรับการส่งออกเป็นศูนย์

• ความอิ่มตัวของหม้อแปลงเมื่อหม้อแปลงไฟฟ้าในพื้นที่ทำงานที่กำลังการผลิตสูงอยู่แล้ว การจ่ายไฟย้อนกลับอาจทำให้เกิดการโอเวอร์โหลด การตัดวงจร หรือความเสียหายของอุปกรณ์ได้

• สำหรับใช้เองภายในองค์กรเท่านั้น (ไม่อนุญาตให้ส่งออกไประบบสายส่ง)โครงการที่ไม่ได้รับการอนุมัติให้ส่งพลังงานเข้าสู่ระบบสายส่งไฟฟ้าหลัก จะต้องใช้พลังงานที่ผลิตได้ทั้งหมดในพื้นที่นั้นๆ

• การป้องกันคุณภาพไฟฟ้าการจ่ายไฟย้อนกลับอาจทำให้เกิดส่วนประกอบกระแสตรง ฮาร์โมนิก หรือโหลดที่ไม่สมดุล ซึ่งส่งผลให้คุณภาพของระบบไฟฟ้าลดลง

รายการตรวจสอบก่อนการติดตั้ง

• ความเข้ากันได้ของอุปกรณ์ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากำลังไฟที่ระบุของมิเตอร์ตรงกับขนาดของระบบโซลาร์เซลล์ (เฟสเดียว ≤8kW, สามเฟส >8kW) ตรวจสอบการสื่อสารของอินเวอร์เตอร์ (RS485 หรือเทียบเท่า)

• สิ่งแวดล้อมสำหรับการติดตั้งภายนอกอาคาร ให้เตรียมตู้หรือกล่องกันฝน สำหรับระบบที่มีอินเวอร์เตอร์หลายตัว ให้วางแผนสำหรับการเดินสายบัส RS485 หรือตัวรวมสัญญาณข้อมูลอีเธอร์เน็ต

• การปฏิบัติตามกฎระเบียบและความปลอดภัย: ยืนยันจุดเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้ากับผู้ให้บริการไฟฟ้า และตรวจสอบว่าช่วงโหลดตรงกับปริมาณการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ที่คาดการณ์ไว้

2. โซลูชันหลักที่ไม่ส่งออกสินค้า

วิธีแก้ปัญหาที่ 1: การจำกัดกำลังไฟผ่านการควบคุมอินเวอร์เตอร์

• หลักการมิเตอร์อัจฉริยะจะวัดทิศทางกระแสไฟฟ้าแบบเรียลไทม์ เมื่อตรวจพบการไหลย้อนกลับ มิเตอร์จะสื่อสารกับอินเวอร์เตอร์ผ่านทาง RS485 (หรือโปรโตคอลอื่นๆ) ซึ่งจะลดกำลังไฟฟ้าขาออกจนกระทั่งกำลังไฟฟ้าขาออกเท่ากับ 0

• กรณีศึกษาพื้นที่ที่มีหม้อแปลงไฟฟ้าหนาแน่น โครงการใช้ไฟฟ้าเองที่มีโหลดคงที่

• ข้อดี: เรียบง่าย ราคาประหยัด ตอบสนองรวดเร็ว ไม่จำเป็นต้องมีพื้นที่จัดเก็บ

วิธีแก้ปัญหาที่ 2: การดูดซับภาระหรือการบูรณาการระบบจัดเก็บพลังงาน

• หลักการมิเตอร์จะตรวจสอบกระแสไฟฟ้า ณ จุดเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า แทนที่จะจำกัดกำลังไฟฟ้าขาออกของอินเวอร์เตอร์ พลังงานส่วนเกินจะถูกส่งไปยังระบบจัดเก็บพลังงานหรืออุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ (เช่น เครื่องทำความร้อน อุปกรณ์อุตสาหกรรม)

• กรณีศึกษาโครงการที่มีภาระการใช้ไฟฟ้าผันผวนสูง หรือโครงการที่ให้ความสำคัญกับการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ให้สูงสุด

• ข้อดี: อินเวอร์เตอร์จะอยู่ในโหมด MPPT ตลอดเวลา พลังงานจะไม่สูญเปล่า ส่งผลให้ผลตอบแทนจากการลงทุนของระบบสูงขึ้น

3. รูปแบบการติดตั้งตามขนาดของระบบ

ระบบอินเวอร์เตอร์เดี่ยว (≤100 กิโลวัตต์)

• การกำหนดค่า: อินเวอร์เตอร์ 1 ตัว + มิเตอร์อัจฉริยะแบบสองทิศทาง 1 ตัว

• ตำแหน่งมิเตอร์: ระหว่างเอาต์พุต AC ของอินเวอร์เตอร์และเบรกเกอร์หลัก ไม่ควรต่อโหลดอื่นๆ ระหว่างนั้น

• ลำดับการเดินสายไฟ: อินเวอร์เตอร์ PV → หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า (ถ้าใช้) → มิเตอร์วัดพลังงานอัจฉริยะ → เบรกเกอร์หลัก → โหลดในพื้นที่ / โครงข่ายไฟฟ้า

• ตรรกะมิเตอร์จะวัดทิศทางและกำลังไฟฟ้า จากนั้นอินเวอร์เตอร์จะปรับเอาต์พุตให้ตรงกับโหลด

• ผลประโยชน์: เดินสายง่าย ต้นทุนต่ำ ตอบสนองรวดเร็ว

ระบบมัลติอินเวอร์เตอร์ (>100 กิโลวัตต์)

• การกำหนดค่า: อินเวอร์เตอร์หลายตัว + มิเตอร์วัดพลังงานอัจฉริยะ 1 ตัว + ตัวรวมข้อมูล 1 ตัว

• ตำแหน่งมิเตอร์: ณ จุดเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าส่วนกลาง (เอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์ทั้งหมดรวมกัน)

• การเดินสายไฟ: เอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์ → บัสบาร์ → มิเตอร์แบบสองทิศทาง → ตัวรวมข้อมูล → เบรกเกอร์หลัก → โครงข่ายไฟฟ้า/โหลด

• ตรรกะตัวรวบรวมข้อมูลจะรวบรวมข้อมูลจากมิเตอร์และกระจายคำสั่งไปยังอินเวอร์เตอร์แต่ละตัวตามสัดส่วน

• ผลประโยชน์: ปรับขนาดได้ ควบคุมจากส่วนกลาง ตั้งค่าพารามิเตอร์ได้อย่างยืดหยุ่น

4. การติดตั้งในโครงการประเภทต่างๆ

โครงการบริโภคเองเท่านั้น

• ความต้องการ: ไม่อนุญาตให้ส่งออกข้อมูลแบบตาราง

• ตำแหน่งมิเตอร์: ระหว่างเอาต์พุต AC ของอินเวอร์เตอร์และเบรกเกอร์โหลดในพื้นที่ ไม่มีการใช้สวิตช์เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า

• ตรวจสอบ: ทดสอบขณะผลิตกระแสไฟฟ้าเต็มกำลังโดยไม่มีโหลด — อินเวอร์เตอร์ควรลดกำลังไฟฟ้าลงเหลือศูนย์

โครงการอิ่มตัวของหม้อแปลงไฟฟ้า

• ความต้องการ: อนุญาตให้ต่อเข้ากับระบบไฟฟ้าหลักได้ แต่ห้ามต่อไฟย้อนกลับโดยเด็ดขาด

• ตำแหน่งมิเตอร์: ระหว่างเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์และเบรกเกอร์เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า

• ตรรกะหากตรวจพบกระแสไฟย้อนกลับ อินเวอร์เตอร์จะจำกัดกำลังไฟขาออก และเพื่อเป็นการสำรองข้อมูล เบรกเกอร์อาจตัดการทำงานเพื่อหลีกเลี่ยงความเครียดของหม้อแปลง

โครงการผลิตไฟฟ้าใช้เองแบบดั้งเดิมควบคู่กับการส่งออกไฟฟ้าสู่โครงข่าย

• ความต้องการ: อนุญาตให้ส่งออกได้ แต่มีข้อจำกัด

• การตั้งค่ามิเตอร์: มิเตอร์ป้องกันการต่อกลับสายติดตั้งแบบอนุกรมกับมิเตอร์วัดไฟแบบสองทิศทางของบริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้า

• ตรรกะ: มิเตอร์ป้องกันการไหลย้อนกลับจะป้องกันการส่งออก เฉพาะในกรณีที่มิเตอร์ไฟฟ้าขัดข้องเท่านั้น มิเตอร์ไฟฟ้าจึงจะบันทึกการป้อนเข้า

5. คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: มิเตอร์สามารถป้องกันการไหลย้อนกลับได้หรือไม่?
ไม่ใช่ครับ มิเตอร์จะวัดทิศทางของกระแสไฟฟ้าและรายงานผล ส่วนอินเวอร์เตอร์หรือตัวควบคุมจะดำเนินการตามคำสั่งนั้น

คำถามที่ 2: ระบบสามารถตอบสนองได้เร็วแค่ไหน?
โดยทั่วไปภายใน 1-2 วินาที ขึ้นอยู่กับความเร็วในการสื่อสารและเฟิร์มแวร์ของอินเวอร์เตอร์

คำถามที่ 3: จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเครือข่ายล้มเหลว?
การสื่อสารในพื้นที่ (RS485 หรือการควบคุมโดยตรง) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการป้องกันจะดำเนินต่อไปได้แม้ไม่มีอินเทอร์เน็ต

Q4: มิเตอร์เหล่านี้สามารถใช้ในระบบไฟฟ้าแบบแยกเฟส (120/240V) ได้หรือไม่?
ใช่แล้ว บางรุ่นได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับการใช้งานระบบไฟฟ้าแบบแยกเฟสที่ใช้ในอเมริกาเหนือ

บทสรุป

การปฏิบัติตามข้อกำหนดห้ามส่งออกพลังงานส่วนเกินกำลังกลายเป็นข้อบังคับในโครงการพลังงานแสงอาทิตย์หลายแห่ง โดยการติดตั้งมิเตอร์วัดพลังงานอัจฉริยะแบบป้องกันการต่อกลับขั้วในตำแหน่งที่เหมาะสม และบูรณาการเข้ากับอินเวอร์เตอร์ โหลดระบาย หรือระบบจัดเก็บพลังงานบริษัทรับเหมาก่อสร้างและผู้พัฒนาอสังหาริมทรัพย์ (EPCs), ผู้รับเหมา และผู้พัฒนาโครงการสามารถส่งมอบระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อถือได้และเป็นไปตามข้อกำหนด โซลูชันเหล่านี้ไม่เพียงแต่ปกป้องโครงข่ายไฟฟ้าแต่ก็เช่นกันเพิ่มการบริโภคเองและผลตอบแทนจากการลงทุนให้สูงสุดสำหรับผู้ใช้ปลายทาง