ชุดอุปกรณ์แรงดันสูงสำหรับโครงการขยายโครงข่ายไฟฟ้า

ความเข้าใจเกี่ยวกับชุดอุปกรณ์แรงดันสูงและบทบาทของมันในการขยายโครงข่ายไฟฟ้า

ชุดอุปกรณ์แรงดันสูงคืออะไร? ส่วนประกอบหลักและหน้าที่การทำงาน

ระบบ HVCS จัดการการส่งพลังงานไฟฟ้าแรงสูงที่มีค่าเกิน 110 กิโลโวลต์ผ่านโครงข่ายไฟฟ้า โดยทั่วไปจะประกอบด้วยชิ้นส่วนสำคัญหลายประการ ได้แก่ อุปกรณ์ GIS, เบรกเกอร์, หม้อแปลงไฟฟ้า รวมถึงรีเลย์ป้องกันต่างๆ ที่จัดวางตามความต้องการเฉพาะของเครือข่ายไฟฟ้า ในปัจจุบัน ระบบไฟฟ้าแรงสูงให้ความสำคัญอย่างมากกับการทำงานที่เชื่อถือได้ เนื่องจากวัสดุฉนวนที่ดีขึ้นและกลไกควบคุมความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น การติดตั้งส่วนใหญ่มีอายุการใช้งานนานกว่าสามทศวรรษก่อนที่จะต้องได้รับการซ่อมบำรุงครั้งใหญ่ ตามผลการวิจัยตลาดล่าสุดในปี 2024 บริษัทสาธารณูปโภคประมาณสี่ในห้ารายต้องการให้ระบบเหล่านี้มาพร้อมกับฟีเจอร์วินิจฉัยสถานะแบบเรียลไทม์ ซึ่งจะช่วยป้องกันการหยุดจ่ายไฟโดยไม่คาดคิดเมื่อมีการขยายโครงสร้างพื้นฐานของกริดไฟฟ้าที่มีอยู่ ซึ่งมีความสำคัญเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากความต้องการใช้ไฟฟ้ายังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง

การรวมเข้ากับระบบส่งไฟฟ้าแรงสูงพิเศษ (UHV) แบบ AC และ DC

ระบบซึ่งทำงานที่แรงดันสูงพิเศษเกิน 800 กิโลโวลต์กำลังเปลี่ยนวิธีการส่งไฟฟ้าข้ามระยะทางไกล ส่วนใหญ่ภูมิภาคต่างๆ พึ่งพาโครงข่าย UHV AC สำหรับการเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้า เนื่องจากมีต้นทุนการก่อสร้างเริ่มต้นที่ต่ำกว่า แต่เมื่อพิจารณาถึงการส่งพลังงานระหว่างประเทศในระยะทางไกลมาก เช่น มากกว่า 1,000 กิโลเมตร เทคโนโลยี HVDC จะสูญเสียพลังงานน้อยกว่าประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ การต่างกันนี้มีความสำคัญอย่างมากต่อการดำเนินงานในระดับใหญ่ มองไปข้างหน้า ตลาดของชิ้นส่วนที่ใช้ในระบบแรงดันสูงเหล่านี้คาดว่าจะขยายตัวอย่างรวดเร็ว อุตสาหกรรมคาดการณ์ว่าจะเติบโตเฉลี่ยปีละประมาณ 8.9% จนถึงปี 2030 เนื่องจากประเทศต่างๆ เร่งผลักดันการผสานแหล่งพลังงานหมุนเวียนเข้ากับเครือข่ายไฟฟ้าของตน

การประยุกต์ใช้งานหลักในโครงสร้างพื้นฐานกริดไฟฟ้าสมัยใหม่

• เส้นทางพลังงานหมุนเวียนที่เชื่อมต่อฟาร์มลมนอกชายฝั่งกับศูนย์กลางเมือง
• เครือข่ายการส่งใต้ดินในเขตเมืองที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่
• ตัวเชื่อมข้ามพรมแดนที่อำนวยความสะดวกในการแบ่งปันพลังงานระหว่างประเทศ

แนวโน้มตลาด: การเติบโตของตลาดสวิตช์เกียร์แรงสูงทั่วโลกที่ขับเคลื่อนโดยการขยายโครงข่ายไฟฟ้า

ส่วนของสวิตช์เกียร์แรงสูงคิดเป็น 62% ของงบประมาณการจัดซื้อ HVCS ทั้งหมด โดยการติดตั้ง GIS เติบโตขึ้น 15% ต่อปีนับตั้งแต่ปี 2020 การเติบโตอย่างรวดเร็วนี้สอดคล้องกับการลงทุนในโครงข่ายไฟฟ้าทั่วโลกที่เกินกว่า 300,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี เพื่อรองรับการเชื่อมต่อพลังงานหมุนเวียนและการเปลี่ยนแทนโครงสร้างพื้นฐานเดิมที่เสื่อมสภาพ

มาตรฐานเทียบกับการปรับแต่ง: การสร้างสมดุลระหว่างความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพในการติดตั้ง

หน่วยงานด้านพลังงานเริ่มหันมาใช้การออกแบบ HVCS แบบโมดูลาร์มากขึ้น ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ชิ้นส่วนที่ได้มาตรฐานถึง 70% พร้อมทั้งยังอนุญาตให้มีการปรับแต่งตามภูมิภาคได้ แนวทางผสมผสานนี้ช่วยลดระยะเวลาการติดตั้งลง 6–8 เดือน เมื่อเทียบกับโซลูชันที่ออกแบบเฉพาะราย ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปฏิบัติตามกำหนดเวลาการเชื่อมต่อโครงการพลังงานหมุนเวียน

ความท้าทายในการก่อสร้างระบบส่งไฟฟ้าแรงสูงและการจำกัดความสามารถในการรองรับโหลด

โครงสร้างพื้นฐานที่เสื่อมสภาพและความเสี่ยงด้านความน่าเชื่อถือในเครือข่ายการส่งไฟฟ้าของสหรัฐอเมริกา

สายส่งไฟฟ้ามากกว่าเจ็ดสิบเปอร์เซ็นต์ทั่วสหรัฐอเมริกามีอายุการใช้งานเกินยี่สิบห้าปีแล้ว และชิ้นส่วนสำคัญหลายรายการ เช่น หม้อแปลงไฟฟ้าและเบรกเกอร์ กำลังเข้าใกล้ขีดจำกัดการใช้งาน การรายงานของสมาคมวิศวกรรมโยธาแห่งอเมริกาในปี 2021 ระบุว่าโครงข่ายพลังงานของประเทศได้รับคะแนนเพียง D+ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเปราะบางของระบบเมื่อเผชิญกับสภาพอากาศเลวร้ายและเหตุการณ์ไฟฟ้าดับอย่างกว้างขวาง ปัญหาเรื่องความน่าเชื่อถือเหล่านี้สร้างปัญหาจริงสำหรับผู้ผลิตชุดอุปกรณ์แรงดันสูงครบวงจร เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานเดิมทำให้ยากต่อการนำเทคโนโลยีใหม่ๆ มาใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของกริด ปัญหายังเลวร้ายลงเมื่อดูจากตัวเลข: ขีดความสามารถในการส่งไฟฟ้าที่จำกัดทำให้เกิดการสูญเสียการผลิตพลังงานหมุนเวียนมูลค่าเกือบสิบพันล้านดอลลาร์ในปีที่ผ่านมาเท่านั้น การสูญเสียทางการเงินในระดับนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความสำคัญของการลงทุนในการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานอัจฉริยะ ซึ่งจำเป็นสำหรับทุกฝ่ายที่เกี่ยวข้องในภาคพลังงาน

ความล่าช้าในการเชื่อมต่อและผลกระทบต่อการนำพลังงานหมุนเวียนมาใช้

ระยะเวลาเฉลี่ยในการเชื่อมต่อกับระบบโครงข่ายไฟฟ้าได้เกินกว่าสี่ปีในหลายพื้นที่ของสหรัฐอเมริกา ส่งผลให้โครงการฟาร์มลมและโครงการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ใหม่ๆ เกิดความล่าช้าอย่างรุนแรง ตามรายงานอุตสาหกรรมจากปีที่แล้ว โครงการพลังงานหมุนเวียนที่หยุดชะงักเกือบสองในสามระบุว่า ข้อจำกัดด้านความสามารถในการส่งไฟฟ้าเป็นปัญหาหลัก สิ่งที่เกิดขึ้นต่อไปคือ ผู้พัฒนาโครงการมักไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากต้องปรับเปลี่ยนแผนเดิมให้เข้ากับโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่แทนที่จะสร้างระบบแรงดันสูงที่ดีที่สุดตามที่เคยจินตนาการไว้ ซึ่งส่งผลให้เกิดต้นทุนเพิ่มเติมและประสิทธิภาพที่ลดลง ทั้งที่สามารถหลีกเลี่ยงได้หากโครงข่ายไฟฟ้าพร้อมตั้งแต่โครงการพลังงานสะอาดเหล่านี้ถูกเสนอครั้งแรก

กรณีศึกษา: เทคโนโลยีเสริมโครงข่ายของ ERCOT เพื่อบรรเทาความแออัดในการส่งไฟฟ้าในเท็กซัส

ERCOT ลดการหยุดจ่ายไฟจากพลังงานแสงอาทิตย์ในเท็กซัสตะวันตกลง 19% ในปี 2023 โดยใช้ระบบการจัดอันดับความสามารถของสายส่งแบบไดนามิกและการควบคุมการไหลของกระแสไฟขั้นสูง ผู้ดำเนินการสามารถเพิ่มปริมาณการส่งไฟฟ้าได้อีก 800 เมกะวัตต์บนเส้นทางที่มีอยู่เดิม ซึ่งเทียบเท่ากับการสร้างสายส่งไฟฟ้าใหม่ยาว 200 ไมล์ การปรับปรุงเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีแบบปรับตัวได้สามารถบรรเทาข้อจำกัดของโครงสร้างพื้นฐานที่เข้มงวดชั่วคราวได้อย่างไร

คิวการเชื่อมต่อที่เพิ่มสูงขึ้นทั่วอเมริกาเหนือ

คิวการเชื่อมต่อในทวีปนี้แตะระดับ 1.4 TW ในไตรมาสที่ 1 ปี 2024 เพิ่มขึ้นเป็นสามเท่าของปี 2020 ข้อมูลจากห้องปฏิบัติการลอว์เรนซ์ เบิร์กลีย์ แห่งชาติ แสดงให้เห็นว่าโครงการที่เสนอเพียง 21% เท่านั้นที่สามารถดำเนินการเชิงพาณิชย์ได้ โดย 78% ของการยกเลิกเกี่ยวข้องกับการจัดสรรต้นทุนการปรับปรุงระบบส่งไฟฟ้า ปัญหาคิวที่สะสมนี้ทำให้บริษัทสาธารณูปโภคต้องเน้นการขยายระบบแบบค่อยเป็นค่อยไป แทนที่จะวางแผนเครือข่ายแรงดันสูงโดยรวม

เทคโนโลยีแรงดันสูงพิเศษและการเปลี่ยนแปลงระบบพลังงาน

การส่งไฟฟ้าแรงดันสูงพิเศษช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างพลังงานระดับชาติได้อย่างไร

ระบบส่งไฟฟ้าที่ทำงานที่แรงดันสูงพิเศษ (UHV) เกินกว่า 800 กิโลโวลต์ กำลังเปลี่ยนแปลงเกมในการจับคู่ความต้องการพลังงานกับแหล่งจ่ายที่มีอยู่ในพื้นที่ขนาดใหญ่ ระบบเหล่านี้ช่วยให้ประเทศสามารถส่งกระแสไฟฟ้าจำนวนมหาศาลได้ในระยะทางเกินกว่า 1,500 กิโลเมตร โดยสูญเสียพลังงานน้อยกว่า 6 เปอร์เซ็นต์ตลอดเส้นทาง ตามการวิจัยจากสถาบันโพนีแมนเมื่อปีที่แล้ว สิ่งใดที่ทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้? พิจารณาดูว่าสาย UHV หนึ่งเส้นสามารถส่งพลังงานได้ประมาณ 12 กิกะวัตต์ ซึ่งเทียบได้กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สิบสองแห่งที่จ่ายไฟตรงเข้าสู่เมือง และนี่คือประโยชน์อีกประการหนึ่ง: สายส่งดังกล่าวใช้พื้นที่บนพื้นดินน้อยลงประมาณ 30% เมื่อเทียบกับแนวสายส่งแบบดั้งเดิมที่ 500 กิโลโวลต์ ความสามารถในระดับนี้มีความสำคัญอย่างมาก เนื่องจากหลายประเทศพยายามแทนที่โรงไฟฟ้าถ่านหินและก๊าซเดิมด้วยแหล่งพลังงานสะอาดที่กระจายอยู่ในภูมิภาคต่างๆ มองไปข้างหน้า ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าตลาดอุปกรณ์แรงดันสูงจะขยายตัวประมาณ 7.2% ต่อปีจนถึงปี 2030 ส่วนใหญ่เพราะรัฐบาลยังคงลงทุนในโครงข่ายไฟฟ้าขั้นสูงเหล่านี้ การเชื่อมต่อที่ดีขึ้นระหว่างแหล่งผลิตพลังงานหมุนเวียนกับศูนย์กลางประชากร หมายความว่าเหตุการณ์ที่ฟาร์มลมหรือแผงโซลาร์เซลล์ต้องหยุดทำงานเนื่องจากไม่มีที่ส่งไฟฟ้าที่ผลิตได้ จะเกิดขึ้นน้อยลง

HVDC เทียบกับ HVAC: การเปรียบเทียบประสิทธิภาพสำหรับการขยายโครงข่ายระยะไกล

การขยายโครงข่ายสมัยใหม่เริ่มให้ความนิยมใช้ระบบกระแสตรงแรงสูง (HVDC) มากกว่าระบบกระแสสลับ (HVAC) สำหรับเส้นทางที่ยาวเกิน 600 กิโลเมตร โดยระบบที่ใช้ HVDC แสดงให้เห็นถึง:

• สูญเสียพลังงานบนสายส่งต่ำลง 40% ในระยะทาง 800 กิโลเมตร
• ต้องการพื้นที่เดินสายลดลง 25%
• ความสามารถในการส่งกำลังไฟฟ้าต่อตัวนำสูงขึ้น 200%

แม้ว่า HVAC จะยังคงมีความคุ้มค่าด้านต้นทุนสำหรับการเชื่อมต่อระยะสั้น แต่ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของ HVDC จะชัดเจนมากขึ้นในโครงการระดับทวีป โครงการ China Southern Grid HVDC สามารถบรรลุประสิทธิภาพการส่งไฟฟ้าได้ 95.4% ตลอดระยะทาง 1,642 กิโลเมตร โดยส่งพลังงาน 5 กิกะวัตต์ จากโรงผลิตไฟฟ้าพลังน้ำไปยังเมืองใหญ่ชายฝั่ง

กรณีศึกษา: โครงการ UHV AC และ DC ของจีนในฐานะแบบอย่างสำหรับการติดตั้งในขนาดใหญ่

การลงทุนของจีนจำนวน 350 พันล้านดอลลาร์ในระบบ UHV ตั้งแต่ปี 2016 แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการขยายขนาดชุดอุปกรณ์แรงดันสูงสำหรับกลยุทธ์การไฟฟ้าแห่งชาติ สายส่ง HVDC ±1,100 กิโลโวลต์ ฉางจี้-กู่ฉวน ซึ่งเป็นโครงการที่มีแรงดันสูงที่สุดในโลก ส่งกำลังไฟฟ้า 12 กิกะวัตต์ จากทะเลทรายซินเจียงไปยังมณฑลอานฮุยที่อยู่ห่างออกไป 3,300 กิโลเมตร จ่ายไฟให้บ้านเรือนกว่า 50 ล้านหลัง การออกแบบโครงข่ายนี้แสดงให้เห็นว่า:

เมตริก	โครงข่ายไฟฟ้าแบบเดิม	โครงข่าย UHV
การผนวกรวมพลังงานหมุนเวียน	4.1 กิกะวัตต์ (2015)	28.3 กิกะวัตต์ (2023)
ความจุการส่งไฟฟ้า	0.8 กิกะวัตต์/กม.	2.4 กิกะวัตต์/กม.
ระยะเวลาการก่อสร้าง	72 เดือน	36 เดือน

โครงการเหล่านี้เน้นย้ำให้เห็นว่า ชุดอุปกรณ์แรงดันสูงที่ได้มาตรฐานสามารถเร่งการติดตั้งได้ ในขณะเดียวกันยังคงความยืดหยุ่นสำหรับกฎระเบียบโครงข่ายไฟฟ้าในแต่ละภูมิภาค ซึ่งเป็นแบบอย่างที่สามารถนำไปใช้ซ้ำได้สำหรับประเทศ G20 อื่นๆ

พลังงานหมุนเวียนและปัจจัยการใช้งานใหม่ที่ขับเคลื่อนความต้องการการส่งไฟฟ้า

สนับสนุนเป้าหมายพลังงานหมุนเวียนด้วยการขยายระบบส่งไฟฟ้าแรงสูง

ระบบสายส่งไฟฟ้าสมัยใหม่จำเป็นต้องมีการขยายระบบสายส่งแรงดันสูง หากเราต้องการผลิตพลังงานหมุนเวียนในระดับที่มีนัยสำคัญ โดยแผงโซลาร์เซลล์และกังหันลมใหม่ส่วนใหญ่มักติดตั้งในพื้นที่ห่างไกลที่มีพื้นที่ว่างแต่ไม่มีโครงสร้างพื้นฐานเดิม จึงจำเป็นต้องมีสายส่งระยะไกลที่เชื่อมต่อจากพื้นที่ชนบทไปยังย่านเมือง สิ่งนี้ทำให้เกิดตลาดขนาดใหญ่สำหรับอุปกรณ์เฉพาะทางที่สถานีแปลงไฟฟ้า เช่น เบรกเกอร์และสวิตช์แยกวงจร ซึ่งสามารถรองรับกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงได้จากพลังงานลมและแสงอาทิตย์ ข้อมูลตัวเลขยืนยันเรื่องนี้ด้วย Market Data Forecast ระบุว่า บริษัทในอเมริกาเหนือที่ขายอุปกรณ์แรงดันสูง มีอัตราการเติบโตของธุรกิจประมาณ 8.4% ต่อปีเริ่มตั้งแต่ปี 2022 เป็นต้นมา ทั้งหมดนี้เกิดจากความพยายามในการผลักดันพลังงานสีเขียว บริษัทไฟฟ้ากำลังดำเนินการอย่างชาญฉลาดมากขึ้น โดยเลือกใช้อุปกรณ์ที่ออกแบบแบบโมดูลาร์ ซึ่งช่วยให้สามารถติดตั้งได้รวดเร็วขึ้น การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ช่วยลดระยะเวลาที่รอคอยในการเชื่อมต่อฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลมใหม่ๆ เข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าลงได้ระหว่างหนึ่งในสี่ถึงเกือบครึ่ง

เทคโนโลยีเสริมโครงข่ายไฟฟ้า: การจัดอันดับความสามารถของสายส่งแบบไดนามิกและอื่นๆ

ระบบการจัดอันดับความสามารถของสายส่งแบบไดนามิก (DLR) โดยพื้นฐานแล้วช่วยให้สามารถใช้ประโยชน์จากสายส่งไฟฟ้าที่มีอยู่เดิมได้ดียิ่งขึ้น โดยการปรับเปลี่ยนปริมาณไฟฟ้าที่สายส่งสามารถรองรับได้ตามสภาพอากาศในปัจจุบัน และปริมาณการใช้งานจริงในแต่ละช่วงเวลา ระบบเหล่านี้จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นเมื่อรวมเข้ากับอุปกรณ์ตรวจสอบแรงดันสูงขั้นสูง ซึ่งช่วยให้บริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้าสามารถเพิ่มศักยภาพการใช้งานโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ได้ประมาณ 30% โดยไม่ต้องสร้างสิ่งใหม่ ทำให้ประหยัดทั้งค่าใช้จ่ายและเวลา อุตสาหกรรมยังได้เห็นพัฒนาการที่น่าสนใจในช่วงหลัง เช่น ตัวนำพิเศษที่ทนต่อความร้อนได้ดีขึ้น และอุปกรณ์จำกัดกระแสลัดวงจรที่ช่วยปกป้องโครงข่ายไฟฟ้าในช่วงที่เกิดกระแสไฟกระชาก การปรับปรุงทั้งหมดเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะเมื่อเราเชื่อมต่อแหล่งพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มมากขึ้น โครงข่ายไฟฟ้าจำเป็นต้องสามารถปรับตัวได้อย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงของอุปสงค์และอุปทานตลอดทั้งวัน

การจัดซื้อเชิงกลยุทธ์ของชุดอุปกรณ์แรงดันสูงที่สอดคล้องกับระยะเวลาโครงการพลังงานหมุนเวียน

หน่วยงานด้านสาธารณูปโภคต่างๆ ปัจจุบันได้ปรับให้การจัดซื้อ ชุดอุปกรณ์แรงดันสูง สอดคล้องกับช่วงการก่อสร้างของผู้พัฒนาโครงการพลังงานหมุนเวียน การประสานงานดังกล่าวช่วยลดระยะเวลานำอุปกรณ์จากมากกว่า 18 เดือน ลงเหลือต่ำกว่า 12 เดือน โดยใช้แบบแปลนสถานีไฟฟ้าย่อยแบบมาตรฐาน ชุดอุปกรณ์ที่ออกแบบล่วงหน้าพร้อมชิ้นส่วน GIS พิสูจน์แล้วว่าสามารถดำเนินการติดตั้งและเริ่มเดินเครื่องได้เร็วกว่าการออกแบบเฉพาะถึง 22% ในการเชื่อมต่อกับฟาร์มลม

ศูนย์ข้อมูลในฐานะตัวขับเคลื่อนโหลดใหม่ขนาดใหญ่: ผลกระทบต่อการวางแผนระบบส่งไฟฟ้า

ตามการวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Frontiers in Energy Research สำหรับปี 2025 ศูนย์ข้อมูลกำลังใช้ไฟฟ้าสูงสุดประมาณ 7.2 เปอร์เซ็นต์ของความต้องการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา ซึ่งเทียบได้กับปริมาณการใช้ไฟฟ้าของเมืองขนาดกลางหลายแห่งในช่วงวันที่มีการใช้พลังงานสูงสุด สถานประกอบการเหล่านี้มักใช้พลังงานจำนวนมาก มักเกินกว่า 100 เมกะวัตต์ในครั้งเดียว หมายความว่าพวกเขาจำเป็นต้องมีสายส่งไฟฟ้าเฉพาะเพื่อรองรับความต้องการดังกล่าว กว่าครึ่งหนึ่ง (ประมาณ 58%) ของศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นใหม่ ต้องการเชื่อมต่อโดยตรงในระดับแรงดันสูงที่ 500 กิโลโวลต์ จำนวนศูนย์ข้อมูลที่ใช้พลังงานมากเหล่านี้ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง กำลังสร้างแรงกดดันอย่างแท้จริงต่อผู้วางแผนด้านพลังงาน ซึ่งต้องเร่งอนุมัติโครงการโครงสร้างพื้นฐานด้านการส่งไฟฟ้าใหม่ๆ ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมรายงานว่า ถึงสามในสี่ (72%) ของผู้ดำเนินการระบบอิสระ (Independent System Operators) จำเป็นต้องทบทวนและวางแผนการคาดการณ์ภาระไฟฟ้าใหม่ทั้งหมด เนื่องจากการขยายตัวอย่างรวดเร็วของแอปพลิเคชันปัญญาประดิษฐ์และความต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูล

การรวมชุดอุปกรณ์แรงดันสูงแบบครบเซ็ตเข้ากับทางเดินจ่ายไฟศูนย์ข้อมูล

กลุ่มศูนย์ข้อมูลใหม่ต้องการสถานีไฟฟ้าย่อยระดับ 345 กิโลโวลต์ขึ้นไปภายในระยะ 5 ไมล์ โดยต้องการขนาดกะทัดรัดพร้อมแหล่งจ่ายไฟสำรองซ้ำซ้อนสองชุด ชุดอุปกรณ์แรงดันสูง ขณะนี้การจัดวางสวิตช์เกียร์แบบโมดูลาร์เป็นที่นิยมในงานติดตั้งเหล่านี้ ซึ่งสามารถทำให้มีความพร้อมใช้งานถึง 99.999% ผ่านระบบบัสบาร์คู่ขนาน โครงการล่าสุดแสดงให้เห็นว่าสามารถเร่งระยะเวลาการจ่ายไฟได้เร็วขึ้น 40% เมื่อใช้อุปกรณ์แรงดันสูงแบบแพ็กเกจที่ผ่านการทดสอบล่วงหน้า เทียบกับการประกอบแยกชิ้นส่วนแบบดั้งเดิม

การสนับสนุนและการจัดสรรงบประมาณจากรัฐบาลสำหรับโครงสร้างพื้นฐานการส่งไฟฟ้าแรงสูง

กฎหมายสำคัญ: IIJA, IRA และ BIL ที่ขับเคลื่อนการลงทุนในการปรับปรุงโครงข่ายไฟฟ้า

เมื่อไม่นานมานี้ ผู้กำหนดกฎหมายระดับรัฐบาลกลางได้จัดสรรงบประมาณมากกว่า 8 หมื่นล้านดอลลาร์ เพื่ออัปเกรดระบบโครงข่ายไฟฟ้าของสหรัฐอเมริกา โดยอุปกรณ์แรงดันสูงจะมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการดำเนินการนี้ ตัวอย่างเช่น กฎหมายว่าด้วยการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานและการสร้างงาน (Infrastructure Investment and Jobs Act) ได้จัดสรรเงินราว 6.5 หมื่นล้านดอลลาร์ สำหรับโครงการปรับปรุงโครงข่ายไฟฟ้าต่างๆ โดยมีเงินประมาณ 2.5 พันล้านดอลลาร์ ที่ใช้โดยตรงกับโครงการส่งไฟฟ้าระดับภูมิภาคขนาดใหญ่ ซึ่งต้องอาศัยเทคโนโลยีแรงดันสูง นอกจากนี้ ยังมีกฎหมายอื่นๆ ที่ให้การสนับสนุนอีก อาทิ กฎหมายว่าด้วยการลดภาวะเงินเฟ้อ (Inflation Reduction Act) ที่ให้สิทธิประโยชน์ทางภาษีแก่บริษัทที่ติดตั้งอุปกรณ์ส่งไฟฟ้าใหม่ๆ ขณะที่กฎหมายโครงสร้างพื้นฐานข้ามพรรค (Bipartisan Infrastructure Law) มุ่งเน้นไปที่การพัฒนากริดอัจฉริยะ (smart grids) ให้ทำงานร่วมกับระบบแรงดันสูงพิเศษได้อย่างมีประสิทธิภาพ กฎหมายต่างๆ เหล่านี้รวมกันเป็นการตอบสนองต่อปรากฏการณ์สำคัญอย่างหนึ่ง นั่นคือ ตั้งแต่ปี 2020 เป็นต้นมา มีการเสนอโครงการส่งไฟฟ้าเพิ่มขึ้นประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์ โครงสร้างพื้นฐานเดิมไม่สามารถรองรับพลังงานหมุนเวียนที่เข้าสู่ระบบมากขึ้นเรื่อยๆ รวมถึงการเติบโตอย่างมหาศาลของศูนย์ข้อมูลทั่วประเทศได้อีกต่อไป

รัฐบาลกลางกำลังเร่งการปรับปรุงและติดตั้งระบบส่งไฟฟ้าอย่างไร

สำนักงานพัฒนาโครงข่ายไฟฟ้าของกระทรวงพลังงานได้เริ่มดำเนินการเร่งอนุมัติใบอนุญาตสำหรับโครงการที่ใช้อุปกรณ์แรงดันสูงแบบมาตรฐาน ซึ่งช่วยลดระยะเวลาการอนุมัติลงประมาณ 30 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับกรณีที่บริษัทส่งแบบออกแบบพิเศษ ในกรอบโครงการเงินกู้ของรัฐ เช่น โครงการส่งเสริมระบบส่งไฟฟ้า (Transmission Facilitation initiative) นักลงทุนภาคเอกชนได้ลงทุนไปแล้ว 3.2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในการสร้างสายส่งไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง (HVDC) ตั้งแต่ต้นปี 2022 ความพยายามเหล่านี้ช่วยให้สามารถติดตั้งตัวเชื่อมต่อแรงดันสูงและสวิตช์เกียร์ในฟาร์มลมและโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วประเทศได้อย่างรวดเร็ว ประมาณสี่ในห้าของโครงการที่ได้รับการสนับสนุนทางการเงินรวมถึงชิ้นส่วนที่ทำงานที่ระดับแรงดันสูงกว่า 500 กิโลโวลต์ เมื่อบริษัทสาธารณูปโภคจัดกำหนดการซื้ออุปกรณ์ให้สอดคล้องกับเป้าหมายที่กำหนดไว้ในกฎหมายโครงสร้างพื้นฐานฉบับล่าสุด พวกเขาก็จะมีสิทธิ์ได้รับเงินอุดหนุนจากรัฐบาล ซึ่งครอบคลุมต้นทุนของชิ้นส่วนแรงดันสูงที่มีราคาแพงเหล่านี้ได้ตั้งแต่ 15% ถึงครึ่งหนึ่งของค่าใช้จ่าย

คำถามที่พบบ่อย

ชุดอุปกรณ์แรงดันสูง (HVCS) คืออะไร

ชุดอุปกรณ์แรงดันสูง (HVCS) เป็นระบบที่ออกแบบมาสำหรับการส่งพลังงานไฟฟ้าที่มีแรงดันเกิน 110 กิโลโวลต์ ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญ เช่น อุปกรณ์ GIS, เบรกเกอร์, หม้อแปลงไฟฟ้า และรีเลย์ป้องกันไฟฟ้า ที่ถูกออกแบบให้เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะของเครือข่ายไฟฟ้า

การส่งไฟฟ้าแรงดันพิเศษสูง (UHV) มีความสำคัญอย่างไร

การส่งไฟฟ้าแรงดันพิเศษสูง (UHV) ช่วยให้สามารถขนส่งไฟฟ้าจำนวนมหาศาลไปในระยะทางไกลได้โดยสูญเสียพลังงานน้อยที่สุด ช่วยให้ประเทศต่างๆ สามารถจับคู่ความต้องการพลังงานกับแหล่งผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนไปยังศูนย์กลางประชากร

เครือข่ายการส่งไฟฟ้าในสหรัฐฯ ต้องเผชิญกับความท้าทายอะไรบ้าง

เครือข่ายการส่งไฟฟ้าในสหรัฐฯ ประสบปัญหาโครงสร้างพื้นฐานที่เก่าแก่และเสี่ยงต่อความไม่เสถียร ทำให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น ความสามารถในการรองรับจำกัด และความล่าช้าในการเชื่อมต่อ ซึ่งส่งผลกระทบต่อการนำพลังงานหมุนเวียนเข้าสู่ระบบ

ระบบการกำหนดอัตราการใช้งานสายแบบไดนามิก (DLR) มีประโยชน์ต่อระบบกริดอย่างไร

ระบบ DLR เพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานสายส่งไฟฟ้าที่มีอยู่โดยการปรับภาระไฟฟ้าตามสภาพปัจจุบัน ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยไม่จำเป็นต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานใหม่

รัฐบาลมีบทบาทอย่างไรในการสนับสนุนโครงข่ายส่งไฟฟ้าแรงสูง

โครงการของรัฐบาล เช่น กฎหมายการลงทุนในโครงสร้างพื้นฐานและงาน (Infrastructure Investment and Jobs Act) ให้การสนับสนุนด้านเงินทุนจำนวนมากเพื่ออัปเกรดโครงข่ายไฟฟ้า และลดระยะเวลาการอนุมัติการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง