ประสิทธิภาพ Gross vs Net ของโรงไฟฟ้า และ Station Service Ratio

ในเอกสารข้อมูลสมรรถนะ (performance data sheet) ของหม้อไอน้ำหรือกังหันไอน้ำจากซัพพลายเออร์ญี่ปุ่น มักมีประสิทธิภาพสองค่า คือ 発電端効率 (hatsudentan kouritsu) และ 送電端効率 (sodentan kouritsu) และมีอีกบรรทัดหนึ่งเป็น 所内率 (shonai-ritsu) เป็นเปอร์เซ็นต์ ขณะที่สัญญาของคุณอาจรับประกัน Net Heat Rate ในหน่วย Btu/kWh หรือ kJ/kWh และทีมซ่อมบำรุงก็ต้องติดตามการใช้ไฟฟ้าของอุปกรณ์ช่วยทุกเดือน

ศัพท์เหล่านี้เชื่อมกันได้ง่ายเมื่อเข้าใจแล้ว 発電端 (hatsudentan) คือกำลังผลิต Gross ที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ส่วน 送電端 (sodentan) คือกำลังผลิต Net หลังหักไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าใช้เอง และ 所内率 (shonai-ritsu) คือ Station Service Ratio หรืออัตราการใช้ไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า ซึ่งเป็นตัวเชื่อมสองค่านี้

บทความนี้อธิบายว่าแต่ละค่าวัดที่จุดไหน แปลงระหว่างประสิทธิภาพ Gross, Net และ Heat Rate อย่างไร และทำไมฐานค่าความร้อน (HHV หรือ LHV) สำคัญพอ ๆ กับจุดวัด ท้ายบทความมีเช็กลิสต์และรายการคำถามที่ส่งถามฝั่งญี่ปุ่นได้ทันที

ตารางนี้รวบรวมศัพท์ญี่ปุ่นที่มักเจอในสเปก เอกสารรับประกันสมรรถนะ และรายงานการเดินเครื่อง

ญี่ปุ่น	คำอ่าน	ศัพท์ที่ใช้ในไทย / อังกฤษ	ความหมาย
発電端	hatsudentan	Gross, Generating end	ไฟฟ้าที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
送電端	sodentan	Net, Sending end	กำลังผลิต Gross หักไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าใช้เอง
所内率	shonai-ritsu	อัตราการใช้ไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า, Station Service Ratio, Auxiliary Power Ratio	ไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าใช้เอง เป็นเปอร์เซ็นต์ของไฟฟ้าที่ผลิตได้ (Gross)
所内電力 / 所内消費電力	shonai denryoku / shonai shohi denryoku	Station Service Power, Auxiliary Power	ไฟฟ้าที่ใช้เดินโรงไฟฟ้าเอง
補機	hoki	อุปกรณ์ช่วย (Auxiliaries)	ปั๊ม พัดลม และอุปกรณ์อื่นที่ช่วยให้ผลิตไฟฟ้าได้
受電端 / 需要端	judentan / juyotan	Receiving end, End-use point	จุดที่ผู้ใช้ไฟรับไฟฟ้า
高位発熱量 / 低位発熱量	koi / tei-i hatsunetsuryo	HHV (GCV) / LHV (NCV)	ค่าความร้อนสูง / ค่าความร้อนต่ำของเชื้อเพลิง

สารบัญ

1. Gross กับ Net: วัดที่จุดไหน
2. ประสิทธิภาพ Gross กับ Net: ตัวอย่างสมดุลพลังงาน
3. สูตร: ประสิทธิภาพ Gross, Station Service Ratio และประสิทธิภาพ Net
4. จากประสิทธิภาพเป็น Heat Rate: kJ/kWh, Btu/kWh, kcal/kWh
5. HHV vs LHV: ตรวจฐานก่อนเปรียบเทียบ
6. Receiving end: ความสูญเสียนอกโรงไฟฟ้า
7. ลดการใช้ไฟฟ้าของอุปกรณ์ช่วยแล้ว Net efficiency ดีขึ้นอย่างไร
8. นำไปใช้ได้ทันที: เช็กลิสต์อ่านค่า Gross และ Net ในสเปกญี่ปุ่น
9. คำถามที่ควรส่งถามซัพพลายเออร์ญี่ปุ่น
10. ข้อจำกัดของบทความนี้
11. คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
12. แหล่งอ้างอิง

Gross กับ Net: วัดที่จุดไหน

จุด Gross คือจุดที่ไฟฟ้าออกจากขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ส่วนจุด Net คือกำลังผลิตสุทธิของโรงไฟฟ้า คือไฟฟ้าที่เหลือหลังหักการใช้เองของโรงไฟฟ้า แล้วส่งออกไปยังระบบไฟฟ้าหรือไปยังโรงงาน จุดนี้เป็นเส้นแบ่งสำหรับประเมินโรงไฟฟ้าทั้งโรง

รูปด้านล่างใช้ตัวเลขสัมพัทธ์ ผลิตได้ 30 หน่วย โรงไฟฟ้าใช้เอง 3 หน่วย เหลือ 27 หน่วยที่ส่งออกที่จุด Net

รูปที่ 1: ไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบ่งไปใช้เองและส่งออก

ถ้าโรงไฟฟ้าใช้เอง 3 จาก 30 หน่วยที่จุด Gross จะเหลือ 27 หน่วยที่จุด Net

ตัวเลขสัมพัทธ์เพื่ออธิบาย จุดวัดและขอบเขตความสูญเสียจริงให้ดูตามข้อกำหนดการวัดของแต่ละโรงไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าต้องใช้ไฟฟ้าเดินเครื่องของตัวเองด้วย เช่น ปั๊มน้ำป้อนและพัดลม (draft fan) ที่ส่งน้ำและอากาศสำหรับการเผาไหม้เข้าหม้อไอน้ำ ไฟฟ้าที่อุปกรณ์เหล่านี้ใช้ถูกหักออกจากไฟฟ้าที่ส่งออกได้

อุปกรณ์ที่ช่วยให้เดินเครื่องได้นี้เรียกว่า 補機 (hoki) หรืออุปกรณ์ช่วย (Auxiliaries) และการใช้ไฟฟ้าของมันคือ Station Service หรือ House Load ถ้าดูเฉพาะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะได้ค่า Gross แต่ถ้าดูทั้งโรงไฟฟ้ารวมอุปกรณ์ช่วยจะได้ค่า Net

โหลดของ Station Service มีอะไรบ้าง

ในโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ โหลดหลักคือเครื่องที่เคลื่อนย้ายน้ำ อากาศ และน้ำหล่อเย็น โรงไฟฟ้าที่มีหอหล่อเย็น (cooling tower) ยังมีพัดลมของหอและปั๊มน้ำหล่อเย็นหมุนเวียนด้วย ดังนั้นสัดส่วนโหลดจึงขึ้นกับระบบระบายความร้อน

สามกลุ่มด้านล่างอธิบายว่าไฟฟ้าของอุปกรณ์ช่วยถูกใช้ทำงานอะไร

รูปที่ 2: งานสามอย่างของอุปกรณ์ช่วย

ไฟฟ้าของอุปกรณ์ช่วยใช้ดันน้ำ เคลื่อนย้ายอากาศ และระบายความร้อน

ปั๊มน้ำป้อนดันน้ำเข้าหม้อไอน้ำสวนกับความดันในหม้อ อัตราไหลและความดันที่ต้องการกำหนดกำลังที่ใช้

พัดลม (Draft fan)เคลื่อนย้ายอากาศสำหรับเผาไหม้และก๊าซไอเสีย อัตราไหลและความดันตกตลอดเส้นทางกำหนดกำลังที่ใช้

ระบบระบายความร้อนระบายความร้อนที่รับมาจากคอนเดนเซอร์ ถ้าใช้หอหล่อเย็น พัดลมของหอก็นับเป็นโหลด Station Service

กำลังของปั๊มขึ้นกับอัตราไหล เฮด และประสิทธิภาพของปั๊ม ไม่ได้ขึ้นกับแค่ว่ามีน้ำไหลหรือไม่ การแยกการใช้ไฟฟ้าของ Station Service ตามอุปกรณ์จะทำให้เห็นว่าควรปรับปรุงที่ไหน

โหลดของพัดลมยังรวมความต้านทานของเครื่องอุ่นอากาศ (air preheater) ด้วย เมื่อประเมินการนำความร้อนกลับมาใช้ในเครื่องอุ่นอากาศ ให้นับเชื้อเพลิงที่ลดลงและไฟฟ้าพัดลมที่เพิ่มขึ้นในสมดุลเดียวกัน จึงจะเห็นผลสุทธิ

ตัวหารของ Station Service Ratio คือพลังงานไฟฟ้า Gross

อัตราการใช้ไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า (Station Service Ratio) คือพลังงานไฟฟ้าที่ใช้เอง หารด้วยพลังงานไฟฟ้าที่จุด Gross ถ้าผลิต 30 และใช้เอง 3 อัตรานี้คือ 10% ไม่ใช่ 3% (นำ 3 ไปหารความร้อนเชื้อเพลิง 100) และไม่ใช่ค่าที่นำ 3 ไปหารด้วย Net 27

นี่ตรงกับนิยามของสถาบันวิศวกรรมไฟฟ้าญี่ปุ่น (IEEJ) ส่วน US EIA ก็นิยาม Net generation ว่าคือ Gross generation หักไฟฟ้าที่ใช้เองในโรงไฟฟ้า และข้อกำหนดค่าไฟของ CERC (อินเดีย) ก็ระบุการใช้ไฟฟ้าของอุปกรณ์ช่วยเป็นเปอร์เซ็นต์ของพลังงาน Gross ที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

แต่ขอบเขตของ "Station Service" ไม่เหมือนกันทุกแห่ง นิยามของ IEEJ ไม่รวมกำลังสูบน้ำของโรงไฟฟ้าแบบสูบกลับ (pumped storage) แต่ EIA นับเป็น Station Service ส่วน CERC รวมความสูญเสียของหม้อแปลงภายในโรงไฟฟ้า และไม่รวมไฟฟ้าสำหรับที่พักพนักงานและงานก่อสร้าง

อัตรานี้ยังเปลี่ยนตามชนิดโรงไฟฟ้า การจัดอุปกรณ์ช่วย และโหลด ถ้าผลิตไฟฟ้าลดลงครึ่งหนึ่งแต่พลังงานที่ใช้เองเท่าเดิม อัตราจะเพิ่มเป็นสองเท่า ให้ใช้ค่าที่วัดจริงของโรงไฟฟ้าเดียวกันในช่วงเวลาเดียวกัน อย่าเดาจากขนาดหรือชนิดของโรงไฟฟ้า

ประสิทธิภาพ Gross กับ Net: ตัวอย่างสมดุลพลังงาน

สมมติความร้อนจากเชื้อเพลิงเป็น 100 เพื่อประกอบคำอธิบาย ความสูญเสียที่หม้อไอน้ำ ท่อ และอุปกรณ์อื่นรวม 10 และความร้อนที่ปล่อยจากคอนเดนเซอร์ไปยังระบบหล่อเย็นเป็น 60 ส่วนที่เหลือ 30 กลายเป็นไฟฟ้า ประสิทธิภาพ Gross จึงเป็น 30%

รูปด้านล่างแบ่งเป็นสองขั้น คือสมดุลความร้อนจนถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และการใช้ไฟฟ้าหลังจากนั้น

รูปที่ 3: ติดตามความร้อนเชื้อเพลิง 100 หน่วยในสองขั้น

แยกสมดุลความร้อนจนถึงจุด Gross ออกจากการแบ่งใช้ไฟฟ้าที่ผลิตได้

ความร้อนจากเชื้อเพลิง: 100

106030

ความสูญเสียความร้อนของอุปกรณ์ 10 / ความร้อนที่ปล่อยไประบบหล่อเย็น 60 / ไฟฟ้า 30

ไฟฟ้าที่ผลิตได้: 30

327

Station Service 3 / ส่งออก 27

แต่ละแถบวาดให้ผลรวมของตัวเองเป็นความกว้าง 100% แถบล่างขยายส่วน 30 ของแถบบน สัดส่วนนี้ไม่ได้แสดงความสูญเสียทั่วไปของโรงไฟฟ้าจริง

ถ้าอุปกรณ์ช่วยใช้ 3 จาก 30 หน่วย จะส่งออกได้ 27 หน่วย ประสิทธิภาพ Net คือ 27 หารด้วยความร้อนเชื้อเพลิง 100 เท่ากับ 27% ส่วนกำลังไฟฟ้าที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตไม่ได้เปลี่ยน

ในตัวอย่างนี้ ความร้อนที่ออกจากคอนเดนเซอร์กับไฟฟ้าที่ Station Service ใช้เป็นคนละกระแสกัน ความร้อน 60 หน่วยที่น้ำหล่อเย็นพาไป ไม่ได้เท่ากับไฟฟ้า 3 หน่วยที่ปั๊มและพัดลมหอหล่อเย็นใช้ ให้นับความร้อนและไฟฟ้าแยกกัน

การทำให้ไอน้ำเย็นกลับเป็นน้ำเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรแรงคิน (Rankine cycle) และแผนภาพสมดุลความร้อน (Heat Balance) ช่วยติดตามความร้อนเข้า–ออกของแต่ละอุปกรณ์

ประสิทธิภาพทั้งโรงไฟฟ้า vs ประสิทธิภาพของอุปกรณ์เดี่ยว

สัดส่วนความร้อนเชื้อเพลิงที่หม้อไอน้ำส่งให้ไอน้ำ ไม่ใช่สัดส่วนความร้อนเชื้อเพลิงที่โรงไฟฟ้าเปลี่ยนเป็นไฟฟ้า ความร้อนในไอน้ำไม่ได้กลายเป็นกำลังทั้งหมด ดังนั้นการใช้ประสิทธิภาพหม้อไอน้ำแทนประสิทธิภาพ Gross ของโรงไฟฟ้าจะได้คำตอบที่ผิด

งานของกังหันคำนวณจากสภาวะไอน้ำที่ทางเข้าและทางออก เมื่อนำมาเชื่อมกับประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ (เชื้อเพลิงเป็นไอน้ำ) จะเห็นว่าต้องการลดความสูญเสียในขั้นไหน

โรงไฟฟ้าแบบโคเจนเนอเรชันที่ส่งความร้อนทิ้งไปใช้ในกระบวนการผลิตด้วย จะนับความร้อนที่ใช้ประโยชน์ด้วย ประสิทธิภาพทางไฟฟ้ากับประสิทธิภาพรวม (ไฟฟ้าบวกความร้อน) ตอบคนละคำถาม จึงควรยืนยันว่าตัวเลขที่เห็นเป็นค่าไหน

สูตร: ประสิทธิภาพ Gross, Station Service Ratio และประสิทธิภาพ Net

ก่อนหาร ให้ทำความร้อนเชื้อเพลิงและพลังงานไฟฟ้าให้เป็นหน่วยเดียวกัน 1 kWh เท่ากับ 3,600 kJ ถ้าบันทึกไฟฟ้าเป็น kWh และความร้อนที่ป้อนเป็น kJ ให้คูณ kWh ด้วย 3,600

ให้ใช้ค่าความร้อนที่ตรงกับหน่วยของปริมาณเชื้อเพลิง คือ kJ/kg สำหรับมวล และ kJ/m³ สำหรับปริมาตรก๊าซ สำหรับก๊าซ อย่าปนปริมาตรที่สภาวะมาตรฐานกับปริมาตรที่อุณหภูมิและความดันจริง

ถ้า Station Service Ratio เป็น 10% ให้ใส่ s = 10 แล้วหารด้วย 100 ได้ 0.10 หากใช้สูตรแบบทศนิยมว่า "ประสิทธิภาพ Net = ประสิทธิภาพ Gross × (1 − อัตราการใช้เอง)" ให้ใส่ 0.10 โดยตรง

ตัวอย่างคำนวณ: จากบันทึกเชื้อเพลิงถึงประสิทธิภาพ Net

สมมติว่าในช่วงเวลาหนึ่ง โรงไฟฟ้าใช้เชื้อเพลิง 10,000 kg ค่าความร้อน 36,000 kJ/kg ผลิตไฟฟ้า Gross 30,000 kWh และ Station Service ใช้ 3,000 kWh จากนั้นคำนวณต่อได้ตั้งแต่ความร้อนที่ป้อน

รูปแสดงบันทึกสามอย่างที่ต้องมี โดยทั้งหมดต้องเป็นช่วงเวลาเดียวกัน

รูปที่ 4: จัดมิเตอร์สองตัวและบันทึกเชื้อเพลิงให้เป็นช่วงเวลาเดียวกัน

เมื่อมีความร้อนที่ป้อน ไฟฟ้า Gross และ Station Service ครบ ก็ตรวจสอบประสิทธิภาพทั้งสองค่าได้

เงื่อนไขการคำนวณสมมติ เมื่อแปลงเป็น kWh ค่ามิเตอร์คือ 30,000 kWh และ 3,000 kWh

ทั้ง 30% และ 27% มาจากบันทึกเชื้อเพลิงและไฟฟ้าในช่วงเวลาเดียวกัน ถ้านำยอดผลิตรายวันไปรวมกับเชื้อเพลิงรายเดือน อัตราส่วนจะไม่มีความหมาย จึงต้องจัดวันเริ่มต้นและสิ้นสุดของทุกบันทึกให้ตรงกันก่อน และควรทำเครื่องหมายจุดวัดบน Single Line Diagram ก่อนเขียนสมการ

กำลังไฟฟ้า kW เป็นอัตราขณะใดขณะหนึ่ง ส่วนพลังงาน kWh คือกำลังที่สะสมตามเวลา ถ้าเดินเครื่องที่กำลังคงที่ ให้คูณกำลังด้วยชั่วโมงเดินเครื่องจึงได้พลังงาน

แปลงระหว่าง Gross และ Net

นำประสิทธิภาพ Net หารด้วย (1 − Station Service Ratio แบบทศนิยม) จะได้ประสิทธิภาพ Gross กลับมา ในตัวอย่าง 27% ÷ 0.90 = 30% ซึ่งตรงกับพลังงานก่อนที่โรงไฟฟ้าจะใช้เอง

จากประสิทธิภาพเป็น Heat Rate: kJ/kWh, Btu/kWh, kcal/kWh

Heat Rate คือค่าผกผันของประสิทธิภาพ คือความร้อนที่ต้องป้อนเพื่อผลิต 1 kWh เอกสารญี่ปุ่นมักระบุเป็นประสิทธิภาพเป็นเปอร์เซ็นต์ ขณะที่สัญญาของสหรัฐฯ และอินเดียมักระบุเป็น Heat Rate ให้แปลงด้วยพลังงานของ 1 kWh

• kJ/kWh: Heat Rate = 3,600 ÷ ประสิทธิภาพ (ทศนิยม)
• Btu/kWh: Heat Rate = 3,412 ÷ ประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นค่าที่ US EIA ใช้
• kcal/kWh: Heat Rate = 860 ÷ ประสิทธิภาพ ใช้ได้กับเอกสารญี่ปุ่นรุ่นเก่า และตัวเลขหน่วย kcal เช่นบรรทัดฐาน Heat Rate ของอินเดีย

ตารางนี้ใช้กับตัวอย่างข้างต้น Heat Rate เป็นค่าผกผันของประสิทธิภาพ ดังนั้น Net Heat Rate คือ Gross Heat Rate หารด้วยสัดส่วนที่ส่งออกได้ ไม่ใช่คูณ

ฐาน	ประสิทธิภาพ	Heat Rate (kJ/kWh)	Heat Rate (Btu/kWh)	Heat Rate (kcal/kWh)
Gross (hatsudentan)	30%	12,000	ประมาณ 11,370	ประมาณ 2,870
Net (sodentan)	27%	ประมาณ 13,330	ประมาณ 12,640	ประมาณ 3,190

การเรียกชื่อแตกต่างกันตามตลาด US EIA รายงาน Heat Rate ต่อ kWh แบบ Net ส่วนข้อกำหนดของ CERC (อินเดีย) นิยาม "Gross Station Heat Rate" เป็น kcal ต่อ kWh ที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และกำหนดการใช้ไฟฟ้าของอุปกรณ์ช่วยเป็นบรรทัดฐานแยกต่างหาก

ค่า hatsudentan ในเอกสารญี่ปุ่นตรงกับค่า Gross และค่า sodentan ตรงกับค่า Net แต่ขอบเขตยังต้องตรวจสอบ ดังเช็กลิสต์ด้านล่าง ส่วนหน่วยและนิยามที่ใช้ในสัญญาของคุณเอง ให้ยืนยันจากเอกสารสัญญาโดยตรง

HHV vs LHV: ตรวจฐานก่อนเปรียบเทียบ

เชื้อเพลิงมีค่าความร้อนสูง (HHV หรือ Gross Calorific Value, GCV) และค่าความร้อนต่ำ (LHV หรือ Net Calorific Value, NCV) HHV รวมความร้อนที่ได้เมื่อไอน้ำจากการเผาไหม้ควบแน่น ส่วน LHV ไม่รวม ดังนั้นสำหรับเชื้อเพลิงปริมาณเท่ากัน ความร้อนที่ป้อนบนฐาน HHV จะมากกว่า

เมื่อนำกำลังผลิตเท่ากันไปหารด้วยความร้อนที่ป้อนมากกว่า ประสิทธิภาพบนฐาน HHV จะต่ำกว่าบนฐาน LHV ช่องว่างขึ้นกับเชื้อเพลิง โดย LHV ต่ำกว่า HHV ประมาณ 4% สำหรับถ่านหิน และประมาณ 10% สำหรับก๊าซธรรมชาติ โรงไฟฟ้าที่ 40% บนฐาน HHV จะแสดงเป็นประมาณ 42% LHV สำหรับถ่านหิน และประมาณ 44% LHV สำหรับก๊าซธรรมชาติ

ธรรมเนียมต่างกันตามประเทศและอุปกรณ์:

• ญี่ปุ่น: ตำราวิศวกรรมไฟฟ้าญี่ปุ่นโดยทั่วไปใช้ HHV กับประสิทธิภาพเชิงความร้อนของโรงไฟฟ้า และเกณฑ์ประสิทธิภาพของภาครัฐสำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนกำหนดบนฐาน Gross และ HHV แต่แคตตาล็อกอุปกรณ์อาจระบุเป็น LHV จึงต้องดูหมายเหตุท้ายตาราง
• สหรัฐอเมริกา: โรงไฟฟ้าถ่านหินมักใช้ HHV ส่วนประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติมักระบุบนฐาน LHV
• ยุโรปบางส่วนและที่อื่น: LHV พบได้บ่อยในการรายงานประสิทธิภาพเชิงความร้อน แต่ต้องยืนยันฐานในเอกสารแต่ละฉบับ
• อินเดีย: บรรทัดบรรทัดฐานค่าไฟของ CERC ใช้ค่า GCV และ Gross Station Heat Rate เป็น kcal/kWh
• ไทย: บทความนี้ไม่ได้ยืนยันธรรมเนียมกลางของไทย ให้ดูฐานค่าความร้อนที่ระบุในสัญญาและเอกสารของโรงไฟฟ้าแต่ละแห่ง

Gross vs Net (วัดกำลังผลิตที่จุดไหน) กับ HHV vs LHV (อะไรอยู่ในตัวหาร) เป็นสองคำถามที่แยกจากกัน ให้ตรวจทั้งสองข้อก่อนนำตัวเลขจากฝั่งญี่ปุ่นมาเทียบกับของตัวเอง

ตารางสมรรถนะมักระบุโหลดและสภาพแวดล้อมด้วย ค่ารับประกันที่โหลดพิกัดกับค่าเฉลี่ยการเดินเครื่องทั้งปีได้รับผลจากการสตาร์ต หยุด และเดินที่โหลดต่ำไม่เท่ากัน จึงต้องจัดเงื่อนไขการเดินเครื่องให้ตรงกันด้วย แม้ประสิทธิภาพจะใช้ชื่อเดียวกัน

Receiving end: ความสูญเสียนอกโรงไฟฟ้า

Receiving end หรือ 受電端 (judentan) คือจุดที่ผู้ใช้ไฟรับไฟฟ้า ระหว่างจุด Net กับจุดนั้นมีความสูญเสียที่สายส่งและหม้อแปลง (ความสูญเสียในระบบส่งและจำหน่าย หรือ T&D losses) ดังนั้นประสิทธิภาพที่วัดถึงผู้ใช้ไฟจึงต่ำกว่าประสิทธิภาพ Net ของโรงไฟฟ้า

จากโรงไฟฟ้าถึงโรงงาน ไฟฟ้าผ่านการเพิ่มแรงดัน การส่ง การลดแรงดัน และการจำหน่าย ถ้า Receiving end คือจุดวัดไฟขาเข้าของโรงงาน ความสูญเสียของสายไฟภายในโรงงานและเครื่องจักรการผลิตจะอยู่ในสมดุลพลังงานของโรงงานเอง

สมมติประสิทธิภาพ Net 27% และความสูญเสียรวมถึง Receiving end 5% เมื่อคำนวณ 27 × 0.95 จะได้ประสิทธิภาพที่ Receiving end 25.65% ค่า 5% เป็นเงื่อนไขสมมติสำหรับคำนวณ ไม่ใช่ค่าจริงของระบบไฟฟ้า

เอกสารบางฉบับแยกอัตราความสูญเสียของระบบส่งและจำหน่ายกับการใช้ไฟฟ้าของสถานีไฟฟ้าย่อย ในกรณีนั้นให้คูณด้วยสัดส่วนที่เหลือของแต่ละรายการ แต่ถ้าอัตราความสูญเสียรวมค่าเดียวรวมการใช้ไฟฟ้าของสถานีไฟฟ้าย่อยไว้แล้ว การคูณอัตราของสถานีไฟฟ้าย่อยซ้ำจะหักความสูญเสียเดียวกันสองครั้ง

ตัวอย่างในอดีตของญี่ปุ่น: ประสิทธิภาพที่ Receiving end และพลังงานปฐมภูมิ

J-Net21 ของ SMRJ (องค์กรส่งเสริมวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อมของญี่ปุ่น) มีถาม–ตอบที่ให้ตัวอย่างช่วงกลางวันจากข้อมูลปีงบประมาณ 2003 (พ.ศ. 2546) โดยใช้ประสิทธิภาพ Gross 40.44% Station Service Ratio 4.6% ความสูญเสียของระบบส่งและจำหน่าย 6.3% และการใช้ไฟฟ้าของสถานีไฟฟ้าย่อย 0.13%

ถ้าใช้อัตราความสูญเสียรวม 10.7% จากแหล่งเดียวกัน จะได้ประมาณ 36.11% ต่างจาก 36.10% ที่คูณจากอัตราย่อยเล็กน้อย แต่ทั้งสองปัดเป็น 36.1% และเมื่อนำ 3,600 หารด้วย 0.361 จะได้ประมาณ 9,972 kJ/kWh

นี่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพกับพลังงานปฐมภูมิ ไม่ใช่ค่าที่ควรใช้ในการรายงานตามกฎหมายอนุรักษ์พลังงานของญี่ปุ่นในปัจจุบัน ให้ตรวจแบบฟอร์มทางการของปีงบประมาณที่เกี่ยวข้อง

ลดการใช้ไฟฟ้าของอุปกรณ์ช่วยแล้ว Net efficiency ดีขึ้นอย่างไร

ปั๊มที่ขับด้วยมอเตอร์อย่างในภาพด้านล่างเป็นตัวอย่างโหลด Station Service ทั่วไป

แม้ประสิทธิภาพ Gross เท่าเดิม ถ้าอุปกรณ์ช่วยใช้ไฟฟ้าน้อยลง ประสิทธิภาพ Net จะดีขึ้น รูปด้านล่างตรึงประสิทธิภาพ Gross ไว้ที่ 40% และเปลี่ยนเฉพาะ Station Service Ratio

รูปที่ 5: Station Service Ratio เทียบกับประสิทธิภาพ Net ที่ Gross 40%

เมื่อ Station Service Ratio ลดลง ประสิทธิภาพ Net จะเพิ่มขึ้นเท่ากับค่าที่ลดคูณประสิทธิภาพ Gross

Station Service Ratio

สัดส่วนที่ส่งออก

ประสิทธิภาพ Net

10%

90%

36.0%

8%

92%

36.8%

5%

95%

38.0%

การเปรียบเทียบสมมติ การลดจาก 10% เป็น 8% คือลดอัตราลง 2 จุด และประสิทธิภาพ Net เพิ่มขึ้น 0.8 จุด

ตัวอย่างเช่น ตรึงไฟฟ้า Gross ที่ 100,000 kWh และลด Station Service Ratio จาก 10% เป็น 8% การใช้ไฟฟ้าของ Station Service ลดลง 2,000 kWh และพลังงานส่วนนั้นส่งออกแทนได้ เชื้อเพลิงที่ป้อนและประสิทธิภาพ Gross เท่าเดิม

ถ้าตรึงกำลังผลิต Net ให้คงที่แทน โรงไฟฟ้าจะผลิต Gross น้อยลงได้ แต่ประสิทธิภาพ Gross ก็เปลี่ยนตามโหลดด้วย จึงต้องหาปริมาณเชื้อเพลิงที่ประหยัดได้จริงจากบันทึกการผลิตและเชื้อเพลิงก่อนและหลังการปรับปรุง

เมื่อเปรียบเทียบก่อนและหลัง ให้ตรวจพลังงานที่อุปกรณ์ช่วยแต่ละตัวใช้กับบันทึกการเดินเครื่อง การวางโหลดและชั่วโมงเดินเครื่องไว้ข้างยอดผลิต ช่วยแยกการเปลี่ยนแปลงจากเงื่อนไขการเดินเครื่องออกจากผลของการปรับปรุงเอง

การปรับปรุงอุปกรณ์ช่วยคือรักษาอัตราไหลของน้ำและอากาศที่ต้องการ แต่ลดกำลังส่วนเกิน ให้ดูประสิทธิภาพของปั๊มร่วมกับเงื่อนไขการเดินเครื่อง และตัดสินผลที่จุด Net ของโรงไฟฟ้า ไม่ใช่ที่เครื่องเดี่ยว

ตารางสรุปประสิทธิภาพสามค่า แยกตามจุดวัดและสิ่งที่หักออกในแต่ละค่า

หัวข้อ	Gross (hatsudentan)	Net (sodentan)	Receiving end
จุดวัด	ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้า	จุดที่ไฟฟ้าออกจากโรงไฟฟ้าหลังหัก Station Service	จุดที่ผู้ใช้ไฟรับไฟฟ้า
ไฟฟ้าที่เป็นตัวตั้ง	พลังงาน Gross	พลังงาน Gross หักพลังงาน Station Service	พลังงาน Net หักความสูญเสียระบบส่งและจำหน่าย
สิ่งที่หักออก	ไม่มี	Station Service เช่น ปั๊มน้ำป้อนและพัดลม	หักความสูญเสียของสายส่งและหม้อแปลงเพิ่ม
ตัวอย่างคำนวณ	30%	27% (Station Service 10%)	25.65% (ความสูญเสียรวม 5%)
ขนาดสัมพัทธ์	สูงสุดในสามค่า	ต่ำกว่า Gross	ต่ำกว่า Net

นำไปใช้ได้ทันที: เช็กลิสต์อ่านค่า Gross และ Net ในสเปกญี่ปุ่น

ก่อนเทียบประสิทธิภาพหรือ Heat Rate จากฝั่งญี่ปุ่นกับตัวเลขของคุณ ให้ยืนยันทุกข้อด้านล่าง ตัวเลขสองค่าอาจไม่ตรงกันเพราะข้อใดข้อหนึ่งต่างกันเพียงข้อเดียว

• ขอบเขต: ค่านี้เป็น hatsudentan (Gross ที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) หรือ sodentan (Net ที่จุดจ่ายไฟออก)
• ฐานค่าความร้อน: ความร้อนที่ป้อนเป็นฐาน HHV หรือ LHV ให้หาคำว่า 高位 (koi = HHV) หรือ 低位 (tei-i = LHV) ในหมายเหตุ
• ขอบเขต Station Service: รวมโหลดอะไรบ้าง ระบบจัดการเชื้อเพลิง หอหล่อเย็น อุปกรณ์สิ่งแวดล้อม อาคารและระบบปรับอากาศ อาจนับหรือไม่นับก็ได้
• ความสูญเสียหม้อแปลง: ความสูญเสียของหม้อแปลงเพิ่มแรงดันและหม้อแปลงใช้เองนับเป็น Station Service หรืออยู่นอกขอบเขต
• จุดวัด: ไฟฟ้า Gross, Station Service และ Net วัดที่จุดใด และใช้มิเตอร์ระดับความแม่นยำใด
• ตัวหารของอัตรา: shonai-ritsu หารด้วยไฟฟ้า Gross ตามนิยามทั่วไปหรือไม่
• ช่วงเวลาและชนิดของค่า: เป็นค่าออกแบบที่โหลดพิกัด ผลการทดสอบ หรือค่าเฉลี่ยการเดินเครื่องทั้งปี
• เงื่อนไข: สมมติโหลด อุณหภูมิแวดล้อม อุณหภูมิน้ำหล่อเย็น และเชื้อเพลิงอะไร
• หน่วย: Heat Rate เป็น kJ/kWh, kcal/kWh หรือ Btu/kWh และประสิทธิภาพเป็นเปอร์เซ็นต์หรือทศนิยม
• โคเจนเนอเรชัน: ตัวเลขหมายถึงประสิทธิภาพทางไฟฟ้าอย่างเดียว หรือประสิทธิภาพรวมที่นับความร้อนที่ใช้ประโยชน์ด้วย

คำถามที่ควรส่งถามซัพพลายเออร์ญี่ปุ่น

ถ้าสเปกยังตอบเช็กลิสต์ไม่ครบ ให้ส่งคำถามแบบนี้ ใช้ได้กับหม้อไอน้ำ กังหัน โคเจนเนอเรชัน หรือแพ็กเกจโรงไฟฟ้าทั้งโรง

• ประสิทธิภาพ (หรือ Heat Rate) ที่รับประกันเป็นที่ Gross (hatsudentan) หรือที่ Net (sodentan)
• ความร้อนที่ป้อนอ้างอิง HHV หรือ LHV และใช้ผลวิเคราะห์เชื้อเพลิงและค่าความร้อนค่าใด
• กรุณาแจกแจงโหลดที่รวมใน Station Service (shonai denryoku) ระบบจัดการเชื้อเพลิง พัดลมหอหล่อเย็น ระบบบำบัดก๊าซไอเสีย และโหลดของอาคาร รวมอยู่หรือไม่
• ความสูญเสียของหม้อแปลง (หม้อแปลงเพิ่มแรงดันและหม้อแปลงใช้เอง) รวมใน Station Service หรือถูกตัดออกจากขอบเขต
• ไฟฟ้า Gross, Station Service และ Net วัดที่จุดใด ขอให้ทำเครื่องหมายจุดวัดบน Single Line Diagram
• Station Service Ratio (shonai-ritsu) คำนวณเทียบกับไฟฟ้า Gross หรือไม่
• ค่ารับประกันใช้โหลด สภาพแวดล้อม และอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นเท่าใด และมีเส้นโค้งแก้ค่าสำหรับเงื่อนไขอื่นหรือไม่
• จะใช้ Test Code หรือขั้นตอนใดตรวจสอบค่ารับประกัน และตกลงกับเราแล้วหรือยัง

ตัวอย่างอีเมลสั้น ๆ ที่ปรับใช้ได้ (ภาษาไทยและอังกฤษ):

เรื่อง: ขอยืนยันฐานของประสิทธิภาพในเอกสารข้อมูลสมรรถนะ
ทีมของเรากำลังตรวจสอบ Performance Data Sheet ของ [อุปกรณ์] ขอความกรุณายืนยันว่า (1) ประสิทธิภาพและ Heat Rate ที่ระบุเป็นค่า Gross หรือ Net (2) ความร้อนที่ป้อนใช้ฐาน HHV หรือ LHV (3) Station Service รวมโหลดและความสูญเสียของหม้อแปลงอะไรบ้าง และ (4) จุดวัดไฟฟ้า Gross, Station Service และ Net หาก Single Line Diagram ที่ทำเครื่องหมายจุดวัดให้ จะช่วยให้เราเทียบกับเงื่อนไขในสัญญาได้

Subject: Clarification of efficiency basis in performance data
We are reviewing the performance data sheet for [equipment]. Please confirm: (1) whether the stated efficiency and heat rate are at the generating end (gross) or sending end (net); (2) whether the heat input is on an HHV or LHV basis; (3) which loads and transformer losses are included in station service; and (4) the metering points for gross output, station service, and net output. A marked-up single-line diagram would help us align your values with our contract terms.

สำหรับการทดสอบรับมอบ ให้ตกลง Test Code และขอบเขตก่อนทดสอบ ไม่ใช่หลังทดสอบ ASME PTC 46 (Overall Plant Performance) เป็น Code หนึ่งที่ใช้ทดสอบทั้งโรงไฟฟ้า และรายงานกำลังผลิต Net และ Heat Rate ที่แก้ค่าแล้ว

จะนำมาใช้กับโครงการของคุณหรือไม่ เป็นเรื่องที่ตัดสินในสัญญา

ข้อจำกัดของบทความนี้

• ตัวเลขในตัวอย่างคำนวณและรูปที่ 5 เป็นตัวเลขสมมติ ไม่ได้แสดงสมรรถนะทั่วไปของโรงไฟฟ้า
• นิยามของ Station Service ต่างกันตามองค์กร หน่วยงานกำกับ และสัญญา การสูบกลับ ความสูญเสียของหม้อแปลง และสิ่งอำนวยความสะดวกในพื้นที่ถูกนับต่างกัน
• ธรรมเนียม HHV/LHV เป็นแนวปฏิบัติทั่วไป ไม่ใช่กฎ ให้ตรวจฐานที่ระบุในเอกสารแต่ละฉบับเสมอ
• บทความนี้ไม่ได้ตรวจนิยามในสัญญาซื้อขายไฟฟ้า (PPA) หรือข้อกำหนดของหน่วยงานในประเทศไทย ให้ยืนยันกับเอกสารสัญญาและหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง
• ตัวอย่างปีงบประมาณ 2003 ของญี่ปุ่นเป็นข้อมูลในอดีต ไม่ใช่ค่าสัมประสิทธิ์ปัจจุบันสำหรับการรายงานตามกฎหมายใด ๆ
• การรับประกันสมรรถนะและวิธีทดสอบขึ้นกับสัญญา บทความนี้อธิบายว่าควรตรวจอะไร ไม่ได้กำหนดว่าต้องทดสอบอย่างไร

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

ประสิทธิภาพ Gross กับ Net อันไหนสูงกว่า

ประสิทธิภาพ Gross สูงกว่า เมื่อทั้งสองค่าใช้ความร้อนที่ป้อนและช่วงเวลาเดียวกัน และโรงไฟฟ้าใช้ไฟฟ้าตัวเองบางส่วน พลังงานที่ผลิตได้ส่วนหนึ่งไปที่ Station Service ยิ่งใช้เองมาก ส่วนต่างของสองค่ายิ่งกว้าง

Station Service Ratio 10% แปลว่าลบ 10 จุดออกจากประสิทธิภาพใช่ไหม

ไม่ใช่ อัตรานี้เป็นสัดส่วนของไฟฟ้า Gross จึงต้องคูณประสิทธิภาพ Gross ด้วย 0.90 ถ้า Gross 40% ประสิทธิภาพ Net คือ 36% ต่างกัน 4 จุด ไม่ใช่ 30% ที่ได้จากการลบ 10 จุดตรง ๆ

คำนวณ Station Service Ratio จากกำลังไฟฟ้า (kW) แทนพลังงาน (kWh) ได้ไหม

ได้ สำหรับช่วงขณะหนึ่ง ถ้าอ่านค่าทั้งสองในเวลาเดียวกัน สำหรับทั้งช่วงเวลาให้ใช้พลังงานสะสม (kWh) เมื่อโหลดเปลี่ยนไป ค่าเฉลี่ยอย่างง่ายของอัตราขณะหนึ่ง ๆ อาจต่างจากอัตราที่คิดจากพลังงาน

ประสิทธิภาพที่ Receiving end เท่ากับประสิทธิภาพ Net ของโรงไฟฟ้าไหม

ไม่เท่า ระหว่างจุด Net ของโรงไฟฟ้ากับ Receiving end ของผู้ใช้ไฟมีความสูญเสียของระบบส่งและจำหน่าย จุดรับไฟที่หมายถึงเปลี่ยนขอบเขต ดังนั้นเมื่อประเมินไฟฟ้าที่โรงงานซื้อ ให้ทำสมดุลถึงจุดวัดไฟขาเข้าของโรงงาน

ประสิทธิภาพ Net สูง แปลว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเองมีประสิทธิภาพสูงไหม

ไม่จำเป็น ประสิทธิภาพ Net สะท้อนทั้งการเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าและ Station Service เพื่อหาสาเหตุของการเปลี่ยนแปลง ให้แยกประสิทธิภาพ Gross ออกจาก Station Service Ratio และประเมินเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเองจากกำลังที่เพลาและกำลังไฟฟ้าขาออก

แหล่งอ้างอิง

• นิยามของไฟฟ้า Station Service และ Station Service Ratio: IEEJ, ศัพท์เทคนิคไฟฟ้า "Station service power" (ภาษาญี่ปุ่น)
• ประสิทธิภาพเชิงความร้อน Gross และ Net, HHV เป็นฐานทั่วไป: Power Academy, อภิธานศัพท์วิศวกรรมไฟฟ้า "Thermal efficiency" (ภาษาญี่ปุ่น)
• เกณฑ์ประสิทธิภาพโรงไฟฟ้าพลังความร้อนของภาครัฐญี่ปุ่น บนฐาน Gross และ HHV: METI, เอกสารคณะทำงานด้านโรงไฟฟ้าพลังความร้อน (ภาษาญี่ปุ่น)
• เส้นทางของไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าถึงผู้ใช้ไฟ: สหพันธ์บริษัทไฟฟ้าแห่งญี่ปุ่น (FEPC) "ไฟฟ้าส่งถึงผู้ใช้อย่างไร" (ภาษาญี่ปุ่น)
• ตัวอย่างประสิทธิภาพที่ Receiving end ปีงบประมาณ 2003: SMRJ J-Net21 "ที่มาของสัมประสิทธิ์พลังงานปฐมภูมิของไฟฟ้าตามกฎหมายอนุรักษ์พลังงานคืออะไร" (ภาษาญี่ปุ่น)
• นิยาม HHV และ LHV: ข่าวประชาสัมพันธ์ของ Mitsubishi Heavy Industries เรื่องการวิจัย Triple Combined Cycle (ภาษาญี่ปุ่น)
• ช่องว่าง HHV/LHV ตามเชื้อเพลิงและธรรมเนียมในภูมิภาค: National Research Council, Coal: Energy for the Future (1995)
• Net generation และ Station Service รวมถึงการสูบกลับ: US EIA Glossary, "Net generation"
• Heat Rate, 3,412 Btu/kWh และ Btu ต่อ Net kWh: US EIA FAQ, "What is the efficiency of different types of power plants?"
• การใช้พลังงานของอุปกรณ์ช่วย, Gross Station Heat Rate และนิยาม GCV: CERC (Terms and Conditions of Tariff) Regulations, 2024
• ขอบเขตและขอบเขตการทดสอบของ ASME PTC 46: ANSI Webstore, ASME PTC 46-2015 (R2025)
• ปั๊มน้ำป้อนและปั๊มน้ำหมุนเวียนในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน: Mitsubishi Heavy Industries, ปั๊มสำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน (ภาษาญี่ปุ่น)
• อัตราไหล เฮด ปริมาณลม ความดัน และกำลังมอเตอร์: สมาคมวิศวกรไฟฟ้าญี่ปุ่น (JEEA) วิธีคำนวณกำลังที่ต้องการของมอเตอร์ (ภาษาญี่ปุ่น)