การคิดค่า Maximum Demand

Maximum Demand หรือ Peak Demand คือค่าความต้องการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยสูงสุด Demand ในรอบของเดือนนั้นหรือรอบบิลนั้นๆ

การคิดค่า Maximum Demand นั้นคิดมาจากการเปรียบเทียบค่า Demand ในแต่ละ Interval (ในประเทศไทยจะใช้ interval ที่ 15 นาที) หากใน Interval ไหนมีค่ามากก็จะกลายเป็นค่า Maximum Demand แล้วทำการเปรียบเทียบแต่ละ Interval ไปเรื่อยๆ จนถึง Interval สุดท้ายของเดือนหรือของรอบบิลนั้นแล้วบันทึกลงไปในบิลค่าไฟ หลังจากนั้นจึงทำการ reset ค่า Maximum Demand ให้เป็น 0 เพื่อที่จะคำนวณเปรียบเทียบค่า Demand ในรอบเดือนหรือบิลใหม่ต่อไป

ตัวอย่างการเปรียบเทียบ Demand แต่ละ interval เพื่อนำมาคิดเป็นค่า Maximum Demand

ตัวอย่าง ค่า Maximum Demand ที่ทางการไฟฟ้านำมาคิดเงินจากผู้ใช้งาน การคิดค่าไฟฟ้าจาก กิจการขนาดกลางจากการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (PEA)

การคำนวณค่าความต้องการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ย Block Demand

เราสามารถคำนวณ Demand หรือ ความต้องการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ย ได้จากค่าพลังงานจากสูตรนี้

Demand = Energy x (60 ÷ Demand interval)

โดย
Demand คือ ความต้องการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ย มีหน่วยเป็น W หรือ var
Energy คือ พลังงาน มีหน่วยเป็น Wh ในกรณีที่หา Demand W และจะเป็น varh ในกรณีที่หาค่า Demand var
Demand interval คือค่า Block เวลาที่ใช้ในการเฉลี่ย มีหน่วยเป็นนาที (ใช้ 15 นาที สำหรับประเทศไทย)

เราจะคิดค่า Demand จะมีการคำนวณค่าใหม่ทุกๆนาทีที่ครบตาม Demand Interval
หาก Demand interval คือ 15 นาทีเราก็จะคิด Demand Interval ที่นาทีที่ 00, 15, 30, 45
เช่นเวลา 00:00, 00:15, 00:30, 00:45, 01:00, 01:15, … ไปเรื่อยๆ

ตัวอย่าง ในการคำนวณค่า Demand W
ในช่วงเวลา 9:00 ถึง 9:05 มีการใช้ไฟฟ้า ที่ 230V 20A ก็จะได้ค่า Active Power = 4,600 และ Active Energy = 383.33 Wh
ในฃ่วงเวลา 9:05 ถึง 9:10 มีการใช้ ไฟฟ้า ที่ 230V 40A ก็จะได้ค่า Active Power = 9,200 และ Active Energy = 766.67 Wh
ในช่วงเวลา 9:10 ถึง 9:15 มีการใช้ ไฟฟ้า ที่ 230V 30A ก็จะได้ค่า Active Power = 6,900 และ Active Energy = 575 Wh
ดังนั้นเราจะได้ Active Energy ผลรวมจะได้ 1,725 Wh = 383.33 + 766.67 + 575
เมื่อคำนวณ Demand จะได้ 6,900 W = 1,725 x (60 ÷ 15)

และเมื่อเอามาพลอตกราฟก็จะได้กราฟดังรูป จะสังเกตว่า Instantaneous power จะเป็นกราฟที่เรียบเนื่องจากเราสมมติให้มีการใช้งานที่คงที่

แต่ในการใช้งานจริงๆแล้ว ค่า Instantaneous Power อาจจะไม่คงที่ ดังรูปนี้

จากตัวอย่างผลลัพธ์ที่เราคำนวณได้นั้นหมายความว่า ใน 15 นาทีนี้เรามีความต้องการใช้กำลังโดยเฉลี่ยเท่ากับ 6,900 W

และใน Demand var ก็จะมีการคำนวณเช่นเดียวกันเพียงแต่เปลี่ยนจาก Active Power และ Active Energy มาเป็น Reactive Power และ Reactive Energy แทน

ซึ่งวิธีการคำนวณค่า Demand แบบนี้เราเรียกได้ว่าเป็นการคำนวณค่า Demand แบบ Block Demand นั้นเอง

การคิดค่าไฟฟ้าแบบ TOU คืออะไร

TOU ย่อมาจาก Time of Use หรือ อัตราตามช่วงเวลาของการใช้งาน
ตัวอย่างการคิดค่าไฟฟ้าแบบ TOU ตามการใช้งาน ของ การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค PEA

PEA_TOU

จะเห็นว่า Peak หรือ On Peak คือช่วงเวลาทำงาน ที่มีความต้องการใช้งานไฟฟ้าที่มาก ส่วน Off peak นั้นจะอยู่ในช่วงกลางคืนและวันหยุดที่มีการใช้งานไฟฟ้าที่น้อยกว่าช่วง On peak ซึ่งใน 1 วัน จะมี On Peak และ Off peak หรือเราเรียกกันว่า มีการคิดค่าไฟฟ้าแบบ TOU 2 rate หรือ 2 อัตรานั้นเอง

ที่สำคัญก็คือถ้าเราใช้ไฟฟ้าในช่วง On peak เราก็จะเสียค่าไฟมากกว่าใช้ไฟฟ้าในช่วง off peak เนื่องจากการไฟฟ้าต้องผลิตไฟฟ้าเพื่อให้ทันต่อความต้องการใช้งานที่มีอยู่มาก เช่นจากที่ใช้ โรงไฟฟ้า 10 โรง ก็ต้องเพิ่มกำลังการผลิตเป็น 20 โรงเป็นต้น

ดังนั้นหากธุรกิจไหนที่ต้องการใช้ไฟฟ้าที่มากก็มักจะหลีกเลี่ยงไปใช้งานในช่วง Off peak แทน เพื่อประหยัดค่าไฟ เช่น ในการผลิตน้ำแข็งของโรงน้ำแข็งต่างๆจะเลี่ยงไปผลิตในช่วงเวลา Off peak

TOU กับ TOD ต่างกันยังไง

Elster_Type_R15_electricity_meter
การคิดค่าไฟ โดย TOU และ TOD นั้นแตกต่างกัน ที่การแบ่งเวลาในการคิดช่วงเวลา มาดูตัวอย่างการแบ่ง ช่วงเวลา ของ TOU และ TOD กันก่อน

ตัวอย่าง อัตราตามช่วงเวลาการใช้งาน Time of use หรือเรียกย่อๆว่า TOU
09:00 – 22:00 ของวันจันทร์ ถึง ศุกร์ เป็น ช่วง On peak
22:00 – 09:00 ของวันจันทร์ ถึง ศุกร์ เป็น ช่วง Off peak
วันเสาร์ – อาทิตย์ และวันหยุด ทั้งวัน เป็น Off peak

ตัวอย่าง อัตราตามช่วงเวลาของวัน Time of day หรือเรียกย่อๆว่า TOD
18:30 – 21:30 ของทุกวัน เป็น ช่วง On peak
08:00 – 18:30 น. ของทุกวัน เป็นช่วง Partial peak
21:30 – 08:00 น. ของทุกวัน เป็นช่วง Off peak

เราจะสังเกตเห็นว่า TOD นั้นแบ่งตามช่วงเวลาของวัน แบ่งเหมือนๆกันทุกวัน เราจึงเรียกว่า time of day
ส่วน TOU นั้นจะแบ่งตามการใช้งานของวันนั้นๆ ไม่เหมือนกันในแต่ละวัน(วันธรรมดา และ วันหยุด) เราจึงเรียกว่า time of use
และนี้ก็เป็นข้อแตกต่างระหว่าง Time of use (TOU) และ Time of day (TOD) นั้นเอง

การไฟฟ้าในประเทศไทย MEA vs PEA vs EGAT

การไฟฟ้าในประเทศไทยสามารถแบ่งได้เป็นหน่วยงานใหญ่ ได้ ทั้งหมด 3 หน่วยงานคือ

การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค Provincial Electricity Authority
ตัวย่อคือ PEA หรือ กฟภ
PEAlogo

การไฟฟ้านครหลวง Metropolitan Electricity Authority
ตัวย่อคือ MEA หรือ กฟน.
mealogo

การไฟฟ้าฝ่ายผลิต Electricity Generating Authority of Thailand
ตัวย่อคือ EGAT กฟผ.
EGATlogo

ทั้งหมดเป็นรัฐวิสาหกิจแบ่งหน้าที่กันทำงานรับผิดชอบดังนี้
การไฟฟ้านครหลวงและการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคแบ่งคือ พื้นที่ให้บริการแยกกันดูแล โดยพื้นที่ให้บริการของการไฟฟ้านครหลวง MEA คือ กรุงเทพ สมุทรปราการ นนทบุรี
MEAmap

นอกเหนือจากพื้นที่ให้บริการของการไฟฟ้านครหลวง MEA ก็จะเป็นพื้นที่ให้บริการของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค PEA ก็คือตามต่างจังหวัดนั้นเอง

ส่วน การไฟฟ้าฝ่ายผลิต กฝผ EGAT ก็จะมีหน้าที่ดูแลเรื่องโรงงานไฟฟ้าและการผลิตกระแสไฟฟ้าแล้วขายแก่ การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค และ การไฟฟ้านครหลวง อีกทีหนึ่ง ตัวอย่างบริษัทที่ควบคุมโรงงานไฟฟ้าในเครือ กฟผ. เช่น EGCO, ECAP, RATCH

เว็บไซต์ที่ให้บริการข้อมูลเพิ่มเติมของแต่หน่วยงาน
การไฟฟ้านครหลวง www.mea.or.th
การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค www.pea.co.th
การไฟฟ้าฝ่ายผลิต www.egat.co.th

ทำความเข้าใจกับพลังงานไฟฟ้า vs กำลังไฟฟ้า

Wind_power_plants_in_Xinjiang%2C_China

เวลาการไฟฟ้าคิดค่าไฟจะคิดจากพลังงานไฟฟ้าที่เราใช้งานไปว่าแต่พลังงานไฟฟ้าที่ว่าเขาคิดยังไงมีนิยามอย่างไรนะ

ถ้าเราจะเปรียบเทียบพลังงานก็เปรียบเสมือนเหมือนพลังงานนั้นเป็นจำนวนน้ำที่ไหลออกมาจากก๊อกน้ำ หากเราเปิดวาวน้ำจากก๊อกน้ำแรงก็เปรียบเสมือนกำลังไฟฟ้า เปิดแรงก็มีน้ำไหลออกมาจำนวนมาก(กำลังไฟฟ้ามากก็กินพลังงานมากนั้นเอง) จากการเปรียบเทียบสังเกตให้ดีว่ากำลังไฟฟ้ากับพลังงานไฟฟ้านั้นแตกต่างกัน

โดยเราสามารถนิยามพลังงานไฟฟ้าได้ว่า พลังงานไฟฟ้าคือกำลังไฟฟ้าที่สะสมในช่วงเวลาหนึ่ง

มาดูนิยามของกำลังไฟฟ้ากันก่อน โดยเราสามารถเขียนเป็นสมการได้ว่า W = Ws = J/s
โดย W คือ Watt วัตต์ หมายถึงพลังงานที่ปล่อยออกมาในเวลา 1 วินาที โดย พลังงาน 1 Joule จูล ซึ่งจะเทียบเท่ากับการยกของหนัก 1 กิโลกรัมขึ้นสูง 10 เซนติเมตร (นิยามของ Joule คือ นิวตัน-เมตร)

โดยการวัดพลังงานไฟฟ้าจะวัดเป็นหน่วย kWh หรือที่การไฟฟ้าเรียกว่า หน่วย โดย 1 หน่วยก็คือ 1 kWh หรือเท่ากับ 1000 Wh

จากที่ว่า พลังงานไฟฟ้าคือกำลังไฟฟ้าที่สะสมในช่วงเวลาหนึ่ง
เราสามารถแปลงจากกำลังไฟฟ้า ไปเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ (Ws ไปเป็น Wh) ได้โดย
1÷ (60 x 60) hr = 1s
Wh = Ws ÷ 3600

ตัวอย่าง การคิดพลังงานไฟฟ้าจากกำลังไฟฟ้า

เตารีด 1600 W

philips-gc1930-org-01

IMG_20160222_083908450

W-> Wh = 1600 ÷ 3600 = 0.44 Wh ต่อ 1วินาที (1วินาทีใช้พลังงานไป 0.44 Wh)
ถ้าใช้เตารีดขนาดกำลังไฟฟ้า 1600 W ก็จะกินพลังงานไฟฟ้าใน 1 ชั่วโมงจะเท่ากับ 1600 Wh หรือ 1600 ÷ 1000 = 1.6 kWh หรือ 1.6 หน่วยนั้นเอง

หากค่าไฟหน่วยละ 3 บาท ก็จะต้องจ่ายเงินไป 1.6 x 3 = 4.8 บาท ถ้าใช้เป็นเวลา 1 ชั่วโมง

จะเห็นได้ว่าพลังงานไฟฟ้า vs กำลังไฟฟ้านั้นแตกต่างกันแต่มีความสัมพันธ์กัน หากกำลังไฟฟ้ามีค่ามากก็จะกินพลังงานมากทำให้เราต้องเสียค่าใช้จ่ายไปจำนวนมากนั้นเอง

THD คืออะไร คำนวณอย่างไงนะ?

ค่า Total Harmonic Distortion (THD) เป็นค่าบ่งบอกว่าในระบบมี Harmonics อยู่มากน้อยแค่ไหน
โดยค่า THD ที่มีค่าน้อยจะดีกว่ามีค่ามาก (0 หรือ 0% หมายถึงไม่มี Harmonics และ 1.0 หรือ 100% มี Harmonics สูงสุด)

งานทางด้านเกี่ยวกับอุปกรณ์ทางด้านเสียง การที่ THD มีค่าน้อยหมายความว่า อุปกรณ์นั้นมีความแม่นยำ มี noise รบกวนน้อย ทำให้เสียงมีคุณภาพดี คมชัด

ในด้าน Power การที่ THD มีค่าน้อยหมายความว่า ระบบมีความสูญเสียที่เกิดจาก Harmonic น้อย ความร้อนเกิดขึ้นน้อย ซึ่งส่งผลดีต่อระบบ

เราสามารถนิยาม THD ของแรงดัน และ กระแส ได้จาก สมการคำนวณ THD ซึ่งมีใช้กัน 2 แบบคือ

1.)คำนวณ THD แบบ IEC standard
นิยาม THD จาก IEC บอกไว้ว่า Total harmonic distortion, THD (abbreviation) :
the ratio of the rms value of the harmonic content of an alternating quantity to the rms value of the fundamental component of the quantity

VthdIEC

โดย
Vh คือ Voltage RMS Harmonic order ต่างๆเริ่มตั้ง แต่ Order 2 ไปถึง n
V1 คือ Voltage RMS fundamental หรือ V order ที่1 (ไม่มี Harmonics)
h คือ order ของ Harmonics มีค่าตั้งแต่ order 2 เป็นต้นไป (h≥2)

IthdIEC

โดย
Ih คือ Current RMS Harmonic order ต่างๆเริ่มตั้ง แต่ Order 2 ไปถึง n
I1 คือ Current RMS fundamental หรือ V order ที่1 (ไม่มี Harmonics)
h คือ order ของ Harmonics มีค่าตั้งแต่ order 2 เป็นต้นไป (h≥2)

จะเห็นได้ว่าจะมีโอกาสที่ THD จะมีค่าเกิน 100% (Harmonics รวมกันแล้วมากกว่า fundamental order 1)

2.) คำนวณ thd แบบ RMS (ใช้ตัวย่อ thd ตัวเล็กทั้งหมด)

thdRMS

โดย
V คือ Voltage RMS ที่มีพวกรวมของ Harmonics และ Fundamental order
I คือ Current RMS ที่มีพวกรวมของ Harmonics และ Fundamental order
จะเห็นได้ว่าจะไม่มีโอกาสที่ THD จะมีค่าเกิน 1.0 หรือ 100% มากที่สุดก็คือ 1.0 หรือ 100% เพราะ ค่า RMS ที่เป็นตัวหารจะมีค่าสูงสุดซึ่งเป็นค่าที่มีผลรวมของ Harmonics ทุก Order นั้นเอง

จะเห็นว่า THD จะคำนวณออกมาได้เป็นอัตราส่วน แต่ว่าส่วนใหญ่นิยมบอกค่าเป็นร้อยละเปอร์เซ็นต์ ส่วนวิธีคำนวณจะนิยมคำนวณตามนิยามแบบมาตรฐาน IEC กัน

ตัวอย่างการคำนวณ THD (IEC)
ถ้าในระบบมีค่า Harmonic ของ Current ดังนี้
Fundamental current = 100 A
5th Harmonic component = 20 A
7th Harmonic component = 12 A

ITHDex

จะได้ว่า Current THD เท่ากับ 0.23 หรือ 23%.

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับ Demand ค่าความต้องการใช้กำลังไฟฟ้า

Demand คือการวัดความต้องการใช้พลังงาน (กำลังงาน) ในระหว่างช่วงเวลาที่เรากำหนด สามารถนำไปใช้ในการคิดคำนวณการคิดเงินจากผู้ใช้ไฟฟ้า รวมไปถึงจุดประสงค์ที่สำคัญก็คือการสามารถคำนวณและคาดคการณ์กำลังการผลิตไฟฟ้าได้
โดยทั่วไปการคำนวณค่า Demand จะคำนวณจาก ค่าความแตกต่างระหว่างการใช้งงานพลังงาน ณ เวลา แต่ละจุด ดังสมการด้านล่างนี้

fomula1

โดย D คือ Demand, E คือ พลังงงาน, t คือเวลา

มีวิธีคิดคำนวณอยู่ 2แบบ นั้นคือ
1. Block demand
เป็นการคำนวณค่า Demand ระบุการคำนวณในระยะช่วงเวลาที่กำหนดหรือ Demand interval ซึ่ง Demand interval กำหนดเป็นช่วงระยะเวลาเช่น 10นาที (ยุโรปใช้งานกันที่ 10 นาที) 15 นาที (ส่วนใหญ่ใช้กันที่ 15 นาที, ประเทศไทยก็ใช้ ค่า Demand ที่ค่านี้)
เมื่อจบ Demand interval ของแต่ละ block ค่า Demand ก็จะไปเริ่มต้นนับใหม่ ในทุกๆครั้งที่ครบ interval ไปเรื่อยๆ ทำให้แต่ละ block นั้นมีค่า Demand อิสระต่อกัน
ตัวอย่าง Block Demand

block+demand

Demand interval = 15 นาที
ที่เวลา 12:00 Demand จะถูกเคลียร์เป็นค่า 0 แล้วเริ่มนับใหม่
ที่เวลา 12:15 Demand จะถูกเคลียร์เป็นค่า 0 แล้วเริ่มนับใหม่
ที่เวลา 12:30 Demand จะถูกเคลียร์เป็นค่า 0 แล้วเริ่มนับใหม่
ที่เวลา 12:45 Demand จะถูกเคลียร์เป็นค่า 0 แล้วเริ่มนับใหม่

2. Sliding demand หรือ rolling demand
การคำนวณแบบ Sliding demand หรือ rolling demand จะคำนวณต่างจากแบบ Block demand โดย sliding demand จะเป็นการคำนวณที่มีการอ้างอิงถึง Block ที่ผ่านมา ซึ่งเรียกว่า sub-interval เป็นตัวบอกถึงความถี่ในการอัพเดตข้อมูล และมี Main-interval จะทำการคำนวณโดยนำค่า sub-block ตัวที่เก่าที่สุดออกแล้วอัพเดตค่า sub-interval ใหม่เข้าไป ซึ่งจะทำให้ค่า Demand นั้นมีการ เฉลี่ยแบบ rolling นั้นเอง

ตัวอย่าง Sliding Demand

sliding+demand

ปัจจุบันนิยมใช้ การคำนวณแบบ Block demand ซึ่งจะมีความซับซ้อนน้อย ทำให้การคำนวณได้รวดเร็วและ ผู้ใช้งานเข้าใจได้ง่าย