การตอบสนองด้านโหลด (Demand Response: DR)
การตอบสนองด้านโหลด (Demand Response: DR) คือการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมและรูปแบบการใช้ไฟฟ้าไปจากปกติของผู้ใช้ไฟฟ้าซึ่งอยู่ทางด้านอุปสงค์ (Demand) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อตอบสนองต่อความจำเป็นที่เกิดขึ้นในการบริหารจัดการระบบไฟฟ้าหรือเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงราคาค่าไฟฟ้าในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ หรือต่อผลตอบแทน (Incentive) ที่ออกแบบมาเพื่อโน้มน้าวให้ผู้ใช้ไฟฟ้าเปลี่ยนหรือลดการใช้ไฟฟ้าในช่วงเวลาที่ราคาค่าไฟฟ้าสูงหรือในขณะที่ความน่าเชื่อถือของระบบไฟฟ้าอยู่ในสภาวะผิดปกติ รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างของการดำเนินการตอบสนองด้านโหลด โดยเส้นทึบสีแดงในแผนภูมิทั้ง 2 แสดงถึงกรณีปกติที่มิได้มีการดำเนินการตอบสนองด้านโหลด ส่วนเส้นทึบสีน้ำเงินในแผนภูมิทั้ง 2 แสดงถึงกรณีที่มีการดำเนินการตอบสนองด้านโหลด รูปที่ 1(ก) เป็นแผนภูมิที่แสดงความต้องการไฟฟ้าในช่วงเวลาต่าง ๆ ของวัน ส่วนรูปที่ 1(ข) เป็นแผนภูมิแสดงการปรับตั้งอุณหภูมิของเครื่องปรับอากาศ ในช่วงเวลาต่าง ๆ ของวันซึ่งนำมาสู่ค่าความต้องการไฟฟ้า ที่แสดงในรูปที่ 1(ก) รูปแบบความต้องการไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าของผู้บริโภค ซึ่งสำหรับตัวอย่างที่แสดงในรูปที่ 1 คือ การที่ผู้ใช้ไฟฟ้าปรับตั้งอุณหภูมิเครื่องปรับอากาศในรูปแบบที่แตกต่างกันออกไปจากกรณีปกติ
ในกรณีปกตินั้นผู้ใช้ไฟฟ้าตั้งอุณหภูมิเครื่องปรับอากาศให้คงที่ที่ 25 องศาเซลเซียสตลอดทั้งวัน อย่างไรก็ตามอุณหภูมิภายนอกมิได้คงที่ตลอดทั้งวัน โดยอุณหภูมิภายนอกจะสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องหลังพระอาทิตย์ขึ้นและจะขึ้นสูงสุด ประมาณช่วงเที่ยงวันก่อนจะลดลงอีกครั้งในช่วงเย็น ดังนั้นเครื่องปรับอากาศจะต้องทำงานสูงสุดในช่วงเที่ยงวันซึ่งเป็นช่วงที่อุณหภูมิภายนอกห้องสูงสุด ดังนั้นค่าความต้องการไฟฟ้าจึงมีรูปแบบดังเส้นทึบสีแดงในรูปที่ 1(ก)
เมื่อมีการตอบสนองด้านโหลดผู้ใช้ไฟฟ้าจะปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการตั้งอุณหภูมิเครื่องปรับอากาศ ตัวอย่างที่แสดงในรูปคือการปรับตั้งอุณหภูมิเครื่องปรับอากาศที่ 23 องศาเซลเซียสในช่วงเช้าเพื่อให้อุณหภูมิในห้องลดลงต่ำกว่าปกติ ดังนั้นการใช้ไฟฟ้าในช่วงเวลานั้นจะสูงขึ้นดังที่แสดงในรูปที่ 1(ก) นั่นคือ เส้นทึบสีฟ้าอยู่เหนือเส้นทึบสีแดง ความเย็นที่ถูกสะสมในห้องช่วงเช้านั้นจะยังคงส่งผลให้ความเย็นสบายคงอยู่จนถึงช่วงเที่ยงและบ่ายซึ่งเป็นช่วงที่มีความต้องการไฟฟ้าตามปกติสูง (Peak Time) ในช่วงเที่ยงและบ่ายผู้ใช้ไฟฟ้าจะปรับอุณหภูมิเครื่องปรับอากาศให้สูงขึ้นกว่าปกติ ซึ่งในตัวอย่างคือปรับขึ้นเป็น 27 องศาเซลเซียส เครื่องปรับอากาศจะทำงานน้อยลงในช่วงเวลาดังกล่าว นั่นคือเส้นทึบสีแดงอยู่เหนือเส้นทึบสีน้ำเงิน อุณหภูมิภายในห้องก็จะสูงขึ้นตามค่าอุณหภูมิสั่งการเครื่องปรับอากาศที่เปลี่ยนไป อย่างไรก็ตามความเย็นที่ถูกสะสมในห้องช่วงเช้าจะส่งผล.ห้ความเย็นสบายคงอยู่บางส่วนในช่วงเที่ยงและบ่ายโดยไม่ทำให้ความสะดวกสบายของผู้ที่อยู่ภายในห้องลดลงมากนัก
รูปที่ 1 แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเมื่อมีการดำเนินการตอบสนองด้านโหลดค่าความต้องการไฟฟ้าสูงสุดในวันนั้นจะลดลง โดยในรูปที่ 1(ก) จะเห็นได้ว่าค่าสูงสุดของเส้นประสีน้ำเงินจะต่ำกว่าเส้นประสีแดง นั่นคือค่าความต้องการไฟฟ้าสูงสุดในกรณีที่มีการดำเนินการตอบสนองด้านโหลดต่ำกว่าค่าความต้องการไฟฟ้าสูงสุดในกรณีที่ไม่ได้มีการดำเนินการตอบสนองด้านโหลด
รูปที่ 1 การตอบสนองด้านโหลด (Demand Response)
การตอบสนองด้านโหลดมีหลายรูปแบบ ดังนั้นบริบทและบทบาทของการตอบสนองด้านโหลดนั้นมิได้จำกัดอยู่เฉพาะแค่การประหยัดพลังงานเท่านั้น การตอบสนองด้านโหลดบางประเภทอาจจะนำไปสู่การใช้ไฟฟ้าในภาพรวมในปริมาณที่เท่าเดิมหรือแม้กระทั่งเป็นการเพิ่มการใช้ไฟฟ้าขึ้นในบางช่วงเวลา ตัวอย่างรูปแบบการตอบสนองด้านโหลดดังแสดงในรูปที่ 2
การดำเนินการตอบสนองด้านโหลดแบบตัดลดความต้องการไฟฟ้าสูงสุด (Peak Clipping) คือการลดค่าความต้องการไฟฟ้าสูงสุดโดยการงดหรือลดการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าในช่วงเวลาที่ค่าความต้องการไฟฟ้าของประเทศขึ้นสูงสุด ตัวอย่างเช่น หากค่าความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดของประเทศเกิดขึ้นในช่วงเวลา 14:00 – 15:00 น. หน่วยงานด้านการไฟฟ้าจะสั่งการให้ผู้ใช้ไฟฟ้างดหรือลดการใช้ไฟฟ้า ในช่วงเวลานั้นลง
การดำเนินการตอบสนองด้านโหลดแบบ Valley Filling เป็นตัวอย่างของการตอบสนองด้านโหลดซึ่งทำให้เข้าใจได้อย่างชัดเจนว่าการตอบสนองด้านโหลดมิได้หมายถึงการลดการใช้พลังงานแต่เพียงอย่างเดียว ซึ่งในกรณีของ Valley Filling นั้นปริมาณการใช้ไฟฟ้าในภาพรวมจะเพิ่มขึ้น การดำเนินการในรูปแบบนี้จะถูกใช้ในช่วงเวลาที่มีการผลิตไฟฟ้าในปริมาณที่มากกว่าความต้องการไฟฟ้าหรือมีการผลิตไฟฟ้าส่วนเกินขึ้นมานั่นเอง ในอนาคตเป็นที่คาดการณ์ว่าจะมีแหล่งผลิตไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนเข้ามาต่อเชื่อมกับระบบไฟฟ้ามากขึ้น กำลังการผลิตไฟฟ้าของแหล่งผลิตไฟฟ้า พลังงานหมุนเวียนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ณ เวลานั้น จึงมีความเป็นไปได้ที่มีการผลิตไฟฟ้าส่วนเกินขึ้นมาในบางช่วงเวลา ตัวอย่างเช่น ในระบบไฟฟ้าหนึ่งมีค่าความต้องการไฟฟ้า 10 เมกะวัตต์ ต่อมาเมื่อมีการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน จำนวนมากขึ้นในพื้นที่กำลังการผลิตติดตั้งโดยรวมอาจจะเกิน 10 เมกะวัตต์ ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ที่ในวันหนึ่งเมื่อสภาพอากาศเอื้อต่อการผลิตไฟฟ้าของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนเป็นอย่างยิ่ง เช่น มีลมพัดแรง มีความเข้มของ แสงอาทิตย์สูง และไม่มีเมฆมาบดบังแสงอาทิตย์เลย เป็นต้น กำลังการผลิตไฟฟ้าของแหล่งผลิตไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนมากกว่าค่าความต้องการไฟฟ้าของระบบ ณ ขณะนั้น หน่วยงานด้านการไฟฟ้าจำเป็นต้องรักษาสมดุลระหว่างการผลิตและการใช้ไฟฟ้าตลอดเวลา ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องสั่งให้โรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนลดกำลังการผลิตลงหรือแม้กระทั่งปลดโรงไฟฟ้าบางแห่งออกจากระบบ อย่างไรก็ตามวิธีดังกล่าวอาจจะก่อให้เกิดปัญหาในเชิงสัญญาซื้อขายไฟฟ้าได้หากโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนนั้นเป็นของเอกชน
การตอบสนองด้านโหลดในรูปแบบ Valley Filling จึงมีประโยชน์ในการบริหารจัดการระบบโครงข่ายไฟฟ้าในกรณีดังกล่าว โดยหน่วยงานด้านการไฟฟ้าจะขอให้ผู้ใช้ไฟฟ้าบางส่วนเพิ่มการใช้ไฟฟ้าในช่วงที่มีการใช้ไฟฟ้าส่วนเกินหรือในกรณีที่ดีที่สุดอาจจะร้องขอให้ผู้ใช้ไฟฟ้าที่มีระบบกักเก็บพลังงานชาร์จไฟฟ้าส่วนเกินเข้าระบบกักเก็บพลังงานเพื่อรักษาให้ค่าความต้องการไฟฟ้าเท่ากับกำลังการผลิตไฟฟ้าที่ไม่สามารถควบคุมได้โดยตรงในช่วงเวลานั้นและสามารถรักษาเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าได้โดยไม่จำเป็นต้องปลดโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนออกจากระบบแต่อย่างใด
สำหรับการดำเนินการตอบสนองด้านโหลดแบบการปรับเลื่อนการใช้ไฟฟ้า (Load Shifting) มีวัตถุประสงค์เพื่อลดความต้องการไฟฟ้าสูงสุดในบางช่วงเวลาโดยการปรับเลื่อนการใช้งานโหลดทางไฟฟ้าจากช่วงเวลาหนึ่งไปยังอีกช่วงเวลาหนึ่งโดยมิได้เป็นการลดหรืองดการใช้ไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว กล่าวคือ ผู้ใช้ไฟฟ้ายังคงใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าเหมือนเดิม เพียงแต่มิได้ใช้ในช่วงเวลาปกติ ซึ่งรูปแบบนี้จะคล้ายกับการนำ Peak Clipping และ Valley Filling มาใช้ผสมผสานกัน
ตัวอย่างเช่น ในกรณีที่ค่าความต้องการไฟฟ้าสูงสุดของระบบเกิดขึ้นในช่วงเวลา 14:00 – 15:00 น. หน่วยงานด้านการไฟฟ้าจะขอให้หลีกเลี่ยงการใช้ไฟฟ้าในช่วงเวลาดังกล่าว ซึ่งในกรณีของ Peak Clipping จะหมายถึงการงดหรือลดการใช้ไฟฟ้าในช่วงนั้นไปเลย เช่น ปิดไฟส่องสว่างในบางบริเวณ เป็นต้น อย่างไรก็ตามในกรณีของ Load Shifting จะเป็นการงดการใช้ในช่วงเวลา 14:00 – 15:00 น. แต่ไปใช้ไฟฟ้าเหล่านั้นในช่วงเวลาอื่นแทน เช่น เปลี่ยนไปใช้เครื่องซักผ้าหลัง 15:00 น. หรือก่อน 14:00 น. เป็นต้น
ซึ่งสามารถสังเกตได้ว่าโหลดแต่ละประเภทนั้นมีความเหมาะสมในการตอบสนองในรูปแบบต่าง ๆ ได้ไม่เหมือนกัน เช่น ไฟส่องสว่าง โทรทัศน์ จะไม่สามารถเลื่อนเวลาการใช้งานได้โหลดดังกล่าวเหมาะสมกับการตอบสนองในแบบ Peak Clipping เท่านั้น อย่างไรก็ตามโหลดบางประเภทสามารถเลื่อนเวลาใช้งานได้ เช่น เครื่องซักผ้า เตารีด ระบบทำน้ำร้อนที่มีถังเก็บน้ำร้อนด้วย เป็นต้น โดยโหลดในลักษณะนี้สามารถตอบสนองในรูปแบบ Load Shifting ได้ อย่างไรก็ตาม จะขึ้นอยู่กับพฤติกรรมและความยินยอมของผู้ใช้ไฟฟ้าในการดำเนินการปรับเปลี่ยนด้วย
รูปที่ 2 รูปแบบการตอบสนองด้านโหลด
การดำเนินการตอบสนองด้านโหลดนั้นได้เริ่มพัฒนาตั้งแต่แบบไม่อัตโนมัติ (Manual) แบบกึ่งอัตโนมัติ (Semi-Automatic) จนไปถึงแบบอัตโนมัติโดยสมบูรณ์ (Fully Automatic) ซึ่งสามารถแสดงได้ในรูปที่ 3 โดยการดำเนินการตอบสนองด้านโหลดแบบไม่อัตโนมัตินั้นสามารถดำเนินการได้ทันทีโดยไม่จำเป็นต้องมีเทคโนโลยีสมาร์ทกริดมารองรับ ซึ่งก็คือการดำเนินการตอบสนองด้านโหลดที่ผ่านมาในประเทศไทย โดยอาจใช้มาตรการทางด้านราคามาจูงใจให้ผู้ใช้ไฟฟ้าปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าแล้วจึงบริหารจัดการการตอบสนองด้านโหลดโดยอาศัยการติดต่อสื่อสารระหว่างบุคคลโดยตรงเป็นหลัก เช่น การแจ้งหรือสั่งการการตอบสนองด้านโหลดผ่านโทรศัพท์หรืออีเมล เป็นต้น อย่างไรก็ตามระบบสมาร์ทกริดสามารถเอื้ออำนวยทำให้การดำเนินการตอบสนองด้านโหลดเป็นไปอย่างรวดเร็ว นั่นคือทำให้เกิดการประสานงานโดยตรงระหว่างอุปกรณ์กับอุปกรณ์ (Machine to Machine) และลดความเกี่ยวข้องของบุคคลในกระบวนการทั้งหมด
รูปที่่ 3 ระดับความซับซ้อนในการดำเนินการตอบสนองด้านโหลด
การตอบสนองด้านโหลดนั้นมีประโยชน์หลากหลายด้วยกัน แต่ประโยชน์ที่สามารถเห็นได้ชัดเจนมากที่สุดก็คือ การลดหรือชะลอการสร้างโรงไฟฟ้าที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการไฟฟ้าสูงสุด (Peaking Plant) ดังแสดงในรูปที่ 4 เส้นสีแดงทึบคือการใช้ไฟฟ้าตามปกติของประเทศ ซึ่งนำไปสู่ค่ากำลังการผลิตไฟฟ้าสูงสุดดังแสดงด้วยเส้นสีแดงประ ในกรณีที่มีการดำเนินการตอบสนองด้านโหลด ค่าความต้องการไฟฟ้าในช่วงเวลาต่าง ๆ จะเปลี่ยนแปลงไปจากกรณีปกติอันเนื่องมาจากการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมของผู้บริโภค ดังสามารถแสดงได้ด้วยเส้นสีฟ้าทึบ ซึ่งจะนำไปสู่ค่ากำลังการผลิตไฟฟ้าสูงสุดที่จำเป็นดังแสดงด้วยเส้นสีฟ้าประ
การที่จะตอบสนองต่อความต้องการไฟฟ้าในช่วงเวลาต่าง ๆ ได้ หน่วยงานด้านการไฟฟ้าจะต้องวางแผนการผลิตไฟฟ้าให้เพียงพอต่อค่าความต้องการไฟฟ้า ซึ่งการผลิตไฟฟ้าเพื่อรองรับความต้องการนั้นสามารถจำแนกได้เป็นสองส่วน หลัก ๆ คือโรงไฟฟ้าที่ผลิตไฟฟ้าตามความต้องการฐาน (Baseload Power Plant) และโรงไฟฟ้าที่ผลิตไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการไฟฟ้าสูงสุด (Peaking Plant) 3 Baseload Power Plant นั้นเป็นโรงไฟฟ้าที่ต้องเดินเครื่องอยู่ตลอดเวลาด้วยกำลังการผลิตที่ค่อนข้างคงที่ (แสดงรูปที่ 4 เป็นแถบสี เทาเข้ม) โรงไฟฟ้าดังกล่าวจึงมักจะใช้เชื้อเพลิงราคาถูกเป็นลำดับแรก เช่น โรงไฟฟ้าพลังความร้อนถ่านหิน (เช่น โรงไฟฟ้า แม่เมาะ จ.ลำปาง) เป็นต้น สำหรับกำลังการผลิตส่วนที่เหลือ นั้นจะมาจาก Peaking Plant ซึ่งมีลักษณะของการเดินเครื่องเฉพาะในช่วงเวลาที่มีความต้องการไฟฟ้าสูงสุด ได้แก่ โรงไฟฟ้า กังหันก๊าซ ซึ่งใช้น้ำมันดีเซลเป็นเชื้อเพลิงเขื่อนและโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ เป็นต้น
โดยทั่วไปแล้วเชื้อเพลิงที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้าของ Peaking Plant มีราคาสูงค่าใช้จ่ายในการผลิตไฟฟ้าต่อหน่วยของ Peaking Plant จะสูงกว่า Baseload Power Plant เนื่องจาก Peaking Plant มีการทำงานเพียงช่วงเวลาสั้น ๆ ในแต่ละปีเท่านั้น (ต่ำกว่า 1,000 ชั่วโมงต่อปี เทียบกับมากกว่า 7,200 ชั่วโมงต่อปีในกรณีของ Baseload Power Plant) ซึ่งค่าใช้จ่ายที่สูงของ Peaking Plant นั้นก็จะแปรเปลี่ยนมาเป็นค่าไฟฟ้าที่สูงขึ้นในที่สุด ดังนั้นการลดหรือชะลอการสร้าง Peaking Plant จึงเป็นแนวทางหนึ่งซึ่งสามารถมีส่วนช่วยรักษาระดับค่าไฟฟ้าไม่ให้สูงจนเกินไปได้ รูปที่ 4 แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าปริมาณ Peaking Plant ในกรณีที่มีการดำเนินการตอบสนองด้านโหลดลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับกรณีปกติซึ่งไม่ได้มีการดำเนินการตอบสนองด้านโหลด โดยหากเปรียบเทียบใน 2 กรณีนั้น จะเห็นได้ว่าปริมาณของ Baseload Power Plant นั้นไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลงไป นั่นคือ ประโยชน์ของการดำเนินการตอบสนองด้านโหลดนั้นจะเป็นไปในส่วนของ Peaking Plant เท่านั้น
รูปที่ 4 ประโยชน์ของการตอบสนองด้านโหลด (Demand Response) เชิงการลดการสร้าง Peaking Plant