บทที่ 03 — สมดุลที่มองไม่เห็น

03.1 สินค้าที่เก็บสต๊อกไม่ได้

ลองเทียบสินค้าสามอย่างดู: ข้าวสารเก็บไว้ในยุ้งฉางได้เป็นปี น้ำประปาเก็บไว้ในแท็งก์บนดาดฟ้าได้เป็นวัน แต่ไฟฟ้าในระบบขนาดใหญ่ระดับประเทศกลับเก็บสต๊อกไว้ล่วงหน้าได้แค่ "เสี้ยววินาที" เท่านั้น พูดอีกแบบคือ ไฟฟ้าที่คุณกำลังใช้อยู่ตอนนี้ แทบจะเป็นไฟฟ้าที่เพิ่งถูกผลิตขึ้นมาเมื่อครู่นี้เองที่โรงไฟฟ้าแห่งใดแห่งหนึ่ง

ทำไมไม่เก็บไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ล่ะ? คำตอบคือ แบตเตอรี่ที่ใหญ่พอจะจ่ายไฟให้ทั้งประเทศได้นานหลายชั่วโมงยังมีราคาแพงมหาศาลอยู่ในปัจจุบัน แม้จะเริ่มมีการติดตั้งแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ในระบบไฟฟ้าไทยบ้างแล้ว (จะพาไปดูในบทที่ 16) แต่ยังเป็นสัดส่วนเล็กน้อยเมื่อเทียบกับความต้องการทั้งหมด ตัวที่ใกล้เคียงกับ "แบตเตอรี่ยักษ์" มากที่สุดตอนนี้คือเขื่อนแบบสูบกลับ ซึ่งจะอธิบายในบทที่ 6

ผลที่ตามมาจากข้อจำกัดนี้คือ ระบบไฟฟ้าทั้งประเทศต้องรักษาสมดุลให้ ปริมาณที่ผลิต เท่ากับ ปริมาณที่ใช้ อยู่ตลอดเวลาแบบเป๊ะๆ ห้ามผลิตน้อยไป (ไฟจะไม่พอใช้) และห้ามผลิตมากไป (ก็จะเสียเปล่าและอาจทำให้ระบบเสียหาย) เรื่องนี้ฟังดูเป็นงานที่ยากมาก แต่ระบบไฟฟ้าไทยทำสิ่งนี้ได้สำเร็จอยู่ตลอดเวลาโดยที่เราแทบไม่รู้สึกตัวเลย

03.2 ความถี่ 50 เฮิรตซ์ — เข็มวัดสมดุลของทั้งประเทศ

ทวนความจำจากบทที่ 1 กันนิดหนึ่ง: ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่ใช้ในบ้านเราสลับทิศไปมาประมาณ 50 รอบต่อวินาที เรียกว่าความถี่ 50 เฮิรตซ์ (Hz) ตัวเลขนี้ไม่ได้ลอยมาลอยไป แต่มาจากความเร็วรอบการหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทุกตัวในระบบทั้งประเทศ ที่ต้องหมุน "ล็อกจังหวะ" เข้าด้วยกันเป๊ะๆ เหมือนวงดนตรีวงใหญ่ที่นักดนตรีทุกคนต้องเล่นตามจังหวะเดียวกัน ถ้าใครคนใดคนหนึ่งเร็วหรือช้ากว่าคนอื่น เพลงทั้งวงจะเพี้ยนทันที

ทีนี้ลองนึกภาพว่าจู่ๆ มีคนทั้งประเทศพร้อมใจกันเปิดแอร์เพิ่มขึ้นมาก ความต้องการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นแบบนี้จะไปดึงให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทุกตัวในระบบ "หนืด" ลงพร้อมกันทันที เหมือนนักปั่นจักรยานพ่วงหลายคนที่ปั่นด้วยกัน ถ้าจู่ๆ มีคนหนึ่งเริ่มถ่วงน้ำหนักเพิ่ม ทุกคนในขบวนจะรู้สึกหนืดขึ้นพร้อมกันทันทีเหมือนกันหมด ผลลัพธ์คือความถี่ของระบบจะตกลงต่ำกว่า 50 เฮิรตซ์เล็กน้อย และนี่คือสัญญาณที่บอกทั้งระบบว่า "ต้องเร่งการผลิตเพิ่ม"

ในทางกลับกัน ถ้าจู่ๆ มีการผลิตไฟฟ้ามากเกินความต้องการ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะหมุนเร็วขึ้นกว่าปกติ ความถี่จะลอยสูงเกิน 50 เฮิรตซ์ ซึ่งก็เป็นสัญญาณให้ต้องผ่อนการผลิตลง พูดง่ายๆ คือ ความถี่ 50 เฮิรตซ์ทำหน้าที่เหมือน "เข็มวัดสมดุล" ตัวเดียวที่บอกสถานะของทั้งระบบไฟฟ้าประเทศได้แบบเรียลไทม์ ไม่ต้องรอใครมารายงาน

03.3 หนึ่งวันของความต้องการไฟฟ้า

ถ้าลองวาดกราฟความต้องการใช้ไฟฟ้าทั้งประเทศตลอด 24 ชั่วโมง จะเห็นรูปแบบที่ค่อนข้างซ้ำกันแทบทุกวัน เริ่มจากช่วงตี 2 ถึงตี 4 ที่คนส่วนใหญ่นอนหลับ เครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่ปิดอยู่ ความต้องการไฟฟ้าจะต่ำที่สุดของวัน จากนั้นพอเข้าสู่ช่วงเช้าราวแปดโมง ออฟฟิศและโรงงานเริ่มเปิดทำการ ความต้องการไฟฟ้าก็เริ่มไต่ระดับขึ้นอย่างรวดเร็ว

ช่วงบ่าย ความต้องการไฟฟ้าจะขึ้นไปแตะจุดสูงจุดแรกของวัน เพราะแดดแรงที่สุด เครื่องปรับอากาศทั้งในออฟฟิศ ห้าง และโรงงานต้องทำงานหนักสู้กับความร้อน แต่จุดสูงสุดจริงๆ ของวันมักไม่ใช่ช่วงบ่าย กลับเป็นช่วงหัวค่ำประมาณ 19:00-21:00 น. เพราะเป็นช่วงที่คนกลับถึงบ้านพร้อมกันจำนวนมาก แล้วเปิดไฟ เปิดแอร์ หุงข้าว เปิดทีวีพร้อมๆ กันทั่วประเทศ ทำให้ความต้องการไฟฟ้าพุ่งสูงสุดของวันในช่วงนี้

1. Evening sky (Blue hour) — ท้องฟ้าช่วงหัวค่ำที่แสงเริ่มจางลง เป็นช่วงเวลาเดียวกับที่ความต้องการไฟฟ้าเริ่มไต่ขึ้นสู่จุดสูงสุดของวัน
2. Bangkok city skyline — เส้นขอบฟ้าของกรุงเทพฯ ที่เริ่มมีไฟเปิดตามตึกสูงต่างๆ พร้อมกันในช่วงเวลานี้
3. Condominium — คอนโดมิเนียมสูงที่มีไฟเปิดอยู่หลายห้อง แต่ละห้องล้วนมีส่วนเพิ่มความต้องการไฟฟ้ารวมของทั้งเมือง
4. Residential neighborhood — ย่านที่พักอาศัยที่ไฟเริ่มติดพร้อมกันเป็นจำนวนมาก คือภาพของ "พีคใหญ่หัวค่ำ" ที่อธิบายด้านบน
5. Low-rise housing — บ้านเดี่ยวและทาวน์เฮาส์ที่มีไฟเปิดอยู่ แต่ละหลังใช้ไฟไม่มาก แต่รวมกันทั้งประเทศแล้วมีผลกระทบใหญ่มาก
6. Power lines and utility poles — สายไฟและเสาไฟฟ้าตามถนนที่กำลังพาไฟฟ้าไปยังบ้านทุกหลังในภาพนี้ ตามเส้นทางที่อธิบายไว้ในบทที่ 2
7. Street lights — ไฟถนนที่เปิดพร้อมกันทั่วเมืองเมื่อพลบค่ำ เป็นอีกส่วนหนึ่งที่เพิ่มความต้องการไฟฟ้าในช่วงนี้
8. Local street — ถนนในซอยที่เริ่มมีรถกลับบ้านคับคั่ง สอดคล้องกับช่วงเวลาที่คนกลับถึงบ้านพร้อมกันมากที่สุดของวัน
9. Canal — คลองที่สะท้อนแสงไฟยามเย็น ไม่เกี่ยวกับระบบไฟฟ้าโดยตรง แต่ช่วยบอกบรรยากาศของช่วงเวลาหัวค่ำในภาพนี้

ถ้ามองภาพรวมทั้งปี ช่วงที่ความต้องการไฟฟ้าสูงสุดของทั้งประเทศมักตกอยู่ในหน้าร้อนราวเดือนเมษายนถึงพฤษภาคม เพราะอากาศร้อนจัดทำให้ทุกคนเปิดแอร์นานขึ้นและแรงขึ้นพร้อมกัน สถิติความต้องการไฟฟ้าสูงสุด (peak demand) ของประเทศไทยในช่วงปี 2566-2567 อยู่ที่ประมาณ 36,000-37,000 เมกะวัตต์ ตัวเลข "เมกะวัตต์" (megawatt ย่อว่า MW) นี้ก็คือหน่วยวัตต์ที่ทวนจากบทที่ 1 นั่นเอง เพียงแต่ขยายขนาดขึ้นไปอีก 1 เมกะวัตต์เท่ากับ 1 ล้านวัตต์ ลองเทียบง่ายๆ ว่า 1 เมกะวัตต์พอๆ กับแอร์บ้านทั่วไปเปิดพร้อมกันราวพันตัว

1. Hot outdoor air (heat rejection) — อากาศร้อนจัดภายนอกอาคารที่แอร์ต้องระบายความร้อนออกไปให้ได้ ยิ่งอากาศข้างนอกร้อน แอร์ยิ่งต้องทำงานหนักและกินไฟมากขึ้น
2. Window (conditioned space inside) — หน้าต่างของห้องที่แอร์กำลังทำความเย็นอยู่ข้างใน คือปลายทางที่พลังงานไฟฟ้าถูกใช้เปลี่ยนเป็นความเย็น
3. Balcony — ระเบียงที่ติดตั้งแอร์ไว้ด้านนอก พื้นที่แบบนี้พบได้ทั่วไปในอาคารชุดของไทย
4. Condenser unit (outdoor unit) — ตัวเครื่องแอร์ภายนอกที่ทำหน้าที่ระบายความร้อนออกจากระบบ เป็นส่วนที่กินไฟฟ้ามากที่สุดของเครื่องปรับอากาศทั้งชุด
5. Fan (air discharge) — พัดลมระบายความร้อนของแอร์ภายนอก ยิ่งอากาศร้อน พัดลมและคอมเพรสเซอร์ยิ่งต้องทำงานหนักขึ้น ดึงกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามไปด้วย
6. Refrigerant lines (insulated) — ท่อสารทำความเย็นที่หุ้มฉนวน เชื่อมระหว่างเครื่องแอร์ภายนอกกับตัวเครื่องภายในห้อง
7. Electrical conduit and cables — ท่อร้อยสายไฟฟ้าที่จ่ายไฟให้เครื่องแอร์แต่ละตัว เมื่อมีแอร์จำนวนมากขนาดนี้เปิดพร้อมกัน ความต้องการไฟฟ้ารวมของอาคารจะสูงมาก
8. Mounting bracket (wall support) — ขาตั้งที่ยึดเครื่องแอร์ภายนอกไว้กับผนังอาคาร ต้องแข็งแรงพอรับน้ำหนักเครื่องได้ตลอดอายุการใช้งาน
9. Building exterior wall (heat-absorbing surface) — ผนังภายนอกอาคารที่ดูดซับความร้อนจากแดดตลอดวัน ยิ่งร้อนมาก แอร์ภายในก็ยิ่งต้องทำงานหนักขึ้นเพื่อรักษาความเย็น

03.4 วาทยกรของวง: ศูนย์ควบคุมระบบกำลังไฟฟ้า

ถ้าระบบไฟฟ้าทั้งประเทศเปรียบเหมือนวงดนตรีขนาดยักษ์ที่ต้องเล่นจังหวะเดียวกันตลอดเวลา ก็ต้องมี "วาทยกร" คอยคุมจังหวะอยู่ตลอด 24 ชั่วโมงเช่นกัน หน่วยงานที่ทำหน้าที่นี้คือ ศูนย์ควบคุมระบบกำลังไฟฟ้าแห่งชาติ หรือ NCC (National Control Center — ศูนย์ควบคุมระบบกำลังไฟฟ้าแห่งชาติ) ซึ่งเป็นหน่วยงานของ กฟผ.

1. Organization ID and facility name — ป้ายชื่อหน่วยงานเจ้าของศูนย์ควบคุม คือ กฟผ. (การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย) ซึ่งเป็นผู้ดูแลศูนย์ควบคุมระบบกำลังไฟฟ้าแห่งชาติ
2. System status summary — สรุปสถานะภาพรวมของระบบไฟฟ้าทั้งประเทศแบบย่อ ให้เจ้าหน้าที่มองเห็นภาพรวมได้เร็วในจุดเดียว
3. Transmission network diagram (single-line) — แผนผังเส้นเดียวแสดงการเชื่อมต่อของสายส่งแรงสูงทั้งระบบ ช่วยให้เห็นว่าจุดไหนเชื่อมกับจุดไหนบ้าง
4. Real-time trends (historical plots) — กราฟแนวโน้มย้อนหลังของค่าต่างๆ ในระบบ ช่วยให้เจ้าหน้าที่เห็นทิศทางการเปลี่ยนแปลงไม่ใช่แค่ค่า ณ ขณะนั้น
5. Operator workstation (multi-monitor) — โต๊ะทำงานของเจ้าหน้าที่ที่มีจอภาพหลายจอ แต่ละคนดูแลข้อมูลคนละส่วนของระบบพร้อมกัน
6. Control room console and integrated systems — ชุดอุปกรณ์ควบคุมและระบบสื่อสารรวมที่โต๊ะทำงาน ใช้สั่งการและประสานงานกับโรงไฟฟ้าแต่ละแห่ง
7. Alarm and event notification panel — แผงแจ้งเตือนเหตุการณ์ผิดปกติในระบบ ขึ้นทันทีเมื่อมีความผิดปกติเกิดขึ้นที่ไหนก็ตามในโครงข่าย
8. System frequency (50.00 Hz nominal) — ตัวเลขความถี่ระบบแบบเรียลไทม์ แสดงค่า 50.00 เฮิรตซ์ ซึ่งเป็นค่าเป้าหมายปกติของไฟฟ้าไทยตามที่อธิบายในหัวข้อ 3.2 — เข็มวัดสมดุลตัวสำคัญที่สุดของทั้งห้อง
9. Thailand power grid real-time map — แผนที่โครงข่ายไฟฟ้าทั่วประเทศแบบเรียลไทม์ แสดงเส้นสายส่งและสถานีไฟฟ้าทุกจุดพร้อมสถานะการทำงาน
10. System key parameters — ตัวเลขสำคัญของระบบ เช่น กำลังผลิตรวม ปริมาณการใช้ไฟ และแรงดันที่ระดับต่างๆ อัปเดตตลอดเวลา
11. Generator status and unit output — ตารางแสดงสถานะและกำลังผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ละเครื่องทั่วประเทศ ให้เจ้าหน้าที่ตัดสินใจได้ว่าจะสั่งเร่งหรือผ่อนเครื่องไหน

งานของ NCC คือพยากรณ์ล่วงหน้าว่าทั้งประเทศจะใช้ไฟฟ้าเท่าไหร่ในแต่ละชั่วโมงของแต่ละวัน แล้วสั่งการให้โรงไฟฟ้าแต่ละแห่งเดินเครื่อง เร่งเครื่อง ผ่อนเครื่อง หรือหยุดเครื่อง ให้พอดีกับความต้องการที่พยากรณ์ไว้ตลอดเวลา การเรียกใช้โรงไฟฟ้าแต่ละแห่งมีลำดับคร่าวๆ ด้วย: โรงไฟฟ้าที่เดินเครื่องคงที่ได้ต้นทุนต่ำจะถูกเดินเครื่องเป็นฐานตลอดเวลา ส่วนโรงไฟฟ้าที่เริ่มเดินเครื่องได้เร็วแต่ต้นทุนสูงกว่าจะถูกเก็บไว้ใช้เฉพาะช่วงพีคเท่านั้น เขื่อนผลิตไฟฟ้าพลังน้ำมีข้อได้เปรียบตรงที่สตาร์ทเครื่องได้เร็วมาก จึงมักถูกเรียกใช้เป็นตัวเร่งด่วนเวลาความต้องการพุ่งขึ้นกะทันหัน (รายละเอียดเรื่องเขื่อนอยู่ในบทที่ 6)

03.5 ถ้าสมดุลพัง: ไฟตก ไฟดับ และ blackout

ปกติแล้วถ้าสมดุลเสียไปเพียงเล็กน้อย เช่น มีคนเปิดแอร์เพิ่มขึ้นทีละนิด ระบบจะปรับตัวเองได้ทันโดยที่เราไม่รู้สึกอะไรเลย แต่ถ้าสมดุลเสียไปแบบรุนแรงและกะทันหัน เช่น โรงไฟฟ้าขนาดใหญ่หลุดออกจากระบบกะทันหัน หรือสายส่งสำคัญขาดลงพร้อมกันหลายเส้น ความถี่ของระบบจะดิ่งลงอย่างรวดเร็ว ถ้าปล่อยไว้แบบนั้นต่อไปเรื่อยๆ ระบบทั้งหมดอาจล่มลงกลายเป็นไฟดับเป็นวงกว้างที่เรียกว่า blackout

เพื่อป้องกันเหตุการณ์แบบนั้น ระบบมีกลไกป้องกันตัวเองที่เรียกว่า การปลดโหลด (load shedding) คือการยอมตัดไฟบางพื้นที่ทิ้งไปก่อนโดยตั้งใจ เพื่อรักษาความถี่ของส่วนที่เหลือให้กลับมาเสถียร ฟังดูเหมือนเป็นเรื่องแย่ที่ต้องมีคนไฟดับ แต่จริงๆ แล้วเป็นทางเลือกที่ดีกว่ามากเมื่อเทียบกับการปล่อยให้ทั้งระบบล่มลงพร้อมกันหมดทั้งประเทศ

ประเทศไทยเคยเจอเหตุการณ์แบบนี้จริงมาแล้ว เมื่อเดือนพฤษภาคม 2556 เกิดเหตุสายส่งไฟฟ้าหลักในภาคใต้ขัดข้อง ทำให้ไฟดับเป็นวงกว้างถึง 14 จังหวัดภาคใต้นานประมาณหนึ่งชั่วโมง เหตุการณ์ครั้งนั้นเป็นบทเรียนสำคัญที่ทำให้ระบบไฟฟ้าไทยลงทุนเพิ่มเส้นทางสายส่งสำรองและกำลังการผลิตสำรองมากขึ้นในเวลาต่อมา

ถึงจะมีเหตุการณ์แบบนี้เกิดขึ้นได้บ้าง แต่โดยรวมแล้วระบบไฟฟ้าไทยถือว่ามีความเสถียรสูงมากเมื่อเทียบกับหลายประเทศ เพราะมีโครงสร้างพื้นฐานที่ออกแบบมาอย่างรอบคอบ ทั้งสายส่งที่เชื่อมโยงกันเป็นโครงข่าย โรงไฟฟ้าหลายประเภทกระจายความเสี่ยง และหน่วยงานกำกับดูแลที่ชัดเจน ซึ่งจะพาไปทำความรู้จักกันต่อในภาคที่ 2 ถึงภาคที่ 4 ของหนังสือเล่มนี้

สรุปท้ายบท

คำศัพท์ในบทนี้

ทบทวนความเข้าใจ