สาเหตุหลักของความผิดเพี้ยนของคลื่นฮาร์มอนิกในติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ มาจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังแบบนอนลินีเอร์ที่เราพบเห็นได้ทั่วไปในปัจจุบัน โดยเฉพาะอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์และอุปกรณ์สวิตชิ่งต่างๆ การศึกษาเมื่อปี ค.ศ. 2024 เกี่ยวกับการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าพบข้อมูลที่น่าสนใจเกี่ยวกับปัญหานี้ ซึ่งค้นพบว่าประมาณสองในสามของกระแสฮาร์มอนิกทั้งหมดที่วัดได้ในฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ มีต้นกำเนิดมาจากอินเวอร์เตอร์ประเภทแหล่งจ่ายแรงดัน (voltage source inverters) เมื่อมันทำหน้าที่แปลงกระแสไฟฟ้าจาก DC เป็น AC สิ่งที่เกิดขึ้นนั้นค่อนข้างเข้าใจได้ง่ายแต่มีความซับซ้อนทางเทคนิคไปพร้อมกัน อินเวอร์เตอร์เหล่านี้สร้างฮาร์มอนิกจากการสลับที่ความถี่สูงในช่วงระหว่าง 2 ถึง 40 กิโลเฮิรตซ์ เนื่องจากวิธีการปรับพัลส์ (เรียกว่า PWM ย่อจาก pulse width modulation) ร่วมกับวิธีการแทรกสอด (interleaving methods) นอกจากนี้ยังมีปัจจัยอื่นๆ ที่ควรกล่าวถึงด้วย เช่น หม้อแปลงบางครั้งอาจเกิดภาวะอิ่มตัวภายใต้เงื่อนไขบางประการ และเมื่ออินเวอร์เตอร์หลายตัวทำงานร่วมกันในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ อาจเกิดปฏิสัมพันธ์กันจนก่อให้เกิดฮาร์มอนิกเพิ่มเติมได้
เมื่อปล่อยให้เกิดขึ้นโดยไม่มีการควบคุม ฮาร์มอนิกจะทำให้ประสิทธิภาพของระบบลดลงประมาณ 3 ถึง 7 เปอร์เซ็นต์ ตามการวิจัยของ Ponemon เมื่อปีที่แล้ว สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะตัวนำสูญเสียพลังงานมากขึ้น และหม้อแปลงร้อนเกินกว่าที่ควรจะเป็น หากความเพี้ยนของแรงดันไฟฟ้าเกิน 5% THD สิ่งต่าง ๆ จะเริ่มผิดพลาดอย่างรวดเร็ว เครื่องตัดวงจรป้องกันการทำงานผิดปกติจะทำงานได้ไม่ถูกต้อง และตัวเก็บประจุมักจะเสียหายโดยไม่คาดคิด ปัญหานี้ยังเลวร้ายลงสำหรับอินเวอร์เตอร์ด้วย อินเวอร์เตอร์ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยฮาร์มอนิกจะพบว่าฉนวนของอุปกรณ์เสื่อมสภาพเร็วกว่าปกติประมาณ 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งหมายถึงการซ่อมแซมบ่อยขึ้นและค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น บางสถานการณ์ที่เลวร้ายมากเกิดขึ้นเมื่อมีการเกิดเรโซแนนซ์ระหว่างความเหนี่ยวนำของกริดกับสิ่งที่ออกมาจากอินเวอร์เตอร์ PV ปรากฏการณ์นี้ทำให้ฮาร์มอนิกบางตัวเพิ่มความเข้มข้นจนสูงมาก บางครั้งอุปกรณ์ได้รับความเสียหายจนไม่สามารถซ่อมแซมได้
องค์กรมาตรฐานทั่วโลกได้กำหนดกฎเกณฑ์ที่เข้มงวดพอสมควรเกี่ยวกับระดับความผิดเพี้ยนของแรงดันไฟฟ้าแบบฮาร์มอนิก (THD) ที่ต้องคงอยู่ต่ำกว่า 5% และฮาร์มอนิกของกระแสไฟฟ้าต้องไม่เกิน 8% ที่จุดเชื่อมต่อระบบกับโครงข่ายไฟฟ้า สำหรับติดตั้งระบบโฟโตโวลเทอิกที่มีขนาดใหญ่กว่า 75 กิโลวัตต์ จะมีข้อกำหนดเพิ่มเติมจากมาตรฐาน IEC 61000-3-6 ที่เรียกร้องให้ต้องทำการทดสอบเฉพาะเพื่อวัดการปล่อยฮาร์มอนิกเหล่านี้ การปฏิบัติตามข้อกำหนดทั้งหมดเหล่านี้โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้เทคนิคการลดผลกระทบหลายรูปแบบ แนวทางที่นิยมใช้กันทั่วไป ได้แก่ การออกแบบอินเวอร์เตอร์ที่มีโครงสร้างวงจรที่ดีขึ้น และการติดตั้งอุปกรณ์กรองกำลังไฟแบบแอคทีฟ ส่วนหน่วยงานกำกับดูแลส่วนใหญ่ในปัจจุบันจะกำหนดให้มีการตรวจสอบฮาร์มอนิกอย่างต่อเนื่องภายในฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อช่วยหลีกเลี่ยงค่าปรับที่อาจเกิดขึ้นเมื่อเกิดปัญหาเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้าอันเนื่องมาจากปริมาณฮาร์มอนิกที่มากเกินไป
ตัวกรองกำลังงานแบบแอคทีฟหรือ APFs จัดการกับปัญหาความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ โดยตรวจจับและยกเลิกกระแสไฟฟ้าที่ไม่พึงประสงค์แบบเรียลไทม์ พวกมันทำงานร่วมกับเซ็นเซอร์วัดกระแสและเทคโนโลยี DSP เพื่อวิเคราะห์พฤติกรรมของกระแสโหลด พร้อมระบุปัญหาความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกแม้แต่ระดับเล็กที่สุด เช่น ความผิดเพี้ยนลำดับที่สาม การทดสอบจริงในสนามบางครั้งแสดงให้เห็นว่า APFs สามารถลดปริมาณความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกโดยรวมได้ถึงเกือบ 88% ในโรงผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 500 กิโลวัตต์ เมื่อเทียบกับตัวกรองแบบพาสซีฟแบบดั้งเดิม ประสิทธิภาพในระดับนี้ส่งผลอย่างมากต่อความเสถียรและประสิทธิภาพของระบบ
การตรวจสอบกระแสไฟฟ้าในระบบกริดเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องผ่านเซ็นเซอร์แบบฮอลล์เอฟเฟกต์ ซึ่งสามารถตรวจจับสัญญาณฮาร์มอนิกได้ด้วยความแม่นยำค่อนข้างสูง โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนประมาณร้อยละ 0.5 สิ่งที่ตามมาคือการประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลโดยอัลกอริธึม DSP ขั้นสูง ซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้าต้านทานที่มีเฟสตรงข้ามพอดีกับฮาร์มอนิกที่ถูกตรวจพบ การศึกษาวิจัยในปี 2023 เกี่ยวกับเทคนิคการชดเชยแบบเรียลไทม์แสดงให้เห็นว่า เมื่อตัวกรองกำลังงานแบบแอคทีฟทำงานที่อัตราการเปิด-ปิดถึง 20 กิโลเฮิรตซ์ สามารถลดทอนฮาร์มอนิกอันดับที่ห้าและเจ็ด ซึ่งก่อปัญหาบ่อยครั้ง ได้เกือบทั้งหมดภายในเวลาเพียงสองพันของวินาที นับเป็นความสามารถที่น่าประทับใจมากสำหรับผู้ที่ต้องจัดการกับปัญหาคุณภาพไฟฟ้าในแต่ละวัน
วิธีการควบคุมนี้แยกองค์ประกอบของกำลังไฟฟ้าจริง (p) และกำลังไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (q) โดยใช้การแปลงแคลร์ก เมื่อทำงานร่วมกับแรงดันไฟฟ้าของกริดผ่านวงจรล็อกเฟส (PLLs) วิธี p-q สามารถรักษากำลังไฟฟ้าให้อยู่เหนือ 0.98 ได้แม้ในช่วงที่ความเข้มของแสงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงถึง 30% การศึกษาแสดงให้เห็นว่าวิธีนี้ช่วยลดความต้องการกำลังไฟฟ้าเหนี่ยวนำลงได้ 72% เมื่อเทียบกับตัวควบคุมแบบ PI แบบดั้งเดิม
ระบบดังกล่าวรับสัญญาณชดเชยเหล่านี้ และแปลงเป็นคำสั่งการสลับจริง โดยใช้สิ่งที่เรียกว่า การมอดูเลตแบบสเปซเวกเตอร์ PWM ในปัจจุบัน ตัวกรองกำลังแบบแอคทีฟส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นโดยใช้อินเวอร์เตอร์ที่อิงจาก IGBT ซึ่งทำงานได้มีประสิทธิภาพมากกว่า 97 เปอร์เซ็นต์ ด้วยเทคนิคการชดเชยเวลาตาย (dead time compensation) ที่ชาญฉลาด ซึ่งช่วยลดการสูญเสียจากการสลับที่เกิดขึ้นอย่างมาก ในการศึกษาบทความวิจัยต่างๆ เกี่ยวกับอินเวอร์เตอร์แหล่งจ่ายแรงดันแบบ PWM เราพบว่าการออกแบบเหล่านี้สามารถกำจัดคลื่นฮาร์โมนิกออกได้ในช่วงแบนด์วิธที่สูงเกินกว่า 2 กิโลเฮิรตซ์ และนี่คือสิ่งสำคัญอีกอย่างหนึ่ง คือ ระบบนี้สามารถรักษาระดับความผิดเพี้ยนรวมของฮาร์โมนิก (Total Harmonic Distortion) ให้อยู่ต่ำกว่า 4% ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดทั้งหมดตามมาตรฐาน IEEE 519 ฉบับล่าสุดในปี 2022
| พารามิเตอร์ | ตัวกรองแบบดั้งเดิม | เครื่องกรองพลังงาน |
|---|---|---|
| เวลาตอบสนอง | 50–100 มิลลิวินาที | <2 มิลลิวินาที |
| การจัดการลำดับฮาร์โมนิก | คงที่ (5, 7) | 2 ถึง 50 |
| การลดระดับ THD | 40–60% | 85–95% |
| ความสามารถในการปรับตัว | ไม่มี | การติดตามโหลดแบบไดนามิก |
การติดตั้งตัวกรองกำลังไฟฟ้าแบบแอคทีฟ (APFs) ให้ทำงานร่วมกับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อย่างเหมาะสม จำเป็นต้องมีการตั้งค่าและกลยุทธ์ควบคุมอย่างระมัดระวัง เพื่อให้สอดคล้องกับมาตรฐานของระบบจำหน่ายไฟฟ้า และรักษาคุณภาพไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ดี ส่วนใหญ่แล้ว ระบบติดตั้งในปัจจุบันนิยมใช้โครงสร้าง APF แบบชันต์ (shunt) เนื่องจากเชื่อมต่อแบบขนาน ซึ่งสามารถกำจัดฮาร์โมนิกได้แบบเรียลไทม์ โดยไม่รบกวนการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์โดยตรง ตามรายงานวิจัยที่เผยแพร่ในปี 2023 ผ่าน IntechOpen พบว่าประมาณ 89 เปอร์เซ็นต์ของฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่สร้างใหม่ ได้นำ shunt APFs มาใช้งานร่วมกับระบบ phase locked loop (PLL) แล้ว ระบบที่ติดตั้งเหล่านี้สามารถทำให้แรงดันไฟฟ้าในระบบจำหน่ายสอดคล้องกันได้อย่างแม่นยำ โดยทั่วไปจะเบี่ยงเบนไม่เกินครึ่งองศา ความแม่นยำระดับนี้มีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพโดยรวมของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
เครื่องกรองกำลังแบบชันต์ (Shunt APFs) ทำงานโดยการฉีดกระแสฮาร์โมนิกตรงข้ามเข้าสู่ระบบโครงข่ายไฟฟ้าผ่านอินเวอร์เตอร์แหล่งจ่ายแรงดัน ข้อได้เปรียบหลัก ได้แก่:
ตัวควบคุมแบบปรับตัวได้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการลดฮาร์โมนิกภายใต้สภาวะความเข้มแสงที่เปลี่ยนแปลง โดยการปรับพารามิเตอร์เกนโดยอัตโนมัติ การทดสอบภาคสนามในปี 2024 แสดงให้เห็นว่า ระบบแบบปรับตัวได้สามารถลดค่าความผิดเพี้ยนฮาร์โมนิกรวม (THD) จาก 8.2% ลงเหลือ 3.1% ภายใต้สภาวะแสงบังบางส่วน ซึ่งดีกว่าโมเดลแบบเกนคงที่ถึง 42% ในการตอบสนองต่อเหตุการณ์ชั่วคราว
มีแนวทางการรวมสามประการที่นิยมใช้ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ยุคใหม่ ได้แก่:
| วิธี | การลดระดับ THD | ต้นทุนการดำเนินการ |
|---|---|---|
| APF แบบรวมศูนย์ | 82-91% | $15,000-$35,000 |
| APF ระดับสตริง | 74-86% | $8,000-$18,000 |
| อินเวอร์เตอร์ไฮบริด APF-PV | 89-95% | การออกแบบแบบบูรณาการ |
การวิเคราะห์จาก ScienceDirect ในปี 2024 เปิดเผยว่า ระบบไฮบริดสามารถเพิ่มผลผลิตพลังงานได้มากขึ้น 6.8% เมื่อเทียบกับโซลูชัน APF แบบแยกเดี่ยวในอาร์เรย์พลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 500 กิโลวัตต์
ระบบไฮบริดโฟโตโวลเทก-ตัวกรองกำลังไฟฟ้าแบบแอคทีฟในปัจจุบันใช้อินเวอร์เตอร์พิเศษที่สามารถจัดการทั้งการแปลงพลังงานและลดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าไปพร้อมกัน การออกแบบรุ่นใหม่ล่าสุดได้ผสานฟังก์ชันการกรองกำลังไฟฟ้าเข้าไว้ภายในยูนิตอินเวอร์เตอร์ PV หลักโดยตรง ส่งผลให้จำนวนชิ้นส่วนที่ต้องใช้น้อยลงประมาณ 37% เมื่อเทียบกับระบบที่ใช้ชิ้นส่วนแยกจากกัน ตามการวิจัยของหว่องและคณะในปี 2021 ระบบนี้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยเทคนิคการสลับวงจรขั้นสูง ซึ่งช่วยให้สามารถติดตามจุดกำลังไฟฟ้าสูงสุดจากแสงอาทิตย์ ขณะเดียวกันก็ช่วยลดฮาร์โมนิกที่ไม่ต้องการออกไปได้ ระบบดังกล่าวใช้ชิ้นส่วนร่วมกัน เช่น ตัวเก็บประจุ DC-link และโมดูล IGBT ที่เราพบเห็นได้ทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ การทดสอบในสภาพแวดล้อมจริงแสดงให้เห็นว่า ระบบนี้สามารถควบคุมระดับความผิดเพี้ยนฮาร์โมนิกโดยรวม (THD) ให้อยู่ต่ำกว่า 3% ซึ่งถือว่าดีมาก โดยยังคงสามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพประมาณ 98.2% ถือว่าน่าประทับใจมากสำหรับระบบที่ช่วยทำให้ระบบสายส่งไฟฟ้าสะอาดขึ้น ขณะเดียวกันก็ใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานหมุนเวียนได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
การจำลองด้วยฮาร์ดแวร์ในลูป (HIL) ของระบบที่มีกำลัง 500 กิโลวัตต์ แสดงให้เห็นว่าเวลาตอบสนองต่อแรงฮาร์โมนิกเร็วกว่าตัวกรองแบบพาสซีฟทั่วไปถึง 89% การศึกษาด้านพลังงานหมุนเวียนในปี 2024 เปิดเผยว่าตัวควบคุมแบบปรับตัวในอุปกรณ์ PV-APF ช่วยลดการผันผวนของแรงดันไฟฟ้าลงได้ 62% ภายใต้สภาวะแสงแดดบังบางส่วน การติดตั้งจริงแสดงให้เห็นว่าสามารถควบคุมระดับ THD ให้ต่ำกว่า 5% อย่างต่อเนื่องตลอดระยะเวลาการทำงานมากกว่า 1,200 ชั่วโมง แม้จะมีโหลดแบบนอนลิเนียร์ถึง 30%
ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์สามารถกำจัดปัญหาหม้อแปลงร้อนเกินจากฮาร์โมนิกได้โดยการรวมระบบ PV-APF เข้ากับระบบเดิม โดยระบบไฮบริดใช้อินเวอร์เตอร์แบบสองหน้าที่จำนวน 8 ตัว ขนาดตัวละ 60 กิโลโวลต์แอมแปร์ เชื่อมต่อแบบชันต์ ซึ่งสามารถทำได้ดังนี้
การตรวจสอบหลังการติดตั้งยืนยันว่าสอดคล้องกับมาตรฐาน IEEE 519-2022 ภายใต้สถานการณ์ที่มีเมฆปกคลุมแปรผันร้อยละ 25
ตัวกรองกำลังงานแบบแอคทีฟช่วยรักษาสิ่งต่างๆ ให้อยู่ในข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้าของระบบสาธารณูปโภค โดยการควบคุมความผิดเพี้ยนรวมจากฮาร์โมนิก (THD) ให้ต่ำกว่าเกณฑ์สำคัญที่กำหนดไว้ที่ 5% ตามมาตรฐาน IEEE 519-2022 ตามการศึกษาล่าสุดในปี 2023 ที่พิจารณาโครงการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ 12 แห่ง ตัวกรองเหล่านี้มักจะช่วยเพิ่มค่าแฟกเตอร์กำลังงานระหว่าง 0.15 ถึง 0.25 และลดปัญหาความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าลงประมาณสองในสาม สิ่งที่ทำให้ตัวกรองเหล่านี้มีคุณค่าอย่างยิ่งคือ ความสามารถในการจัดการกับการตกของแรงดันไฟฟ้าอย่างฉับพลันเมื่อเมฆเคลื่อนตัวบังแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อเสถียรภาพของระบบกริดได้อย่างมาก ข้อกำหนดของระบบกริดในยุคปัจจุบันส่วนใหญ่กำหนดให้ระดับแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไม่เกิน 10% และตัวกรองแบบแอคทีฟสามารถตอบสนองข้อกำหนดนี้ได้อย่างต่อเนื่องภายใต้เงื่อนไขการทำงานที่แตกต่างกัน
ความแปรปรวนของรังสีแสงอาทิตย์ทำให้เกิดฮาร์มอนิกที่ไม่ต้องการ (interharmonics) ในช่วงความถี่ 1 ถึง 2 กิโลเฮิรตซ์ ซึ่งอินเวอร์เตอร์ทั่วไปไม่สามารถจัดการได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ตัวกรองแบบแอคทีฟใช้การสลับโหมดความกว้างพัลส์แบบเรียลไทม์ (real-time pulse width modulation) โดยมีเวลาตอบสนองต่ำกว่า 50 ไมโครวินาที ซึ่งสามารถกำจัดการบิดเบือนฮาร์มอนิกเหล่านี้ได้อย่างสำเร็จ การทดสอบภาคสนามแสดงผลลัพธ์ที่น่าประทับใจ โดยพบว่าฮาร์มอนิกที่ความถี่ 150 ถึง 250 เฮิรตซ์ลดลงประมาณ 85 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะช่วยป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าจากการทำงานที่อุณหภูมิสูงเกินไป ขณะเดียวกันยังช่วยลดการสูญเสียพลังงานในสายไฟได้ประมาณ 12 ถึง 18 เปอร์เซ็นต์ ในติดตั้งระบบโฟโตโวลเทอิกที่มีกำลังการผลิตเกินหนึ่งเมกะวัตต์ อีกทั้งยังมีประโยชน์เพิ่มเติมเมื่อตัวกรองเหล่านี้ทำงานร่วมกับระบบที่จัดเก็บพลังงาน ซึ่งจะช่วยลดปัญหาความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญในช่วงที่การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน โดยสามารถลดความผันผวนได้ระหว่าง 60 ถึง 75 เปอร์เซ็นต์ ตามข้อมูลการวัดจากอุตสาหกรรม
ตัวกรองกำลังไฟแบบแอคทีฟมีต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่าทางเลือกแบบพาสซีฟประมาณ 30 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ แต่สามารถชดเชยได้ด้วยการประหยัดในระยะยาวที่ดีกว่ามาก ระบบเหล่านี้โดยทั่วไปทำงานที่ประสิทธิภาพ 92 ถึง 97 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาประจำปีลงประมาณ 18 ถึง 22 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ตลอดระยะเวลาห้าปี สิ่งที่ทำให้ระบบเหล่านี้น่าสนใจยิ่งขึ้นคือการออกแบบแบบโมดูลาร์ ซึ่งสถานประกอบการสามารถติดตั้งตัวกรองเหล่านี้เป็นขั้นตอนและยังคงดำเนินการได้อย่างราบรื่น เนื่องจากระบบสำรองที่ออกแบบไว้ช่วยรักษาระดับการบิดเบือนฮาร์มอนิกให้ต่ำกว่าครึ่งเปอร์เซ็นต์ แม้ในขณะที่ตัวกรองตัวใดตัวหนึ่งต้องได้รับการดูแล มีข้อควรระวังอยู่ข้อเดียว คือ การติดตั้งและกำหนดค่าระบบเหล่านี้อย่างเหมาะสมจะต้องใช้ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมประมาณ 4.50 ถึง 6.80 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ที่เพิ่มเข้าไปในค่าใช้จ่ายการติดตั้ง สำหรับการดำเนินงานที่มีขนาดเล็กกว่า 50 เมกะวัตต์ หมายความว่าจำเป็นต้องคำนวณตัวเลขอย่างละเอียดก่อนตัดสินใจว่าประโยชน์ในระยะยาวจะคุ้มค่ากับราคาเริ่มต้นหรือไม่
แหล่งที่มาหลักของฮาร์มอนิกในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์คืออินเวอร์เตอร์แบบจ่ายแรงดัน (voltage source inverters) ซึ่งก่อให้เกิดกระแสฮาร์มอนิกประมาณสองในสามส่วน และการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอินเวอร์เตอร์หลายตัวหรือหม้อแปลงที่อิ่มตัว
ฮาร์มอนิกสามารถทำให้ประสิทธิภาพของระบบลดลง 3 ถึง 7% ก่อให้เกิดการทำงานผิดพลาดของรีเลย์ป้องกัน และความเสียหายของตัวเก็บประจุ รวมถึงเพิ่มการเสื่อมสภาพของฉนวนภายในอินเวอร์เตอร์ขึ้น 15 ถึง 20%
ค่าความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกโดยรวมของแรงดัน (THD) ควรอยู่ต่ำกว่า 5% และฮาร์มอนิกของกระแสไฟฟ้าไม่ควรเกิน 8% ตามมาตรฐานหลายฉบับ รวมถึง IEC 61000-3-6 สำหรับติดตั้งที่มีขนาดใหญ่กว่า 75 กิโลวัตต์
ตัวกรองกำลังงานแบบแอคทีฟใช้เซ็นเซอร์วัดกระแสไฟฟ้าและเทคโนโลยี DSP เพื่อตรวจจับและลดกระแสฮาร์โมนิกในเวลาจริง ซึ่งช่วยลดการบิดเบือนฮาร์โมนิกโดยรวมในระบบอย่างมีนัยสำคัญ
แม้ว่าตัวกรองกำลังงานแบบแอคทีฟจะช่วยปรับปรุงความสอดคล้องตามข้อกำหนดของกริดไฟฟ้าและคุณภาพของกระแสไฟฟ้า แต่ต้นทุนเริ่มต้นของอุปกรณ์เหล่านี้มีราคาสูงกว่าทางเลือกแบบพาสซีฟ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์เหล่านี้ให้ผลประหยัดในระยะยาวที่ดีกว่าผ่านประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและการบำรุงรักษาที่ลดลง
EN
ข่าวเด่น