Chapter 02 Choice of Station[1]
Transcript of Chapter 02 Choice of Station[1]
Choice of Station
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
ชนิดของโรงไฟฟา
• Diesel
• Stream
• Hydro
• Gas Turbine
• Nuclear
• Renewable Energy
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
• การเลือกชนิดของโรงไฟฟาจะเลือกจาก “เชื้อเพลิงที่มี และราคาของเชื้อเพลิง”
• การเลือกที่ตั้งของโรงไฟฟาจะขึ้นอยูกับหลายปจจัยเชน
– คาใชจายในการสงจายพลังงานไฟฟาไปยังลูกคา
– คาใชจายในการขนสงเชื้อเพลิงไปยังโรงไฟฟา
– คาใชจายสําหรับทอน้ํามันหรือกาซ ในกรณีใชน้ํามันหรือกาซเปนเชื้อเพลิง
– คาที่ดิน, แหลงน้ําหลอเย็น และมลภาวะ
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
หัวขอที่ตองนํามาพิจารณาในการเลือกชนิดของโรงไฟฟาสรุปไดดังนี้
1. สถานที่สรางโรงไฟฟาที่จะทําใหประหยัดในการสงจําหนายกําลังไฟฟา
โรงไฟฟาควรตั้งอยูในใจกลางเมือง (Center of gravity of the load) แตในความเปนจริงจะเปนไปไดเฉพาะโรงไฟฟาดีเซล สวนโรงไฟฟาไอน้ําจะนิยมตั้งบริเวณชานเมือง สวนโรงไฟฟาพลังน้ําจะอยูไกลจากเมือง จึงทําใหตองมีสายสงระยะไกล
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
2. ราคาที่ดินและภาษี
ราคาที่ดินและภาษีภายในเมืองใหญจะมีราคาที่สูงกวาเมืองเล็ก และ
ราคาที่ดินในเมืองจะสูงกวานอกเมือง ดังนั้นจะตองเลือกจุดที่เหมาะสม
3. ขนาดที่วางที่ตองใช
โรงไฟฟาดีเซลจะใชพื้นที่นอยที่สุด รองมาคือโรงไฟฟาไอน้ํา และ
โรงไฟฟาพลังน้ําจะใชที่มากที่สุด
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
4. ดอกเบี้ยและคาเสื่อมราคา
ดอกเบี้ยจะขึ้นอยูกับสภาวะทางเศรษฐกิจในชวงเวลานั้นๆ สวนคาเสื่อม
ราคาจะเปนดังนี้
ดีเซล 6% ใชไดนาน 15-16 ป
ไอน้ํา 3.5-4% ใชไดนาน 20-25 ป
พลังน้ํา 1-2% ใชไดนานมาก
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
5. ขนาดและคาใชจายของโรงไฟฟา
คาใชจายตอ kW จะลดลงเมื่อขนาดโรงไฟฟาใหญขึ้น ดังนั้นการสราง
โรงไฟฟาขนาดใหญจํานวนนอยดีกวาการสรางโรงไฟฟาขนาดเล็ก
หลายๆ โรง แตอยางไรก็ตามจะตองดูขนาดที่เปนไปได
ดีเซลขนาดใหญสุด 94.5 MW
ไอน้ําขนาดใหญสุดประมาณ 1200 MW
พลังน้ําขนาดใหญสุด 3300 MW
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
6. ราคาเชื้อเพลิง
ราคาเชื้อเพลิงขึ้นอยูกับระยะทางระหวางแหลงเชื้อเพลิงกับโรงไฟฟา
ถาใกลแหลงน้ํามัน ก็อาจจะใชโรงไฟฟาดีเซล ถาใกลถานหินก็จะใช
โรงไฟฟาไอน้ํา หรือถาน้ํามันราคาถูกก็จะใชแทนถานหิน สวน
โรงไฟฟาพลังน้ําไมตองใชเชื้อเพลิง แตก็ตองมีปริมาณน้ําเพียงพอที่จะ
ผลิตกระแสไฟฟาเมื่อตองการ
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
7. ความพอเพียงของน้ําสําหรับโรงไฟฟาพลังน้ํา
จะตองมีการศึกษาแหลงน้ําเพื่อหาพื้นที่ที่เหมาะสมในการกักเก็บน้ําให
พอเพียง คาใชจายในการกอสรางจะรวมถึงคาใชจายในการสรางสายสง
ดวย เนื่องจากโรงไฟฟาพลังน้ําจะอยูไกลจากจุดศูนยกลางของ Load
มาก
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
8. ฐานรากของโรงไฟฟา
จะตองคํานึงถึงการสรางฐานรากของโรงไฟฟาที่ตําแหนงพื้นดินที่
เหมาะสม เพื่อใหรับน้ําหนักของ Machine ได สําหรับโรงไฟฟาดีเซล
และโรงไฟฟาไอน้ํา จะตองคํานึงถึงโครงสรางที่กําจัดเสียงรบกวนดวย
นอกจากนี้ไอเสียของโรงไฟฟาดีเซลจะตองจัดการกําจัดดวย
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
9. พื้นที่เก็บเชื้อเพลิง
โรงไฟฟาไอน้ําจะตองมีที่เก็บถานหินเพียงพอที่จะใชไดอยางนอย 2-3
สัปดาห ทั้งนี้ขึ้นอยูกับระยะทางระหวางเหมือง ถาไกลก็จะตองสํารอง
ไวมาก
สวนน้ํามันจะใชพื้นที่นอยกวา
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
10. ความสะดวกในการขนสง
โรงไฟฟาไอน้ําควรจะตองอยูริมน้ํา หรือมีรางรถไฟ เพื่อที่จะสะดวกใน
การขนสงเครื่องจักรขนาดใหญและถานหิน
โรงไฟฟาดีเซลใชการขนสงทางถนน
สวนโรงไฟฟาพลังน้ํานั้นอยุหางจากเมือง จึงตองมีถนนของตนเอง และ
เครื่องจักรขนาดใหญจะขนสงแบบแยกชิ้นแลวไปประกอบที่สถานที่
กอสราง
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
11. น้ําสําหรับหลอเย็นเครื่องจักร
โรงไฟฟาไอน้าํควรจะตองอยูริมแมน้ํา เพราะ
ตองการน้ําหลอเย็นปริมาณมาก แตถาไมมี
แหลงน้ําจะตองใช cooling tower แทน และ
น้ําที่ใชตองไมเปนน้ํากระดาง
สวนโรงไฟฟาดีเซลมีขนาดเล็กจึงไมตองการ
น้ําหลอเย็นมาก ดังนั้นจึงใชเพียง Spray Pond
ก็เพียงพอ
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
12. ธรรมชาติของ Load
ถา Load ของโรงไฟฟาที่จะจายมีการเปลี่ยนแปลงมาก นั่นคือ Load Factor ต่ํา และปริมาณ Load ไมมากนัก ควรใชโรงไฟฟาดีเซลและพลังน้ํา เนื่องจากสามารถเดินเครื่องและหยุดไดอยางรวดเร็ว
ในขณะที่โรงไฟฟาไอน้ําจะใชเวลานานกวามาก เนื่องจากตองมีการเก็บไอน้ําไวใน Boiler จนถึงระดับหนึ่งจึงจะใชได
แตในความเปนจริงจะใชโรงไฟฟาหลายชนิดผสมกันเพื่อใหผลิตไฟฟาไดตาม Load Curve
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
13. ความแนนอน
ถาโรงไฟฟาเดียวจาย Load ทั้งหมด โรงไฟฟานั้นจะตองจายไดเต็ม
Maximum Demand
แตในความเปนจริงจะตองมีโรงไฟฟา Stand by อยางเพียงพอ เชนใน
กรณีโรงไฟฟาใหญสุดหยุดเดิน เพื่อทําการซอมบํารุง ซึ่งสวนใหญจะ
ทําในตอนที่ Load นอยที่สุดของป
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
14. คาใชจายในการซื้อไฟฟา
บางครั้งการซื้อไฟฟาจากสถานที่ใกลเคียง อาจคุมคากวาการสราง
โรงไฟฟาใหม ซึ่งตองมีการลงทุนสูง จึงตองมีการพิจารณาเปรียบเทียบ
วา ระหวางสรางโรงไฟฟาใหมกับการซื้อไฟฟาจากที่อื่น อันไหนจะมี
ความแนนอนและมีราคาถูกกวากัน
การเลือกชนิดของโรงไฟฟา
15. กระบวนการผลิตไอน้ํา
บางครั้งอุตสาหกรรมที่ตองใชไอน้ํา เชน อุตสาหกรรมสิ่งทอ จะตองใช
ไอน้ําในการรักษาความชื้นตลอดเวลา อุตสาหกรรมเหลานี้จึงนิยมที่จะ
สรางโรงไฟฟาไอน้ําของตนเอง และใชไอน้ําที่เหลือจากการผลิตไฟฟา
มาใชในอุตสาหกรรม แตในบางครั้งจะตองเปรียบเทียบคาใชจายกับ
การซื้อไฟฟาดวยวาคุมคาหรือไม
การเลือกขนาดและจํานวนของ Generator
วิธีที่ ๑
เลือก Generator 1 ชุด ที่มีคา Capacity อยางนอยเทากับ Maximum Demand
เนื่องจาก Load จะมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังนั้นถาใช Generator ชุดเดียว
ทํางานตลอดเวลาจะทําใหไมประหยัด เพราะบางครั้งจะตองทํางาน Half Load
หรือ No Load ซึ่งประสิทธิภาพจะต่ํา ทําใหสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง
โดยปกติจะมี Generator สํารองที่มี Capacity เทากันอีก 1 ชุด เพื่อใชในกรณีที่
Generator อีกชุดเสียหาย
การเลือกขนาดและจํานวนของ Generator
วิธีที่ ๒
การเลือกใหพอดีกับ Load Curve และให Generator ทุกตัวทํางานเกือบ Full Load
จะไดประสิทธิภาพสูงสุด
Generator สํารองจะมีตัวเดียวที่มีขนาดเทากับ Generator ตัวที่ใหญที่สุดที่เลือกไว
คา Capacity ของ Generator จะนอยกวา Maximum Demand
วิธีนี้จะตองลงทุนสูงเนื่องจากมี Generator จํานวนมาก ทําใหเสียพื้นที่ และเสียคา
กอสรางมาก พรอมกับคาบํารุงรักษา และตองมีระบบการทํางานตอขนานอีกดวย
การเลือกขนาดและจํานวนของ Generator
ดังนั้นวิธีในการเลือกขนาดและจํานวนของ Generators ใน
โรงไฟฟาจะตองประนีประนอมกัน ระหวางทั้ง 2 วิธี คือใช
Generator ใหนอยที่สุดใหพอดีกับ Load Curve
การเลือกขนาดและจํานวนของ Generator
เนื่องจาก Load Factor และ Diversity Factor ไมสามารถนํามาใชได
เนื่องจากไมไดคิด Reserve Capacity ดังนั้นจึงนิยามใหมไดดังนี้
Plants Capacity Factor (PCF)
หมายถึง “อัตราสวนระหวางพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจริงตอพลังงาน
ไฟฟาสูงสุด (กําลังผลิตติดตั้ง)”
periodsametheduringproducedbeenhavecouldthatEnergyPossibleMaximum
oducedpEnergyActualFactorCapacityPlant
r =
การเลือกขนาดและจํานวนของ Generator
Plant Use Factor (PUF)
หมายถึง “อัตราสวนระหวางพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจริงตอพลังงาน
ไฟฟาสูงสุด (กําลังผลิตติดตั้ง) ภายในชวงเวลาที่โรงไฟฟาทํางาน
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
year duringoperation in isPlant hours ofNumber
(kW)Plant ofCapacity
(kWh) ProducedEnergy Annual Factor Plant Use Annual
การเลือกขนาดและจํานวนของ Generator
ตัวอยางที่ ๑
จากตารางให วาดกราฟ Load Curve, คํานวณหา Load Factor เลือก
ขนาดและจํานวน Generator ที่จะจาย Load หา Reserve Capacity,
คํานวณหา Plant Capacity Factor, ตารางการทํางานของแตละ
Generator, คํานวณหา Plant Use Factor
การเลือกขนาดและจํานวนของ Generator
ตัวอยางที่ ๑ (ตอ)
kW kW23.00-05.00 500 12.00-13.00 1500
05.00-06.00 750 13.00-17.00 2500
06.00-07.00 1000 17.00-19.00 2000
07.00-09.00 2000 19.00-21.00 2500
09.00-12.00 2500 21.00-23.00 1000
การเลือกขนาดและจํานวนของ Generator
โดยปกติโรงไฟฟาที่เริ่มและหยุดเดินบอยๆ จะเปนโรงไฟฟา
ดีเซล และพลังน้ํา
ดังนั้นจึงตองมีการพิจารณาการสูญเสียพลังงานของไฟฟา
ในชวงเริ่มและหยุดเดินดวย
Load Duration Curve
เนื่องจาก Load Curve ในแตละวันแตละฤดูกาลจะไมเหมือนกัน จะตองมีการ
รวบรวมขอมูลตลอดป เพื่อศึกษา Demand ตลอดทั้งปดังนั้นจึงนิยมใช Load
Duration Curve ศึกษาและวิเคาระหการใชพลังงานไฟฟา เพื่อใหทราบถึงความ
ตองการการใชพลังงาน
Load Duration Curve หมายถึง “กราฟที่แสดงความสัมพันธระหวางกําลังไฟฟา
ของโหลดกับจํานวนชั่วโมงที่เกิดโหลด โดยนําขอมูลโหลดจากการาฟแตละวัน
มาใช Load Duration Curve สามารถแสดงเปนแบบแทงหรือแบบเสนก็ได”
การ Plot Load Duration Curve จะทําไดดังแสดงในตัวอยางตอไป
Load Duration Curve
ตัวอยางที่ ๒
จากตารางที่ใหมาจง Plot Load Duration Curve
Load Duration Curve
Day Load
kW
Time
Hours
Load
kW
Time
Hours
Load
kW
Time
Hours
Load
kW
Time
Hours
Load
kW
Time
Hours
1 1000 4 5000 3 500 8 3000 4 2000 5
2 2000 3 4000 4 1000 6 500 5 1000 6
3 3000 5 5000 6 2000 4 1000 5 500 4
4 2000 7 3000 5 6000 1 1000 8 500 3
5 1000 6 5000 4 2000 3 1000 7 200 4
6 3000 5 2000 7 3000 7 5000 2 1000 3
7 4000 4 5000 3 2000 4 3000 7 500 6
Load Duration Curve
ตัวอยางที่ ๓
จาก Annual Load Duration Curve ที่ใหมา คา Maximum Demand
20000 kW, Load ถูกจายดวยโรงไฟฟา 2 โรง คือ 12.5 MW และ 10
MW โดยที่ โรงที่ ๑ ใชงานตลอดป สวนโรงที่ ๒ ใชงานเมื่อ Capacity
ของ Load เกินจากโรงที่ ๑ จงคํานวณหา Load Factor, Plant Capacity
Factor และ Use Factor ของแตละโรงไฟฟา
Load Duration Curve
พื้นที่ใตกราฟ aqprefa มีคาเทากับ
98x106 kWh
พื้นที่ใตกราฟ abqa มีคาเทากับ
9.9x106 kWh
คาใชจายของการผลิตไฟฟา
คาใชจายคงที่ (Fixed Cost)
• คากอสราง (Capital Cost)
• ดอกเบี้ยจากการลงทุนสราง ภาษี และคาประกัน (Interest on Capital,
Taxes and Insurance)
• คาเสื่อมราคาของอุปกรณ (Depreciation of Equipment)
• คาบริหารจัดการทั่วไป แมไมมีการผลิตไฟฟา (General Managerial
Cost)
คาใชจายของการผลิตไฟฟา
คาใชจายสําหรับพลังงาน (Cost for Energy)
• น้ํามันเชื้อเพลิง (Cost of Fuel)
• คาบํารุงรักษา (Maintenance Cost)
• คาดําเนินงาน และคาจางพนักงานประจําโรงไฟฟา (Operation Cost)
• คาน้ําสําหรับตมและหลอเย็น (Cost of Water)
• คาวัสดุสิ้นเปลือง (Cost of Consumable Stores and Materials)
คาใชจายของการผลิตไฟฟา
คาใชจายสําหรับพลังงานที่จายใหลูกคา (Charges for Energy
supplied to Consumers)
ไดแก คาใชจายในสวนของระบบจําหนาย (Distribution System)
รวมถึงสํานักงานที่จะตองสรางเพื่อที่จะจายไฟฟาใหลูกคา ดังนั้น
คาใชจายของลุกคาแตละรายจะเทากับคาใชจายทั้งหมดหารดวยจํานวน
ลูกคาที่ใชระบบนี้
คาเสื่อมราคาของโรงไฟฟา
มีวิธีคิดอยู ๒ วิธีคือ
• Straight-line Method
เปนวิธีที่คิดวาคาเสื่อมราคาเกิดขึ้นคงที่ทุกปเปนเสนตรงโดยไมคํานึงถึง
ดอกเบี้ย
• Sinking-fund Method
คิดรวมดอกเบี้ยตลอดเวลาปกติจะเปนรายป
คาเสื่อมราคาของโรงไฟฟา
Straight-line Method
จาก Diagram จะเห็นวา ราคาของอุปกรณ 100% ลดลงเปน 15% เมื่อ
เวลา 100% ของอายุใชงาน เสนตรง AD คือ ราคาที่เสื่อม สวน Slope
คืออัตราการเสื่อม, EF คือราคาที่เสื่อมที่ 50% ของอายุใชงาน และ BD
คือที่ 100%, OC คือคาเสื่อมราคาที่ตองสํารองสะสมไวเรื่อยๆ จนถึง
อายุใชงานมีคาเทากับ CK ซึ่งเทากับคาเสื่อมราคา BD, อัตราการเสื่อม
ราคาที่สํารองไวคือ Slop OC
life usefulyear ofnumber Totalondepreciati Totalrate reserveon depreciati Annual =
คาเสื่อมราคาของโรงไฟฟา
คาเสื่อมราคาของโรงไฟฟา
Sinking fund Method
จาก Diagram เสนโคง OCG คือ Sinking-fund สะสมรวมกับดอกเบี้ย
เปนจํานวนเทากับ KC ที่อายุใชงาน ซึ่งมีคาเทากับราคาเริ่มตนของ
โรงไฟฟาลบดวย Salvage Value (ราคาคงเหลือ) ที่อายุใชงาน อัตราของ
เงินสํารองจะไมเปนเสนตรง เพราะรวมคิดเอาดอกเบี้ยแตละงวดป
ตลอดทั้งชวงดวย, KC=BD, EF คือราคาที่เสื่อมที่ 50% ของอายุใชงาน,
GH คือ Sinking fund ที่ 50% ของอายุใชงาน
คาเสื่อมราคาของโรงไฟฟา
คาเสื่อมราคาของโรงไฟฟา
เมื่อ r เปนดอกเบี้ย และ n เปนจํานวนปของ Sinking fund
( )( ) 11
valueSalvage- valueInitial fund sinking payment to Annual−+
= nrr
คาเสื่อมราคาของโรงไฟฟา
ตัวอยางที่ ๔
หมอแปลง 100 kVA และอุปกรณราคา 13000 Euro ถาอายุใชงานของ
หมอแปลงนี้ 20 ป คา Salvage value ที่อายุใชงาน 1000 Euro จงหาเงิน
สํารองสําหรับคาเสื่อมราคา โดยใช (1) Straight Line Method, (2)
Sinking fund Method โดยคิดดอกเบี้ย 10%
คาเสื่อมราคาของโรงไฟฟา
Reducing Balance Method
เปนการคิดคาเสื่อมราคาตายตัว ทําใหชวงแรกคาเสื่อมราคาจะสูง แต
ตอไปจะนอยลง ซึ่งจะไปชดเชยพอดีกับคาบํารุงรักษาซึ่งชวงแรกจะ
นอย แตยิ่งนานไปจะยิ่งมากขึ้น
คาเสื่อมราคาของโรงไฟฟา
ตัวอยางที่ ๕
อุปกรณชิ้นหนึ่งราคา 50000 Euro อัตราเสื่อมราคาเปน 10% ตอป จงหา
ราคาอุปกรณชิ้นนี้เมื่อสิ้นปที่ 1, 2 และ 3 โดยวิธี Reducing Balance
Method
ผลกระทบของ Load Factor ตอคาใชจาย/kWh
จากที่กลาวมาแลววาคาใชจายของโรงไฟฟาจะประกอบดวย Fixed
Cost ซึ่งคงที่ไมวาโรงไฟฟาจะถูกใชงานหรือไม และ Operation Cost ที่
ขึ้นอยูกับการใชงาน
ที่ Load Factor 100% โรงไฟฟาทํางานเต็มที่ ทําให Fixed Cost ถูกหาร
ดวย kWh ที่ผลิต ซึ่งมีคามาก ทําใหคาใชจายตอ kWh ต่ํา
ที่ Load Factor ต่ําโรงไฟฟาทํางานไมเต็มที่ทําให Fixed Cost ที่มีคาเทา
เดิมถูกหารดวย kWh ที่ผลิต ซึ่งมีคานอย ทําใหคาใชจายตอ kWh สูง
ผลกระทบของ Load Factor ตอคาใชจาย/kWh
ตัวอยางที่ ๖
Fixed Cost ของโรงไฟฟาความรอน 262.8 Euro/kW ที่ติดตั้งตอป คา
เชื้อเพลิงและดําเนินงาน 3 c/kWh ที่ผลิต จงหาคาใชจายตอ kWh เมื่อ
Load Factor เปน 100%, 75%, 50%, และ 25% จงวาดกราฟแสดง
ความสัมพันธระหวางคาใชจาย ตอ kWh กับ Load Factor
แบบฝกหัดทายบท
1. โรงไฟฟาแหงหนึ่ง มี Max. Demand 10000 kW และมีการใชโหลด
รายวันดังนี้
23-06.00 2000 kW 13-17.00 7500 kW
06-8.00 3500 kW 17-19.00 8500 kW
08-12.00 8000 kW 19-21.00 10000 kW
12-13.00 3000 kW 21-23.00 4500 kW
แบบฝกหัดทายบท
จงหา
1. จํานวน Generator และ ขนาด
2. ขนาด Reserve Generator
3. Load Factor
4. Plant Capacity Factor
5. Plant Use Factor
6. ตารางการเดินเครื่องของโรงไฟฟา
แบบฝกหัดทายบท
2. โรงไฟฟาแหงหนึ่งมีคา Max. Demand 15000 kW, Load Factor 70
%, Plant Capacity Factor 52.5%, Plant use Factor 85% จงหา
• daily Energy produced
• Reserve Capacity of Plant
• Max. Energy that could be produced daily if the plant were in use all
the time
• Max. Energy that could be produced daily if the palnt, operating in
accordance with operating schedule, is fully loaded when in operation
แบบฝกหัดทายบท
3. โรงไฟฟาขนาดเล็ก มีราคาอุปกรณทั้งสิ้น 65000 Euro อายุการใชงาน
15 ป ใหหาเงินสํารองสําหรับคาเสื่อมราคาโดยใช
• Straight Line Method
• Sinking Fund Method โดยคิดดอกเบี้ย 5%
และกําหนดให Salvage Value มีคาเทากับ 5000 Euro
C U Next Week