ທິດສະດີພື້ນຖານດ້ານພະລັງງານແສງອາທິດ
1.1 ຫຼັກການ Photovoltaic (PV Effect)
ເຊວແສງອາທິດ (Solar Cell) ເຮັດວຽກໂດຍອີງໃສ່ປະກົດການ Photovoltaic (Becquerel, 1839) ເຊິ່ງເປັນການສ້າງແຮງດັນໄຟຟ້າ ແລະ ກະແສໄຟຟ້າ ເມື່ອວັດສະດຸກຶ່ງຕົວນຳ (Semiconductor) ຖືກກະຕຸ້ນດ້ວຍໂຟຕອນ (photons) ຈາກແສງຕາເວັນ. ວັດສະດຸທົ່ວໄປແມ່ນຊິລິຄອນ (Silicon) ທີ່ປະສົມສານ (Doping) ດ້ວຍ Phosphorus (n-type) ແລະ Boron (p-type) ເພື່ອສ້າງຮອບຕໍ່ p-n junction. ຄ່າ Band gap ຂອງຊິລິຄອນແມ່ນປະມານ 1.12 eV, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມັນສາມາດດູດຊຶມແສງໃນລະດັບຄື້ນ 400-1100 nm (Green, 1982).
1.2 ແບບຈຳລອງວົງຈອນຂອງເຊວແສງອາທິດ (Single-Diode Model)
ສົມຜົນກະແສ-ແຮງດັນ (I-V characteristic) ຂອງເຊວແສງອາທິດທົ່ວໄປຖືກຈຳລອງດ້ວຍສົມຜົນ:
I = I_L - I_0 [exp((V + I R_s)/(n V_T)) - 1] - (V + I R_s)/R_sh
ບ່ອນທີ່:
I = ກະແສຜົນຜະລິດ (A)
I_L = ກະແສທີ່ຜະລິດຈາກແສງ (Photo-generated current)
I_0 = ກະແສອີ່ມຕົວກົງກັນຂ້າມ (Reverse saturation current)
R_s = ຄວາມຕ້ານທານອະນຸກົມ (Series resistance)
R_sh = ຄວາມຕ້ານທານຂະໜານ (Shunt resistance)
n = ປັດໄຈຄວາມເໝາະສົມ (Ideality factor)
V_T = ຄວາມຮ້ອນດ້ານແຮງດັນ (Thermal voltage) = kT/q
ສຳລັບການອອກແບບລະບົບ, ແບບຈຳລອງນີ້ມັກຖືກລວມເຂົ້າໃນຊອບແວເຊັ່ນ PVsyst ແລະ SAM (System Advisor Model) (NREL, 2023).
1.3 ແຜງໂຊລ່າ ແລະ ການປະສົມອະນຸກົມ ແລະ ຂະໜານ
ການຕໍ່ອະນຸກົມ (Series): ເພີ່ມແຮງດັນ (V_total = V_1 + V_2 + ...), ກະແສຄົງທີ່. ຖືກຮົ່ມພຽງແຕ່ແຜງດຽວຈະຫຼຸດກະແສທັງສາຍ.
ການຕໍ່ຂະໜານ (Parallel): ເພີ່ມກະແສ (I_total = I_1 + I_2 + ...), ແຮງດັນຄົງທີ່. ທົນທານຕໍ່ຮົ່ມໄດ້ດີກວ່າ.
ລະບົບທົ່ວໄປສຳລັບບ້ານຢູ່ໃນລາວໃຊ້ການປະສົມທັງສອງ (Series-Parallel matrix) ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ແຮງດັນລະບົບທີ່ເໝາະສົມກັບ Inverter (ເຊັ່ນ 400-600 VDC ສຳລັບ 3-phase 230/400V).
2. ຊັບພະຍາກອນແສງຕາເວັນໃນລາວ
2.1 ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ ແລະ ຄວາມຖືກຕ້ອງ
ລາວຕັ້ງຢູ່ລະຫວ່າງ 13.9°N ຫາ 22.5°N, ມີຄ່າ Global Horizontal Irradiance (GHI) ສູງ. ຂໍ້ມູນທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ມາຈາກ:
PVGIS (Photovoltaic Geographical Information System): ຄວາມລະອຽດ 0.05° (≈5 km), ອັບເດດທຸກປີ (JRC, 2024).
NASA SSE (Surface meteorology and Solar Energy): ຄວາມລະອຽດ 1° (≈111 km), ຂໍ້ມູນ 22 ປີ.
Global Solar Atlas (World Bank): ຄວາມລະອຽດ 1 km, ເໝາະສຳລັບການຄັດເລືອກສະຖານທີ່ເບື້ອງຕົ້ນ.
ຄ່າສະເລ່ຍ Insolation ແລະ PSH ສຳລັບ 5 ແຂວງຫຼັກ (ຄິດໄລ່ຈາກ PVGIS ປີ 2005-2023):
| ແຂວງ | ພິກັດ (Lat/Lon) | Insolation (kWh/m²/ມື້) | PSH (ຊົ່ວໂມງ) | ຄວາມບໍ່ແນ່ນອນ (±%) |
|---|---|---|---|---|
| ວຽງຈັນ | 17.98°N, 102.63°E | 4.85 | 4.85 | 4.2% |
| ຫຼວງພະບາງ | 19.89°N, 102.14°E | 4.62 | 4.62 | 4.5% |
| ຈຳປາສັກ | 14.89°N, 105.88°E | 5.12 | 5.12 | 3.8% |
| ຊຽງຂວາງ | 19.32°N, 103.37°E | 4.43 | 4.43 | 5.1% |
| ສາລາວັນ | 15.72°N, 106.41°E | 4.92 | 4.92 | 4.0% |
*(ທີ່ມາ: PVGIS SARAH-2 ຊຸດຂໍ້ມູນ, ດາວໂຫຼດວັນທີ 31/05/2025)*
2.2 ການປະເມີນຄ່າເສື່ອມສະພາບຂອງແຜງ (Degradation Rate)
ອີງຕາມການສຶກສາຂອງ Jordan & Kurtz (2013), ອັດຕາການເສື່ອມສະພາບສະເລ່ຍຂອງແຜງ Monocrystalline ທີ່ຜະລິດພາຍຫຼັງປີ 2010 ແມ່ນ 0.5-0.7%/ປີ (Linear degradation). ຜູ້ຜະລິດຊັ້ນນຳ (LONGi, Jinko, Trina) ປະກາດການຮັບປະກັນວ່າພາຍຫຼັງ 25 ປີ, ປະສິດທິພາບຈະບໍ່ຕ່ຳກວ່າ 84.8% (First-year degradation ≤2%, thereafter ≤0.55%/ປີ).
2.3 ຜົນກະທົບຂອງອຸນຫະພູມ
ເມື່ອອຸນຫະພູມຂອງແຜງ (Module Temperature) ສູງກວ່າ 25°C, ກຳລັງງານຈະຫຼຸດລົງຕາມຄ່າສຳປະສິດອຸນຫະພູມ (Temperature Coefficient) ປົກກະຕິຢູ່ທີ່ -0.30% ຫາ -0.40%/°C. ສຳລັບສະພາບອາກາດຮ້ອນຊຸ່ມຂອງລາວ (ອຸນຫະພູມກາງວັນສູງເຖິງ 35-40°C), ອຸນຫະພູມແຜງອາດສູງເຖິງ 65-70°C, ເຮັດໃຫ້ກຳລັງງານຫຼຸດລົງ 12-18% ເມື່ອທຽບໃສ່ສະພາບ STC. ດັ່ງນັ້ນ, ການເລືອກແຜງທີ່ມີຄ່າສຳປະສິດອຸນຫະພູມຕ່ຳ (ເຊັ່ນ TOPCon: -0.26%/°C) ແມ່ນສຳຄັນ.
3. ສູດການຄິດໄລ່ ແລະ ການອອກແບບລະບົບ
3.1 ສູດຄຳນວນພະລັງງານທີ່ຜະລິດໄດ້ (IEC 61724-1:2021)
ສູດມາດຕະຖານສຳລັບການຄາດຄະເນການຜະລິດປະຈຳມື້:
E_DC = P_rated × PSH × (1 - L_total)
E_AC = E_DC × η_inv
ຫຼື ຮວມເຂົ້າເປັນສູດດຽວທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປ:
E_AC (kWh/ມື້) = P_rated (kWp) × PSH (h) × PR
ບ່ອນທີ່ PR (Performance Ratio) ຖືກກຳນົດເປັນ:
PR = [η_inv × (1 - L_temp) × (1 - L_soiling) × (1 - L_mismatch) × (1 - L_wiring) × (1 - L_availability)]
ຕົວຢ່າງຄ່າ PR ສຳລັບສະພາບລາວ:
Inverter efficiency (η_inv): 0.96-0.98 (ສຳລັບ Inverter ລຸ້ນໃໝ່ທີ່ມີ MPPT ຄວາມໄວສູງ)
L_temp (ການສູນເສຍອຸນຫະພູມ): 0.10-0.15
L_soiling (ຂີ້ຝຸ່ນ/ຂີ້ເຜີ້ງ): 0.03-0.07 (ໃນລະດູແລ້ງ ແລະ ເຂດອຸດສາຫະກຳ)
L_mismatch (ການຈັບຄູ່ແຜງ): 0.01-0.02
L_wiring (ສາຍໄຟ): 0.01-0.02
L_availability (ການຂາດການເຮັດວຽກ): 0.02
ດັ່ງນັ້ນ, PR ທີ່ເປັນຈິງສຳລັບລະບົບທີ່ອອກແບບດີໃນລາວມັກຢູ່ໃນລະດັບ 0.70–0.80.
3.2 ການອອກແບບລະບົບ On-grid (ຜູກກັບຕາຂ່າຍ)
ຂັ້ນຕອນການຄິດໄລ່:
ກຳນົດຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານຕໍ່ປີ (E_load): ດຶງຂໍ້ມູນຈາກໃບບິນໄຟຟ້າ 12 ເດືອນ.
ເລືອກຄ່າ PSH ຕໍ່າສຸດ (worst-case month): ປົກກະຕິແມ່ນເດືອນທັນວາ ຫຼື ມັງກອນ.
ຄິດໄລ່ P_rated (kWp):
P_rated = (E_load / 365) / (PSH_worst × PR)ຄິດໄລ່ຈຳນວນແຜງ: N = (P_rated × 1000) / P_panel
ກວດສອບກຳລັງຕິດຕັ້ງທີ່ອະນຸຍາດໂດຍ ຟຟລ: ຕາມຂໍ້ກຳນົດ ສະບັບເລກທີ 0350/ຟຟລ.ຫຟຟລ, ສຳລັບຜູ້ຊົມໃຊ້ 1 ເຟສ ຕ້ອງບໍ່ເກີນ 5 kWp, ສຳລັບ 3 ເຟສ ບໍ່ເກີນ 10 kWp (ສຳລັບການຂາຍໄຟແບບ Net Metering). ຖ້າໃຫຍ່ກວ່ານີ້, ຕ້ອງຜ່ານການສຶກສາລະບົບ (Power System Study) ຕາມມາດຕາ 12 ຂອງຂໍ້ກຳນົດສະບັບດຽວກັນ.
ຕົວຢ່າງການຄິດໄລ່ On-grid 5 kWp ຢູ່ວຽງຈັນ:
E_load = 600 kWh/ເດືອນ = 20 kWh/ມື້
PSH_worst (ທັນວາ) = 4.2 h, PR = 0.75
P_rated = 20 / (4.2 × 0.75) = 6.35 kWp (ເກີນ 5 kWp → ບໍ່ສາມາດຂາຍໄຟໄດ້ສຳລັບລູກຄ້າ 1 ເຟສ)
ຖ້າໃຊ້ລະບົບ 5 kWp: E_AC = 5 × 4.2 × 0.75 = 15.75 kWh/ມື້ → ກວມ 78.75% ຂອງຄວາມຕ້ອງການ (ສ່ວນທີ່ຂາດຈະຊື້ຈາກ ຟຟລ).
3.3 ການອອກແບບລະບົບ Off-grid (ເອກະລາດ)
3.3.1 ການຄິດໄລ່ຄວາມອາດສາມາດແບດເຕີຣີ (Battery Sizing)
ສູດທົ່ວໄປ:
C_battery (Ah) = [E_load × D_auto] / [V_sys × DOD × η_batt]
ບ່ອນທີ່:
E_load = ພະລັງງານທີ່ຕ້ອງການຕໍ່ມື້ (Wh/ມື້)
D_auto = ວັນສຳຮອງ (Days of Autonomy), ປົກກະຕິ 2-5 ວັນຂຶ້ນກັບສະພາບອາກາດ
V_sys = ແຮງດັນລະບົບ (12, 24, 48 VDC)
DOD = Depth of Discharge (ສຳລັບ Lead-acid: 0.5, ສຳລັບ LiFePO4: 0.8-0.9)
η_batt = ປະສິດທິພາບການສາກ-ຈ່າຍ (0.85-0.95)
ຕົວຢ່າງ:
E_load = 5,000 Wh/ມື້, D_auto = 2 ວັນ, V_sys = 48V, DOD = 0.8, η_batt = 0.9
C = (5,000 × 2) / (48 × 0.8 × 0.9) = 10,000 / 34.56 ≈ 289 Ah
ເລືອກແບດ LiFePO4 300 Ah, 48V.
3.3.2 ການຄິດໄລ່ຂະໜາດແຜງສຳລັບ Off-grid
ຕ້ອງຄຳນຶງເຖິງການສາກແບດເຕີຣີຄືນພາຍໃນ 5-6 ຊົ່ວໂມງຕໍ່ມື້:
P_rated (kWp) = (E_load × 1.2) / (PSH × η_charge)
ບ່ອນທີ່ η_charge ແມ່ນປະສິດທິພາບລວມຂອງການສາກ (≈0.85). ຄ່າ 1.2 ແມ່ນປັດໄຈສຳຮອງ.
4. ການເລືອກອຸປະກອນຕາມມາດຕະຖານ
4.1 ມາດຕະຖານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ
|
ມາດຕະຖານ |
ລາຍລະອຽດ |
ສະຖາບັນອອກ |
|
IEC 61215:2021 |
ການອອກແບບ
ແລະ ການອະນຸມັດປະເພດຂອງແຜງຊິລິຄອນ |
IEC |
|
IEC 61730-1:2023 |
ຄວາມປອດໄພຂອງແຜງ – ຂໍ້ກຳນົດການກໍ່ສ້າງ |
IEC |
|
IEC 62109-1:2010 |
ຄວາມປອດໄພຂອງ
Inverter ສຳລັບ
PV |
IEC |
|
IEEE 1547-2018 |
ມາດຕະຖານການເຊື່ອມຕໍ່ Interconnection ສຳລັບລະບົບ Distributed Energy Resources
(DER) |
IEEE |
| ມຟລ (Lao ETS) | ມາດຕະຖານເຕັກນິກໄຟຟ້າລາວ, ສະບັບທີ 1/ພບ, 2018 | ກະຊວງພະລັງງານ ແລະ ບໍ່ແຮ່ (ພບ) |
4.2 ລາຍຊື່ Inverter ທີ່ ຟຟລ ຮັບຮອງ (ອ້າງອີງຈາກເອກະສານສະບັບເລກທີ 0350/ຟຟລ.ຫຟຟລ, 2024)
|
ຍີ່ຫໍ້ |
ລຸ້ນທີ່ຮັບຮອງ |
ຂະໜາດ (kW) |
ເຟສ |
ການນຳໃຊ້ |
|
ABB/FIMER |
UNO-DM-TL-PLUS,
TRIO-TL-OUTD |
1.2 – 10 |
1Ph, 3Ph |
On-grid |
|
AMATA |
AT series |
1.5 – 20 |
1Ph, 3Ph |
On-grid |
|
ATESS |
HPS series |
5 – 250 |
1Ph, 3Ph |
On-grid / Hybrid |
|
HUAWEI |
SUN2000
series |
2 – 15 |
1Ph, 3Ph |
On-grid (ມີລະບົບ Smart PID) |
(ໝາຍເຫດ: ລາຍຊື່ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ ກະລຸນາກວດສອບກັບ ຟຟລ ສະເໝີ)
5. ການວິເຄາະທາງການເງິນ ແລະ ຄວາມເປັນໄປໄດ້
5.1 ຕົ້ນທຶນຕໍ່ໜ່ວຍ (Levelized Cost of Energy – LCOE)
ສູດ LCOE ຕາມຄູ່ມືຂອງ NREL (Short et al., 1995):
LCOE = [CAPEX + Σ_{t=1}^{n} (OPEX_t / (1+r)^t)] / [Σ_{t=1}^{n} (E_t / (1+r)^t)]
ສຳລັບການຄິດໄລ່ແບບງ່າຍ (ຄ່າ Opex ຄົງທີ່ ແລະ ການຜະລິດຄົງທີ່):
LCOE = (CAPEX × CRF + OPEX_annual) / E_annual
ບ່ອນທີ່ CRF (Capital Recovery Factor) = r(1+r)^n / [(1+r)^n - 1], r = ອັດຕາດອກເບ້ຍ (ສົມມຸດ 8-10% ສຳລັບລາວ), n = ອາຍຸໂຄງການ (ປົກກະຕິ 20-25 ປີ).
ຕົວຢ່າງ:
CAPEX = 12,000 USD (ສຳລັບລະບົບ 5 kWp) = 2.4 USD/Wp
OPEX_annual = 1% ຂອງ CAPEX = 120 USD/ປີ
E_annual = 5 kWp × 5.0 h × 365 × 0.75 = 6,843.75 kWh/ປີ
r = 0.10, n = 20 → CRF = 0.1175
LCOE = (12,000 × 0.1175 + 120) / 6,843.75 = (1,410 + 120)/6,843.75 = 1,530/6,843.75 = 0.2235 USD/kWh ≈ 4,870 ກີບ/kWh (ອັດຕາແລກປ່ຽນ 21,800 ກີບ/USD)
ທຽບໃສ່ລາຄາຮັບຊື້ 922 ກີບ/kWh (ແຈ້ງການ 2188/ພບ.ຫກ, 2025) ເຫັນວ່າການຂາຍໄຟຢ່າງດຽວບໍ່ຄຸ້ມ, ແຕ່ຖ້າປະຫຍັດການໃຊ້ເອງ (ເທົ່າກັບຄ່າໄຟ 1,500-2,500 ກີບ/kWh) ຈຶ່ງຄຸ້ມຄ່າ.
5.2 ໄລຍະຄືນທຶນ (Payback Period) ແບບງ່າຍ
Payback (ປີ) = CAPEX / (E_annual × ລາຄາໄຟທີ່ປະຫຍັດໄດ້ຕໍ່ kWh)
ສົມມຸດວ່າ 70% ຂອງໄຟທີ່ຜະລິດໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ເອງ (self-consumption) ແລະ 30% ຂາຍ:
ລາຄາສະເລ່ຍທີ່ປະຫຍັດໄດ້ = (0.7 × 2,000) + (0.3 × 922) = 1,400 + 276.6 = 1,676.6 ກີບ/kWh
ລາຍຮັບຕໍ່ປີ = 6,843.75 × 1,676.6 = 11,477,000 ກີບ ≈ 526 USD
Payback = 12,000 USD / 526 USD ≈ 22.8 ປີ (ຍາວເກີນໄປ, ສະແດງວ່າການລົງທຶນຕ້ອງການລາຄາຮັບຊື້ທີ່ສູງກວ່າ ຫຼື ຕົ້ນທຶນທີ່ຕ່ຳກວ່າ).
6. ຂໍ້ສະເໜີແນະ ແລະ ສະຫຼຸບ
ນັກສຶກສາ ແລະ ນັກຄົ້ນຄວ້າ ຄວນສຶກສາຂໍ້ມູນແຫຼ່ງທີ່ມາຈາກ PVGIS ແລະ NASA SSE ຢ່າງລະອຽດ ກ່ອນການຈຳລອງດ້ວຍ PVsyst ຫຼື SAM.
ຜູ້ລົງທຶນ ຄວນຄຳນຶງເຖິງລາຄາຮັບຊື້ໃໝ່ 922 ກີບ/kWh (ສຳລັບ Solar Rooftop ພາກທີ່ຢູ່ອາໄສ) ແລະ ຄວນອອກແບບລະບົບໃຫ້ມີອັດຕາການໃຊ້ງານເອງສູງ (Self-consumption) ເພື່ອຫຼຸດ Payback Period.
ວິສະວະກອນ ຕ້ອງຍຶດໝັ້ນກັບມາດຕະຖານ IEC ແລະ ຂໍ້ກຳນົດຂອງ ຟຟລ (ສະບັບ 0350 ແລະ 2188) ເພື່ອຮັບປະກັນການອະນຸຍາດ ແລະ ຄວາມປອດໄພ.
ທິດທາງການຄົ້ນຄວ້າໃນອະນາຄົດ: ຄວນສຶກສາຜົນກະທົບຂອງລະບົບ BESS (Battery Energy Storage System) ຕໍ່ LCOE, ການວິເຄາະຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງໂຄງການ Solar Farm ຂະໜາດນ້ອຍ (≤5 MW) ຕາມຄຳແນະນຳ 0294/ພບ (2025), ແລະ ການປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງແຜງໃນສະພາບອາກາດຮ້ອນຊຸ່ມ.
ເອກະສານອ້າງອີງ (References)
Becquerel, A. E. (1839). "Mémoire sur les effets électriques produits sous l'influence des rayons solaires". Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, 9, 561–567.
Green, M. A. (1982). "Solar cells: operating principles, technology, and system applications". Prentice-Hall.
Jordan, D. C., & Kurtz, S. R. (2013). "Photovoltaic Degradation Rates—An Analytical Review". Progress in Photovoltaics, 21(1), 12–29.
JRC (Joint Research Centre). (2024). "PVGIS User Manual". European Commission.
NREL. (2023). "System Advisor Model (SAM) Version 2023.12.17". National Renewable Energy Laboratory.
Short, W., Packey, D. J., & Holt, T. (1995). "A Manual for the Economic Evaluation of Energy Efficiency and Renewable Energy Technologies". *NREL/TP-462-5173*.
ກະຊວງພະລັງງານ ແລະ ບໍ່ແຮ່. (2024). ຂໍ້ຕົກລົງ ວ່າດ້ວຍການຮັບຮອງນະໂຍບາຍຮັບຊີ້ໄຟຈາກ Solar Rooftop ສະບັບເລກທີ 0160/ພບ. ວຽງຈັນ.
ລັດວິສາຫະກິດໄຟຟ້າລາວ. (2024). ຂໍ້ກຳນົດ ວ່າດ້ວຍມາດຕະຖານການຕິດຕັ້ງ ແລະ ການເຊື່ອມຕໍ່ລະບົບຜະລິດພະລັງງານໄຟຟ້າດ້ວຍແສງຕາເວັນ (Solar Rooftop) ສະບັບເລກທີ 0350/ຟຟລ.ຫຟຟລ.
ຫ້ອງການກະຊວງພະລັງງານ ແລະ ບໍ່ແຮ່. (2025). ແຈ້ງການ ທິດຊີ້ນຳຕໍ່ລາຄາຮັບຊື້ໄຟຟ້າຈາກ Solar Rooftop ສຳລັບພາກທີ່ຢູ່ອາໄສ ສະບັບເລກທີ 2188/ພບ.ຫກ.
ສົນໃຈ ທີມງານຄຸນນະພາບ ໃຫ້ບໍລິການ:
✨ ທີ່ປຶກສາໂຄງການ ແລະ ການລົງທຶນ
✨ ຮັບຂຽນ FS, EIA, ບົດສະເໜີໂຄງການ
✨ ຮັບແລ່ນຂໍເງິນກູ້ ແລະ ອະນຸຍາດ
📞 ຕິດຕໍ່: ທ່ານ Anousone XAYYALATH
📱 ວອດແອບ / ໂທ: 020 55296290
📧 ອີເມວ: anousone11@gmail.com
🌐 Blogger: anousonexayyalath.blogspot.com
ປ້າຍກຳກັບ (Tags):AcademicSolarDesign,PVSystemSizing,InsolationLaos,PSH,PR,PerformanceRatio,OffgridBatterySizing, EDLGridCode,IEC61215,IEEE1547,LCOE,PaybackPeriod,SolarResearch