PEC Technology
PEC Technology (Thailand) Co., Ltd.

ระบบกักเก็บพลังงาน
สำหรับ Data Center

Energy Storage Systems for the AI Data Center

แนวทางการประยุกต์ใช้ BESS เพื่อรองรับการทำงานของศูนย์ข้อมูลยุค AI

การบรรยายเชิงเทคนิค ⏱  ระยะเวลา 1 ชั่วโมง 30 นาที
AI power spikes smoothed by ESS
Agenda / หัวข้อการบรรยาย

แผนการบรรยาย 5 ช่วง

1

บทนำ: ทำไม AI Data Center เปลี่ยนเกมพลังงาน

ความท้าทายด้านพลังงานยุคใหม่ และ power profile ที่เปลี่ยนไป

10 นาที
2

กรอบ Multi-tier Storage: 3 ชั้นของการกักเก็บพลังงาน

จัดชั้น storage ตาม timescale — Megapack เป็นเพียงชั้นเดียว

15 นาที
3

เทคโนโลยีและผู้ผลิตหลักของแต่ละ Tier

Supercapacitor, Li-ion UPS / GiUPS และ grid-scale BESS

30 นาที
4

การใช้งาน, CAPEX / Sizing และความปลอดภัย NFPA 855

Use cases, ต้นทุนปี 2025–2026 และมาตรฐานความปลอดภัย

20 นาที
5

บริบทประเทศไทย, ข้อเสนอแนะ และ Q&A

วสท. 022013-25, RPDP 2024 และสรุปแนวทาง

15 นาที
Section 1 / บทนำ

ทำไม AI Data Center เปลี่ยนเกมพลังงาน

  • GPU หลายพันตัว ramp ขึ้น–ลงพร้อมกัน เกิด synchronized power spike ที่ระบบไฟแบบเดิมรับไม่ทัน
  • งานวิจัยร่วม Microsoft–OpenAI–NVIDIA พบความผันผวนระดับ millisecond ระหว่างช่วง compute-heavy กับ communication-heavy
  • กำลังเปลี่ยนผ่านสถาปัตยกรรมจ่ายไฟสู่ 800 VDC (NVIDIA / OCP) เพื่อวาง storage ได้ยืดหยุ่นขึ้น
5,400+
Data centers ในสหรัฐฯ (มี.ค. 2025)
~30%
ลด peak spike ด้วย rack-level storage (NVIDIA GB300)
~90 นาที
เวลาตอบสนองของระบบผลิตไฟแบบเดิมต่อการเปลี่ยนโหลด
ประเด็นสำคัญ — Power profile ของ AI ต่างจาก workload เดิมโดยสิ้นเชิง จึงต้องการ storage หลายระดับ (multi-tier) ไม่ใช่อุปกรณ์เดียว
Section 1 · Virginia 2024 / เหตุการณ์จริง

ไฟหลุด 1.5 GW ใน 82 วินาที

1.5 GW
โหลดหลุดออกจากกริดภายใน 82 วินาที
Virginia, สหรัฐอเมริกา
ปี 2024 บันทึกโดย NERC

ทริกเกอร์จาก fault ที่สายส่ง 230 kV

สาเหตุ · Cause

เกิด fault (ลัดวงจร) ที่สายส่งแรงสูง 230 kV ในระบบ

กลไก · protective load-shedding

data center ตัดโหลดตัวเองออกจากกริดอัตโนมัติ เพื่อปกป้องอุปกรณ์ราคาแพง

ผลกระทบ · Impact

โหลดมหาศาลหลุดฉับพลัน → เสี่ยงความไม่เสถียรแบบลูกโซ่ (cascading) ทั้งระบบ

บทเรียนต่อการออกแบบ — โหลด AI ที่สวิงพร้อมกัน + ระบบป้องกันที่ตัดโหลดหมู่ คือโจทย์ที่กริดเดิมไม่ได้ออกแบบมารับ ต้องใช้ power smoothing ระดับ chip/rack (GB300), grid-interactive UPS (GiUPS) และ BESS เพื่อพยุงโหลดและเลี่ยงการตัดโหลดฉับพลัน

ที่มา: NERC (2024) อ้างใน arXiv 2604.07345 · งานวิจัย “Power Stabilization for AI Training Datacenters” (NVIDIA · Microsoft · OpenAI, arXiv 2508.14318)

Section 2 / กรอบหลัก

Multi-tier / Multi-timescale Storage

BESS ใน data center ทำงานหลายระดับตาม timescale — Megapack เป็นเพียงชั้นขวาสุดเท่านั้น

Tier 1 · Chip / Rack
ms – seconds
มิลลิวินาที – วินาที

ดูดซับ GPU spikes

Supercapacitor · GB300

Tier 2 · Facility UPS
seconds – minutes
วินาที – นาที

Ride-through, power quality

Li-ion UPS · GiUPS

Tier 3 · Grid-scale BESS
minutes – hours
นาที – ชั่วโมง

Backup · peak · grid services

Megapack · CATL · Sungrow

เพิ่มเวลาตอบสนอง / ระยะเวลาจ่ายไฟ →
หัวใจของเรื่อง — ทั้งสาม Tier ทำงานเสริมกัน ไม่ใช่ทดแทนกัน การออกแบบที่ดีคือ layered architecture ที่จับคู่ storage กับ timescale ของปัญหา
พื้นฐานฮาร์ดแวร์ / CPU vs GPU

สถาปัตยกรรม CPU vs GPU

แผนภาพเปรียบเทียบการจัดสรรพื้นที่ die: CPU มี Control + Cache ใหญ่และ ALU น้อย ส่วน GPU มี ALU นับพันตัวและ HBM แบนด์วิดท์สูง

CPU · ลด latency

ทุ่มพื้นที่ die ให้ control + cache — few powerful cores จัดการงานซับซ้อนต่อเนื่องได้เร็ว

GPU · เพิ่ม throughput

ทุ่มให้ ALU นับพันตัว + HBM — thousands of small cores ประมวลผลขนานปริมาณมหาศาล

ที่มา: PEC Technology · Energy Storage Systems for Data Center

พื้นฐานฮาร์ดแวร์

หน้าที่ของ แต่ละหน่วยประมวลผล

Data flow: DRAM → Cache → Control → ALU, with write-back of results to cache/DRAM
Data flow: DRAM → Cache → Control → ALU — ข้อมูลไหลจากหน่วยเก็บที่ใหญ่/ช้ากว่า ไปยังหน่วยคำนวณที่เร็วที่สุด

CPU

Control + Cache ใหญ่ → ลด latency เน้นทำงานแต่ละชิ้นให้เสร็จเร็วที่สุด

GPU

ALU เยอะ + HBM bandwidth สูง + multithreading → เพิ่ม throughput ทำงานขนานจำนวนมากพร้อมกัน

Section 3 · Tier 1 / Chip / Rack-level Storage

Chip / Rack-level Storage

ดูดซับ synchronized GPU spikes ระดับมิลลิวินาที ก่อนถึงระบบไฟหลัก

ms – seconds

NVIDIA GB300 NVL72

ฝัง capacitor ในแต่ละ power shelf เก็บ 65 J/GPU — ลด peak spike ได้ ~30% เทียบรุ่นก่อน

Power profile with vs without energy-storage smoothing
เส้นเขียว = power profile หลัง smoothing: capacitor charge ช่วง dip / discharge ช่วง spike ให้โหลดราบเรียบ
คุณสมบัติ Electrolytic
(ที่ GB300 ใช้)		 Supercapacitor
(EDLC)
Energy density ต่ำกว่า สูงกว่ามาก
Power density / การตอบสนอง สูงมาก เร็ว µs–ms ช้ากว่า (ESR สูงกว่า)
แรงดันต่อตัว สูง (หลายร้อยโวลต์) ต่ำ ~2.5–3 V ต้องต่ออนุกรมหลายตัว
อายุ / cycle จำกัด ไวต่ออุณหภูมิ cycle สูงมาก
เหมาะกับ transient เร็ว ๆ ระยะสั้น buffer พลังงานนานกว่า (วินาที)
ข้อสังเกต — หลายคนเข้าใจผิดว่า GB300 NVL72 ใช้ Supercapacitor ทำ power smoothing — จริง ๆ ใช้ Electrolytic capacitor

ที่มา: NVIDIA GB300 NVL72 · PEC Technology — Energy Storage Systems for Data Center

Section 3 · Tier 1 / Chip / Rack-level Storage

พฤติกรรมการใช้ไฟของ GPU ใน AI Data Center

Heatmap เปรียบเทียบ Traditional Workload (สีกระจายไม่สัมพันธ์กัน) กับ AI Training Workload (สีเป็นแถบแนวตั้ง lockstep)
รูปที่ 1 — สีเขียวเข้ม = ใช้ไฟมาก · สีอ่อน = ใช้ไฟน้อย

วิธีอ่านกราฟ

  • แต่ละแถว = GPU หนึ่งตัว · แกนตั้ง = GPU ID
  • แกนนอน = เวลา (Time)
  • สีเขียวเข้ม = ใช้ไฟมาก · สีอ่อน = ใช้ไฟน้อย

ภาพบน — Traditional Workload

GPU ทำงานคนละจังหวะ ไม่สัมพันธ์กัน (uncorrelated) เฉลี่ยแล้วกำลังไฟรวมค่อนข้างนิ่ง grid รับมือได้สบาย

ภาพล่าง — AI Training

สีเป็นแถบแนวตั้ง ทุก GPU เปลี่ยนพร้อมกัน = lockstep / synchronized — หลายพันตัวเข้า-ออกโหลดหนัก และเข้าสู่ idle พร้อมกัน

นี่คือเหตุผลที่ต้องมี— power smoothing เพื่อกันกำลังไฟกระชากทั้งระบบพร้อมกัน

ที่มา: NVIDIA GB300 NVL72 software control

Section 3 · Tier 1 / Chip / Rack-level Storage

Supercapacitor — Eaton XLHV

Tier 1 ms – seconds

Eaton XLHV — High voltage module

ขนาดกะทัดรัดพอใส่ใน rack มาตรฐาน — ดูดซับ GPU spikes ระดับมิลลิวินาทีก่อนถึงระบบไฟหลัก

Eaton XLHV supercapacitor high-voltage module — rack-mount unit
XLHV supercapacitor — High voltage module
420 kW
กำลังจ่ายสูงสุดต่อโมดูล

ทำไมต้อง supercapacitor — backup Li-ion เสื่อมเร็วเมื่อต้องชาร์จ/คายประจุอัตราสูงบ่อย ๆ; supercapacitor จึงเหมาะกับ spike ถี่ระดับวินาทีมากกว่า

Applications
Enhance STATCOM Ancillary services Fast frequency regulation Industrial backup / ride-through Power storage for grid systems Solar firming

ที่มา: Eaton XLHV · PEC Technology — Energy Storage Systems for Data Center

Section 3 · Tier 1 / Chip / Rack-level Storage

Delta Power Capacitance Shelf (LIC)

ms – seconds · ดูดซับ GPU spikes ระดับมิลลิวินาที

Lithium-Ion Capacitor (LIC)

ดูดซับ synchronized GPU spikes ระดับมิลลิวินาที ก่อนส่งผลถึงระบบไฟหลัก

15 kW
รองรับโหลดได้นานราว 5 วินาที
Delta 33 kW 1OU Open Rack v3 Power Shelf
Delta 33 kW 1OU Open Rack v3 Power Shelf hardware
Rack-Level Energy Storage Power Draw Time Series (Normalized)
Rack-level power draw — LIC charges (เขียว) ในช่วงโหลดต่ำ และ discharge (แดง) ดูดซับ spike
Legend: Original / Moving Average / Updated Rack Power Draw, Storage Charge & Discharge

Source: Tom Li, Apoorv Gupta, Pratikkumar Patel, Nilesh Dattani, Lawrence Marwong, Rob Nertney, Hirofumi Kobayashi, Jeff Liott, Miro Enev, Divya Ramakrishnan, Ian Buck, Jonah Alben — NVIDIA

Section 3 · Tier 1 / Chip / Rack-level Storage

ทำไม LIC เหมาะกับ power-smoothing

Cycle life สูงกว่า Li-ion หลายสิบเท่า — เหมาะกับงาน cycle ถี่และตื้นใน data center

300–2,000
Li-ion
cycle life (รอบ)
50k–100k+
LIC
เกินแสนในรุ่นคุณภาพดี
หลายแสน–ล้าน
EDLC Supercap
cycle life (รอบ)
หัวใจ — LIC วางตัวกึ่งกลางระหว่าง Li-ion กับ EDLC supercapacitor — cycle life สูงกว่า Li-ion (300–2,000) หลายสิบเท่า จึงรับ power-smoothing ที่ cycle ถี่และตื้นได้ทนทาน
cycle ถี่และตื้น ms – seconds data center workload
ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติ EDLC / LIC / LIB: Cycle Life = 1 Million / 100K / 1000–3000
เปรียบเทียบคุณสมบัติ EDLC · LIC · LIB — แถว Cycle Life ชี้ตำแหน่งของ LIC ที่ ~100K รอบ
Section 3 · Tier 1 / Chip / Rack-level Storage

What’s the right solution?

สรุปความท้าทายของการเลือก storage ตามช่วงความถี่

ตารางเปรียบเทียบโซลูชัน: Software-only mitigation, GPU power smoothing, Rack-level energy storage ตามเกณฑ์ Reliability, Performance, Energy, Cost, Ability to meet tightest spec, Dependency on the developer, Lifetime

เปรียบเทียบโซลูชัน 3 แนวทางตามเกณฑ์ความเชื่อถือได้ · ประสิทธิภาพ · พลังงาน · ต้นทุน · ความสามารถตอบโจทย์ spec · การพึ่งพา developer · อายุการใช้งาน

ตอบทุกช่วงความถี่

ความท้าทายหลักคือหา storage ที่ตอบสนองได้ตลอดช่วงความถี่ — ความถี่สูงกรองออกง่ายกว่าความถี่ต่ำ

ความจุยิ่งใหญ่ ยิ่งแพง

การเพิ่ม/ลดระดับพลังงานอาจต้องใช้ความจุขนาดใหญ่มาก → แพงทั้ง ต้นทุน · พื้นที่แร็ค · embedded carbon

เกิดไม่บ่อย

เหตุการณ์เหล่านี้เกิดไม่บ่อยเมื่อเทียบกับงานส่วนที่เหลือ การออกแบบความจุให้พอจึงไม่จำเป็นต้องคุ้มค่าเสมอไป

ที่มา: NVIDIA

Section 2 / เทคโนโลยี Storage

เทียบ 4 เทคโนโลยี ตาม timescale & จุดติดตั้ง

ประเด็น Electrolytic
GB300 PSU		 Supercapacitor
Eaton XLHV		 LIC
Delta PCS		 Li-ion battery
Timescale ที่เด่นเร็วที่สุด µs – msms – วินาทีวินาที (hold-up ~15 วิ)นาที – ชั่วโมง
จุดติดตั้งในระบบDC output ของ PSU ในแร็คDC bus ของ UPS / STATCOMชั้น PCS 1RU/1OU ในแร็คFacility / grid BESS
Tier ในกรอบนี้Tier 1Tier 1–2Tier 1Tier 2–3
พลังงาน / ความจุต่ำ (~65 จูล/GPU)ปานกลาง (144 V · 62.5 F)ปานกลาง (~10–30 Wh/kg)สูงมาก (kWh – MWh)
จุดเด่น & หน้าที่เร็วสุด · ใกล้โหลด — กรอง transientpower density สูง · ล้าน cycleเร็ว + hold-up 15 วิ / 20 kWenergy density สูง — backup, grid
แนวคิด layered — electrolytic (เร็วสุด ในแร็ค) → supercapacitor (ride-through / FFR) → LIC (hold-up วินาที) → Li-ion (นานสุด backup/grid) เลือกตาม timescale ของปัญหา

ที่มา: Eaton XLHV (ELX1352) · NVIDIA GB300 Developer Blog · Delta OCP 2024 (Power Capacitance Shelf, LIC) · กรอบ multi-tier ของ PEC

Section 2 / เทคโนโลยี Storage

เทียบ 4 เทคโนโลยี ตาม timescale & จุดติดตั้ง

ประเด็น Supercapacitor
Eaton XLHV		 Electrolytic cap
GB300 PSU		 Li-ion battery Pure Lead VRLA Battery
ชนิด / โครงสร้าง EDLC supercapacitor Electrolytic capacitor LFP / NMC cell Lead Acid Cell
Timescale ที่เด่น ms – วินาที เร็วที่สุด µs – ms นาที – ชั่วโมง นาที – ชั่วโมง
จุดติดตั้ง DC bus ของ UPS / STATCOM / inverter DC output ของ SMR/PSU ในแร็ค Facility / grid BESS Facility
Tier Tier 1–2 Tier 1 Tier 2–3 Tier 2
พลังงาน / ความจุ ปานกลาง (144 V · 62.5 F) ต่ำ (~65 จูล/GPU) สูงมาก (kWh – MWh) สูง (1 MWh)
Charge / discharge cycling 1,000,000 @ +20 °C >6,000–10,000 @ +25 °C, 0.5C 120–150 @ +25 °C, 6–10CP 150–450 @ 25 °C, 5–15 min
จุดเด่น & หน้าที่ power density สูง · ล้าน cycle · ~20 ปี — ride-through, FFR, peak shaving เร็วสุด · แรงดันสูง/ตัว · ใกล้โหลด — กรอง transient power ในแร็ค energy density สูง — backup ยาว, arbitrage, grid services เหมาะ Hi-Power short duration (3–15 min); energy density ต่ำ → backup สั้น
เลือกตาม timescale — electrolytic (µs–ms ใกล้โหลด) → supercapacitor (ms–วินาที) → VRLA (Hi-Power 3–15 นาที) → Li-ion (backup ยาว / grid services)

ที่มา: Eaton XLHV · NVIDIA GB300 PSU · กรอบ multi-tier ของ PEC · PEC Technology — Energy Storage Systems for Data Center

Section 3 · Tier 2 / Facility UPS

Traditional UPS (TUPS)

Tier 2  min – hours · ride-through และรักษา power quality ให้ critical load

ข้อพึงพิจารณาเมื่อจะใช้ UPS
1

แบตเตอรี่

TPPL-VRLA / Lithium-Ion Battery

2

ความปลอดภัย / การป้องกันอัคคีภัย

fire protection สำหรับระบบ UPS & battery

3

อัตราการคายประจุ

Li-ion ทน cycle ถี่ (เหมาะ AI DC) — แต่ระวัง degradation กระทบ TCO

4

ชนิด UPS

Double Conversion / Line-interactive · ต่อขนานและเพิ่มเติมได้ รองรับ AI load (ประสิทธิภาพ + ความคงทน)

มาตรฐาน UPS / Battery

IEC 60640 IEC 60895-21,22 / UL94-V0 (VRLA) UL1983 UL94-V0 UL9540 UL9540A (LiB) NFPA 855
Power-path block diagram: Utility Grid → POI → MVAC → GEN → LVAC → UPS → Rack PSU → Server, with UPS smoothing AC ramping over hundreds of milliseconds
UPS & BESS absorb fast dynamics — smooth AC ramping ที่ระดับ hundreds of milliseconds

ที่มา: PEC Technology · Energy Storage Systems for Data Center

Section 3 · Tier 2 / UPS & Redundancy

UPS Classification & Redundancy

Tier ระดับการสำรอง ความพร้อมใช้งาน เวลาหยุด IT/ปี
Tier I N 99.67% 28.8 ชม.
Tier II / III N+1 99.74% 22 ชม.
Tier III 2N หรือ 2N+1 99.98% 1.6 ชม.
Tier IV 2N+1 99.99% 0.4 ชม.
ยิ่ง redundancy สูง — availability สูงขึ้น เวลาหยุดทำงานต่อปีลดลงจาก 28.8 ชม. เหลือ 0.4 ชม.
Redundancy นิยาม ตัวอย่างกรณีการใช้งานในศูนย์ข้อมูล
N ไม่มี Redundancy; มีกำลังขั้นต่ำสำหรับการทำงาน แต่ไม่ทนต่อความล้มเหลวของอุปกรณ์ ศูนย์ข้อมูลขนาดเล็กหรือสภาพแวดล้อมการพัฒนา ที่เน้นต้นทุนและยอมรับการหยุดทำงานได้
N+1 เพิ่มอุปกรณ์สำรองหนึ่งชุดต่อระบบวิกฤต ทนต่อความล้มเหลวได้หนึ่งจุด Co-location เชิงพาณิชย์หรือศูนย์ข้อมูลขนาดกลางที่ต้องการ uptime ระดับปานกลาง
2N Redundancy ทั้งระบบอย่างสมบูรณ์ ทนต่อความผิดพร่องโดยสมบูรณ์ ศูนย์ข้อมูลองค์กรขนาดใหญ่หรือบริการทางการเงินที่ความพร้อมใช้งานสูงเป็นสิ่งจำเป็น
2N+1 ทำซ้ำทั้งระบบพร้อมอุปกรณ์สำรองเพิ่มเติม ยืดหยุ่นและบำรุงรักษาได้สูงสุด ศูนย์ข้อมูลฝึกฝน AI ระดับไฮเปอร์สเกล ที่มีข้อกำหนด uptime และความเชื่อถือได้อย่างเข้มงวด
Section 3 · Tier 2 / Principle of UPS operation

หลักการทำงานของ UPS (Double Conversion)

AC In ~ grid
→
PFC
~98.7%
→
DC-bus
↕
DC-DC
converter
↕
Battery
→
Inverter
~98.7%
→
AC Out to load
Target efficiency
97%

เป้าหมายของ UPS รุ่นใหม่ ในโหมด Double Conversion

Per converter
98.7%

แต่ละ converter (PFC, Inverter) ต้องได้ประมาณนี้จึงถึงเป้า

PWM switching
≥16 kHz

ความถี่สวิตช์ที่เลือกใช้ เพื่อให้ non-audible

Oscilloscope traces of UPS input and output voltage/current waveforms in L2
รูปคลื่นจริง: แรงดัน/กระแส ขาเข้า (V in / I in L2) เทียบขาออก (V out / I out L2) — เอาต์พุตเป็นไซน์เรียบ 50 Hz หลัง Double Conversion

ที่มา: Confidential Property of Schneider Electric

Section 3 · Tier 2 / UPS mode operation

โหมดการทำงานของ UPS

เลือกโหมดเพื่อสมดุลระหว่าง การปรับสภาพพลังงาน และ ประสิทธิภาพ — โดยไม่มีเวลา transfer

Normal Double Conversion
97%
ประสิทธิภาพ

โหมดการแปลงสองชั้นด้วยโครงสร้างแบบไฮบริด ให้การปรับสภาพพลังงานเต็มรูปแบบและประสิทธิภาพดีที่สุด

ECO Mode
99%
ประสิทธิภาพสูงสุด

จ่ายไฟผ่านแหล่งจ่ายไฟหลักโดยไม่ปรับสภาพพลังงาน ให้ประสิทธิภาพสูงสุด

ECOnversion
99%
ประสิทธิภาพ + ปรับสภาพพลังงาน

ให้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานเกือบสองเท่าที่ประสิทธิภาพใกล้เคียง ECO และยังปรับสภาพพลังงานด้วยประสิทธิภาพสูงถึง 99%

ความยืดหยุ่น — Schneider UPS ให้เลือกโหมดได้ตาม load profile, site environment และ schedule ตลอดอายุการใช้งาน

ที่มา: Schneider Electric

Section 3 · Tier 2 / Traditional UPS (TUPS)

TUPS: ความท้าทายในการรองรับโหลด AI

โปรไฟล์โหลด AI: ramp up/down, auto-start/stop, min time at floor, PL และ IDLE พร้อมเส้น 80% Limit/Floor/Ceiling
โปรไฟล์โหลด AI ที่มี ramp-up / ramp-down และ auto-start/stop รวดเร็ว
Real Power Demand (p.u.) เทียบกับเวลา 0–120 วินาที และซูม 100–105 วินาที แสดงการแกว่งของโหลดรวดเร็ว
Real Power Demand (p.u.) ที่แกว่งระดับ sub-second เมื่อซูม 100–105 วินาที
ความท้าทายของ TUPS — คือการรองรับการเปลี่ยนแปลงของโหลด AI ในปัจจุบัน ที่ผันผวนรวดเร็วและไม่สม่ำเสมอ
Section 3 · Tier 2 / Energy Storage Systems for Data Center

องค์ประกอบของโหลดใน Data Centre

Bar chart: ERCOT data centre load growth 2.5 GW (2026) to 24 GW (2031)

Example Regional Forecast of Data Centre Load Growth (ERCOT, 2025–2031)

Pie chart: load composition Electronic 75-80%, Mechanical 20-25%, Facility 3-5%, Distribution 2-5%

Typical Load Composition for AI-driven Data Centers

โหลดเหล่านี้โดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 4 ประเภทหลัก:

โหลดอิเล็กทรอนิกส์

Electronic load · 75%–80%

โหลดเชิงกล

Mechanical load · 20%–25%

โหลดของสถานประกอบการ

Facility load · 3%–5%

โหลดของระบบจำหน่าย

Distribution load · 2%–5%

Source: Strengthening Data Center Operations Using Grid-Forming Battery Energy Storage as a Line-Interactive Uninterruptible Power Supply — Quanta Technology & FlexGen

Section 3 · Tier 2 / AI Data Center

สาเหตุความผันผวนของกำลังใน AI Data Center

ความผันผวนของโหลดเกิดได้ทั้งช่วง Training (model initialization, evaluation intervals, end of iterations, forward & backward pass) และช่วง Inference (prompt vs. token sampling)

สาเหตุความผันผวนของกำลังในศูนย์ข้อมูล AI แบ่งเป็นช่วง Training และ Inference

ที่มา: Strengthening Data Center Operations Using Grid-Forming Battery Energy Storage as a Line-Interactive Uninterruptible Power Supply — Quanta Technology & FlexGen

Section 3 · Tier 2 / TUPS on AI Mode

TUPS running on AI Mode — Partial Power Smoothing

Vertiv partial power smoothing: Output/Input power profile and battery desired-vs-actual power, kW vs Sec

Partial power smoothing example — แบตช่วยปรับ Smooth Source ให้นิ่งขึ้น (kW vs Sec.)

PFC → Inverter → DC-DC converter → DC-bus

ข้อพึงพิจารณาเมื่อจะใช้ TUPS รองรับโหลด AI

ขนาดแบตเตอรี่

เผื่อความจุ/กำลังสำหรับ regulation แยกจากส่วน backup · Li-ion ทน cycle ถี่ (เหมาะสำหรับ AI DC) แต่ระวัง degradation กระทบ TCO

Bidirectional converter

จ่ายได้สองทิศ + controller ดิจิทัล + ระบบสื่อสาร (comms) เพื่อรองรับ AI Datacenter

มาตรฐานตลาด FCR / FFR

ไม่ผูกกับ grid code / ride-through ในพื้นที่ · ตอบสนองระดับ วินาที

ที่มา: Vertiv

Section 3 · Tier 2 / AI Training Algorithm

การจัดการโหลด GPU ใน AI Training

Load step: 31% → 97% Frequency 1 Hz · 50% duty (Ton 500 ms / Toff 500 ms)
Oscilloscope: battery charge/discharge, load current, UPS input current

บน → ล่าง: Battery current (charge/discharge) · Load current · UPS input current (เส้นสีส้มล่าง)

Oscilloscope: battery discharge current, load current, UPS output current

Battery discharge current · Load current · UPS output current

UPS เปิดใช้งานการปรับความเรียบของกำลังไฟฟ้าขาเข้า — กระแสขาเข้าคงที่เกือบตลอดเวลา เพราะแบตเตอรี่จ่าย/ดูดซับกระแสแบบไดนามิกเพื่อชดเชยความต่างของกำลัง (เส้นสีส้มด้านล่าง) แสดงความสามารถของอัลกอริทึมในการรักษาเสถียรภาพกริดด้วยโปรไฟล์โหลดขาออกแบบไดนามิก

Source: Advanced UPS controls for AI workloads management (Vertiv)

Section 3 · Tier 3 / Grid-scale BESS

Grid-scale BESS-UPS for Modern Data Centre

Tier 3  min – hours · backup 4–8 ชม., peak shaving, grid services, arbitrage และ black start

🔋

ระดับ MWh – GWh

ติดตั้งฝั่ง facility/MV หรือที่จุดเชื่อมต่อ utility (interconnection)

🧪

LFP เป็นมาตรฐาน

ครองตลาด utility-scale ~75–95% ด้วยต้นทุน, cycle life และความปลอดภัยเชิงความร้อน

⚡

นวัตกรรม: BESS-UPS (FlexGen + Rosendin)

ติดตั้งฝั่ง medium-voltage นอกอาคาร ลบ indoor UPS ทิ้งทั้งหมด → ลด CAPEX, ลดความเสี่ยงไฟไหม้และเสียง, รองรับ bi-directional dispatch ให้ data center ทำตัวเป็น virtual power plant

การเปลี่ยนแปลงเชิงกระบวนทัศน์ — เปลี่ยน data center จาก ‘load’ ที่ดึงไฟอย่างเดียว ให้กลายเป็น ‘grid asset’ ที่ป้อนไฟคืนและให้บริการระบบได้

ที่มา: PEC Technology · Energy Storage Systems for Data Center

Tesla Megapack array
ตุลาคม 2025

GFM-BESS
สำหรับ Data Center

พลังงานสำรองและการบริหารโหลดไฟฟ้าสำหรับโครงสร้างพื้นฐาน AI

สรุปสาระสำคัญจากเอกสาร Tesla · พร้อมการเปรียบเทียบกับระบบ UPS แบบเดิม
Section 3 · Tier 3 / Grid-scale BESS-UPS

ความท้าทายหลักของศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่

3 โจทย์ที่ระบบ Tier 3 grid-scale BESS-UPS ต้องตอบให้ได้

AI Load Volatility

โหลด AI และงาน high-density สร้าง load swing ที่รวดเร็วและรุนแรงระดับ sub-second ที่ UPS เดิมหรือ grid-following รับมือได้ยาก

Transient เหล่านี้กดดัน local generation, ทำลายคุณภาพไฟ และเป็นประเด็นใน grid study

Grid Ride-Through

มาตรฐานยุคใหม่ต้องการ พฤติกรรมที่คาดเดาได้ เมื่อเกิด voltage sag และ grid fault — การพิสูจน์ ride-through เป็นเงื่อนไขขออนุมัติ interconnection

รองรับด้วย modeling, lab validation และระบบที่ติดตั้งจริงหลาย GW ผ่าน HVRT / ZVRT

Reliability at Scale

เมื่อ volatility สูงขึ้น โครงสร้างที่ไม่ได้ออกแบบเพื่อ dynamic operation จะเร่ง thermal stress — ต้องคง ความเชื่อถือได้แม้ขยายสเกล

Modular design ให้ system-level reliability ระดับ N+1 / N+2 และเปลี่ยนภาคสนามได้รวดเร็ว

ที่มา: EPC Power — Grid-scale BESS-UPS for AI data centers

Section 3 · Tier 3 / Grid-scale BESS

BESS เป็น หัวใจการจัดการพลังงาน ทั้งระบบ

Tesla Megapack energy flow: Load, Battery, Solar, Grid

โหลดเดียว เชื่อมทุกแหล่ง

BESS เป็นจุดศูนย์กลางที่ประสาน Load · Solar · Grid ให้สมดุลแบบเรียลไทม์

76.6%
State of Energy คงเหลือ พร้อมจ่ายโหลดต่อเนื่อง

Source: Tesla Megapack

Tesla battery storage array — Megapack units in an outdoor installation
ตุลาคม 2025 ช่วงที่ 2

GFM-BESS
สำหรับ Data Center

พลังงานสำรองและการบริหารโหลดไฟฟ้าสำหรับโครงสร้างพื้นฐาน AI

Power Smoothing LVRT Grid Services
สรุปสาระสำคัญจากเอกสาร Tesla · พร้อมการเปรียบเทียบกับระบบ UPS แบบเดิม
Section 3 · Tier 3 / Grid-scale BESS

ระบบ BESS ช่วยศูนย์ข้อมูลได้อย่างไร?

Tier 3  4 บทบาทหลักของ grid-scale BESS ต่อ AI Data Center

01

Power Load Smoothing (AI Training)

ปรับความผันผวนของโหลดและอัตราการเปลี่ยนแปลงโหลด (ramp rate) ให้ราบรื่น ตอบสนอง AI Training ให้ตรงข้อกำหนดของระบบไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

02

Low-Voltage Ride Through

ตรงตามข้อกำหนด VRT ของ utility ที่จะมาในอนาคต พร้อมทำงานร่วมกับ UPS เดิมได้

03

Flexible Grid Connection

เร่งการจ่ายไฟให้โหลดใหม่โดยร่วมมือกับ utility (การเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่น)

04

Backup Power

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองไร้มลพิษ ใช้ทดแทนดีเซลได้ในหลายสถานการณ์

Section 3 · Tier 3 / Grid-scale BESS · GFMI

GFM-BESS เพื่อเสถียรภาพระบบไฟฟ้า

Tier 3  GFM-BESS for Power System Stability — 6 ความสามารถหลัก

📉

Peak shaving

  • ลดค่าไฟ
  • cap site demand ช่วง peak
🔄

Energy shifting

  • เก็บ solar กลางวัน, จ่ายช่วง peak เย็น
  • ดูดซับ overgeneration
🏗️

T&D Deferral

  • เลื่อน grid upgrade ที่แพง
  • ช่วย local capacity
✅

Resource adequacy

  • firm dispatchable ช่วง net-peak
  • แปลง solar/wind ที่ผันผวนเป็นไฟที่เชื่อถือได้
🛡️

Grid security

  • Fast frequency response, synthetic inertia, dynamic voltage support
  • Contingency reserves/ramping, black start
🔋

Resilience

  • backup ช่วงไฟดับ
  • รองรับ islanded microgrid โหลดวิกฤต (เช่น โรงพยาบาล)

ที่มา: Megapack for Data Centers · Summary of Tesla, October 2025

Section 3 · Tier 3 / การจำแนกเสถียรภาพระบบไฟฟ้า

Grid-scale BESS: Grid Forming Inverter (GFMI)

Power System Stability
Rotor Angle Stability
Small-Disturbance Angle Stability
Short Term
Transient Stability
Short Term
Frequency Stability
Short Term Long Term
Voltage Stability
Large-Disturbance Voltage Stability
Small-Disturbance Voltage Stability
Short Term Long Term
BESS Platform · C-Rate
Power Platform

High C-Rate (4 –10 C-Rate)

Energy Platform

Low C-Rate (1-0.5 C-Rate)

Section 3 · Tier 3 / Grid-scale BESS

Grid Forming Inverter (GFMI)

อินเวอร์เตอร์ที่สร้างกริดได้เอง — รากฐานของเสถียรภาพ

V · f reference
หลักการ — GFMI ทำตัวเป็น แหล่งจ่ายแรงดัน (voltage source) สร้างอ้างอิงแรงดันและความถี่ให้ทั้งระบบ ต่างจาก grid-following ที่เพียง “ตาม” กริดที่มีอยู่

Voltage Source

ตั้งอ้างอิงแรงดัน·ความถี่ ไม่ต้องพึ่งสัญญาณกริดภายนอก

Synthetic Inertia

จำลองความเฉื่อยของเครื่องกำเนิดไฟ ช่วยพยุงความถี่ทันที

Black Start

ฟื้นระบบจากไฟดับสนิทได้เอง โดยไม่ต้องรอกริดกลับมา

Seamless Islanding

แยกตัวเป็นเกาะและเชื่อมกลับกริดได้ราบรื่น ไม่กระชาก

Section 3 · Frequency Regulation / บทบาทสำคัญของ ESS

Frequency Regulation — บทบาทสำคัญของ ESS

Grid frequency vs time: ESS Support during disturbance, then SOC recovery across Primary, Secondary, Tertiary control
Grid frequency: Initial → Primary → Secondary → Tertiary control
ESS fast response <1 s · frequency containment RoCoF = 0.25 Hz/s

Initial

0–5 s / 10 s

ESS ตอบสนอง sub-second เพื่อชะลอ RoCoF

Primary

5–30 s

ต่อเนื่องเพื่อ frequency stabilisation

Secondary

30 s–30 m

ตามสัญญาณ AGC* ค่อยๆ คืนความถี่สู่ 50 Hz

Tertiary

>30 m

slow resources (thermal/hydro) แทน · ESS ลดบทบาท

ESS control hierarchy: Tertiary → Secondary → Primary controllers feeding PCS for ESS and Grid
ลำดับชั้น control ของ ESS (PCS → Grid)
Case study: Battery-based FFR — หลีกเลี่ยง under-/over-frequency และ blackouts · พลังงานสำรองอ้างอิง 0.0236 / 0.236 / 21.25 MWh ต่อ 85 MW

ที่มา: A comprehensive state-of-the-art review of power conditioning systems for energy storage systems · *AGC = Automatic Generation Control

Frequency Regulation / Rotational inertia

Inertia ในระบบผลิตไฟฟ้าคืออะไร?

Generator cross-section — cylindrical two-pole rotor
Cylindrical, two-pole generator
Generator cross-section — salient multiple-pole rotor
Salient, multiple-pole generator

Source: natf.net — NATF Reference Document, Generator Specifications

Inertia คืออะไร

พลังงานกลที่เก็บอยู่ในชิ้นส่วนหมุน — turbine · generator · exciter · shaft

Inertia constant H — อัตราส่วนพลังงานหมุนรวมต่อ nameplate MVA ของเครื่องกำเนิด
H = Erot / SMVA
หน่วย MJ/MVA ≡ วินาที (seconds)
H = MJ/MVA = seconds J = moment of inertia (kg·m²)
ข้อสังเกต — ค่า inertia constant เป็นฟังก์ชันของ prime mover มากกว่าตัว generator เอง
Frequency Regulation

Inertia Constant & RoCoF ตามชนิดแหล่งผลิต

Power Generation Type Inertia Constant (H) Rotating Type RoCoF (Hz/s) Remark
Coal-Fired Power Plants 5 – 9 s Very Large ~0.1 – 0.3 Low response time and stable
Nuclear Power Plants 5 – 10 s Very Large ~0.1 – 0.2 คล้าย coal แต่ต้องคุมเข้ม
Hydropower Plant 4 – 6 s Large ~0.2 – 0.4 Faster response & stable
Gas Power Plants (GT, CCGT) 3 – 5 s Medium ~0.3 – 0.5 Moderate response time
Wind Turbine (DFIG) 2 – 3 s Small ~0.5 – 1.0 Controllable จำกัด
Wind (Full Converter) ~0 s No ~1.0 – 2.0 ต้องการ virtual inertia
Solar PV (Inverter) ~0 s No ~1.5 – 3.0 RoCoF สูงในพื้นที่ PV เยอะ
BESS (Synthetic Inertia) 2 – 6 s (adjustable) Virtual ~0.3 – 1.0 (controllable) Fast response — ต้องใช้ Virtual Synchronous Machine control
ประเด็น — เครื่องจักรหมุน (coal/nuclear/hydro) ให้ inertia สูง RoCoF ต่ำ & เสถียร; inverter-based (PV/Wind FC) ขาด inertia ทำให้ RoCoF สูง ขณะที่ BESS สร้าง synthetic inertia ที่ปรับได้และตอบสนองเร็วระดับวินาที
Frequency Regulation / บทบาท BESS ต่อการคุมความถี่

BESS Features for Frequency Control (1/2)

1

Reduced System Inertia

Condition

Inverter-based renewables แทนที่ synchronous generators

Implication

Inertia ต่ำ → RoCoF สูงขึ้น

ESS Role

ให้ synthetic inertia / FFR ภายใน ms เพื่อสกัด RoCoF และพยุง nadir frequency

2

High RoCoF / Nadir Risk After Contingency

Condition

เกิด outage ของเครื่องกำเนิด/โหลดขนาดใหญ่

Implication

เสี่ยง underfrequency และ load shedding

ESS Role

Instantaneous power injection ตาม grid code RoCoF (เช่น ≤ 0.15 Hz/s)

3

Delayed / Insufficient Primary Reserves

Condition

Governor ของ thermal plant ตอบสนองช้า

Implication

ความถี่อาจตกก่อน reserve ตอบสนอง

ESS Role

เติม ช่องว่างในไม่กี่วินาทีแรก ก่อน primary/secondary reserve ทำงาน

Frequency Regulation / บทบาท BESS ต่อการควบคุมความถี่

BESS Features for Frequency Control (2/2)

4

Large Frequency Deviations from Weak Interconnections

ESS Role: เป็น grid shock absorber ให้ frequency damping, droop response และ area control support

5

Compliance with Modern Grid Codes

Condition: ต้องการ Primary Frequency Response (PFR) และ df/dt (FFR)

ESS Role: ให้ grid-forming / droop-based support และ compliance โดยไม่ต้องใช้เครื่องกำเนิดเชื้อเพลิง

6

Support for High Renewable Energy Penetration

Condition: VRE 50–80% ของ net load variation และ ramp rate  ·  Risk: in-hour frequency excursions ช่วง sunset หรือ wind ตกฉับพลัน

ESS Role: smoothen ramping, หนุน reserves, fast-acting response

7

Black-start & Grid-Forming Needs

Condition: บางส่วนของกริดต้องการ islanded operation หรือ recovery หลัง blackout

ESS Role: grid-forming ESS สร้างอ้างอิงแรงดัน/ความถี่ หนุน black-start และแผน restoration

Frequency Regulation / การเลือกแบตเตอรี่

การเลือกแบตเตอรี่ ตามชนิดการควบคุมความถี่

Battery Type FFR
Fast Frequency Response		 FCR
Primary Control		 Secondary Control
AGC		 Tertiary Control
Manual Reserve
LFP * ✔ Sub-second, ปลอดภัย/เชื่อถือได้ ✔ Continuous, cycle ดี ✔ Eff สูง, energy ปานกลาง ✔ ยืดหยุ่น
NMC * ✔ High C-rate (>4C), fast ✔ Short-duration FCR ✔ Energy density สูง แต่ degrade เร็ว △ ไม่เหมาะ long reserve
LTO ✔ Excellent sub-second, very high C-rate ✔ Durable, long cycle △ Energy density จำกัด ✖ ไม่คุ้ม long reserve
NaS △ ตอบสนองช้า △/✖ ขึ้นกับ ramp ✔ Multi-hour balancing ✔ Excellent long-duration (6–8h)
Flow (Vanadium, Zn-Br) △ Rarely economic FFR △/✖ Short duration ✔ Long cycle, energy-oriented ✔ Scalable reserves
Ultra / Advanced Lead-Carbon △ เร็วกว่า lead เดิม แต่ไม่ sub-second △ จำกัด ✔ Low-cost short reserve ✔ Backup/tertiary

* หมายเหตุ: Li-ion มี energy/power density สูงและ round-trip efficiency สูง จึงนิยมใน short-duration (≤4 ชม.)

Resilience / Key Measures (Before / During / After)

Power-System Resilience — มาตรการสำคัญ

Resilience curve: system performance dips during an event, then recovers across Anticipate, Absorb, Rapid Recovery, Adapt phases
เส้นโค้ง Resilience — สมรรถนะระบบลดลงระหว่างเหตุการณ์แล้วฟื้นคืน

ก่อนเหตุการณ์ · Before Pre-event

  • Anticipation — คาดการณ์ภัยคุกคามล่วงหน้า
  • Preparation — เตรียมความพร้อมระบบและทรัพยากร

ระหว่างเหตุการณ์ · During During event

  • Absorption — ดูดซับผลกระทบจากเหตุการณ์
  • Sustainment of critical operations — คงการทำงานส่วนสำคัญ

หลังเหตุการณ์ / ฟื้นฟู · After Post-event

  • Rapid recovery — ฟื้นคืนสมรรถนะอย่างรวดเร็ว
  • Adaptation & Learning — ปรับตัวและเรียนรู้ (post-event)
Section 3 · Tier 3 / GFMI

GFMI: Isolation without Tripping

Tested result

LeCroy scope traces: Utility Voltage, Load Voltage, Load Current during S3 open / island transition
Utility Voltage · Load Voltage · Load Current — seamless island transition
1

S3 is closed

เริ่มต้นเชื่อมต่อกับ utility grid ตามปกติ

2

S3 gets the “Open” signal

รับคำสั่งตัดแยกออกจากกริดหลัก

3

SC Flex รับผิดชอบ island grid

จ่ายไฟให้ island grid ต่อเนื่อง without any interruption

Result — Process works with seamless transition

Section 3 · Tier 3 / GFMI

GFMI: Back-start & Parallel to Public Grid

Start-up sequence Back Start: phase voltages U1.1N / U1.2N / U1.3N vs time
Start-up sequence “Back Start” Network short-circuit test Power ramp-up period

Transformer inrush current reduction ก่อน coupling เข้ากริด · Grid coupling

Start-up in parallel to the public grid: active power and reactive power vs time
Start-up parallel to public grid

Reactive power → dynamic voltage control · Active power → dynamic frequency control

Grid Forming Capability / Capability of GFMI in MicroGrid Network

ความสามารถของ GFMI ใน Microgrid Network

⚡

Overload & Grid Faults

  • Current Limitations
  • Voltage Faults
  • Phase Faults
🌀

Inertial Response

  • RoCoF
  • Phase Jumps
  • True Inertia for GFMI
  • Damping
🔋

Voltage Source Properties

  • Steady State Operation
  • Load Sharing
  • Sink Asymmetries
〜

Power Quality

  • Sink for Harmonics
  • Impedance Characteristics

Source: Testing Characteristics of Grid Forming Converters; Part III: Inertial Behaviour

Section 3 · Tier 3 / GFMI

Output Impedance ของ Inverter / Generator

Output-to-load impedance ratio Zs/Zc vs frequency / harmonic order: generator X″d = 12%, transformer Uscx = 4%, PWM inverter max 3%
generator X″d = 12% transformer Uscx = 4% PWM inverter max 3%

Output impedance — inverter / generator + transformer

  • Zs = sub-transient reactance (X″d)
  • Usc = short-circuit voltage
  • Isc = short-circuit current
Transformer equivalent circuit: series reactance Xeq, turns ratio N1:N2, V1→V2
Inverter control loop: Vref, C(p), gain A, output filter L–C, load Zc, reference sinusoidal distortion < 1%
Synthetic Impedance — แนวคิดของ GFMI ที่ สังเคราะห์ค่า output impedance ผ่านการควบคุม inverter แทนการพึ่งค่า X″d ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจริง
Section 3 · Tier 3 / GFMI

GFMI Response บนเส้น Q(U) Droop

GFMI response on Q(U) droop curve: ULL_mean (pu) และ Reactive Power (kVAr) เทียบกับเวลา

PCS' Q(U) Droop — ULL_mean (pu) vs Reactive Power (kVAr)

หลักการ — อินเวอร์เตอร์จ่าย reactive power ตามเส้น Q(U) ที่ตั้งไว้ โดย offset ของการจ่าย Q ขึ้นกับกริด
@U ≈ 0.94 pu
≈ 870 kVAr
Qpcs — จ่าย Q เข้าระบบ
@U ≈ 1.045 pu
≈ −800 kVAr
Qpcs — ดูด Q จากระบบ
Section 3 · Tier 3 / GFMI

GFMI ทำงานกับโหลดโดยไม่มี Diesel Gen

Single-line · GFMI islanded
Local Load
PL = −125 kW
PVinv
PV · 400 Vac · PPV = 100 kW
▼
PCS · Li-ion (GFMI)
PPCS = +25 kW · 50 Hz isochronous
▼
PEA 33 kV
DG1, DG2 = 0 kW (stopped)

Power Conservation

PL + PLC + PPV + PPCS + PDG1 + PDG2 = 0
Case: Ppv + PL + Ppcs = 0
PL = −125 kW Ppcs = +25 kW Ppv = 100 kW Pdg1, Pdg2 = 0 (stopped)
Ppcs = −PL − Ppv = 125 − 100 = 25 kW
PCS frequency = 50 Hz − (25 / 1,250) = 49.98 Hz
Frequency ±1–2 % · PCS Droop @ (−1 Hz/Pn) & @ (−2 Hz/Pn)

*Remark: Droop @ 1 Hz/Pn → PCS frequency = 49 Hz at rated power (1,250 kW).

Section 3 · Tier 3 / GFMI

GFMI for Active Grid Frequency Variation

Single-line diagram: Public Grid, SC1 OFF, SC2 charging with P02, PPV, PLoad, P2 at PCC
Active power flow at the PCC — SC1 (P01) OFF, SC2 (P02) charging the surplus
Frequency–power droop: f0=50.0 Hz, P0=0.375 PN, P2,actual, fPCC,actual
Grid frequency variation f/Hz over time t/s with points t1–t4

Power Conservation

Ppcc + Ppv + PLoad + P1 + P2 = 0

Condition

PLoad= −0.75 PN
PPV= 1.125 PN
P01= 0 PNOFF
P02= 0.375 PNCHARGE!
EMS Command — SC2 to store surplus of energy. Sum of power = 0.375 PN → CHARGE; df/dt from grid frequency.
Section 3 · Tier 3 · GFMI

บทบาท BESS ใน Microgrid Frequency (DER+)

Load Profile without BESS: PV และ Gen ผันผวนสูง พร้อม Excess Energy สะสม
ไม่มี BESS — ดีเซล (Gen) ผันผวนตาม PV จน RoCoF/GRC เกินขีดจำกัด
Load Profile with BESS: BESS supply/absorb ทำให้ Gen เรียบ พร้อม Stored Energy
มี BESS supply/absorb — Gen เรียบ ลด GRC เหลือ 3%
บทบาท EMS — ใช้ BESS ลด generator rate constraint (GRC) บนเครื่องดีเซล โดย regulate/ลด GRC หรือ RoCoF ให้เหลือ 3% เพิ่ม resilience ของระบบไฟฟ้า
ความเสี่ยง — ความผันผวนของ PV กระทบการผลิตของดีเซล จนรักษา ความถี่/กำลัง ไม่ได้เมื่อ GRC* หรือ RoCoF เกินขีดจำกัดของเครื่อง
PV

กำลังจากแผงโซลาร์

Gen

การผลิตของดีเซล

BESS

supply / absorb กำลัง

*GRC = Generation Rate of Constraint of a power generator

Section 3 · Tier 3 / GFMI

GFMI Start Sequence ขนานกับ Public Grid

Frequency & Voltage Control behaviour on Back-start (Generator)

active power set point: active power (kW), reactive power (kvar) and grid frequency (Hz) vs time (ms) during parallel operation
Active power set point — response ระหว่างทำงานขนานกับกริด

การเปลี่ยน Set Point

เลื่อน set point 50 kW = การเลื่อนฟังก์ชัน P(f) บนแกน Y

Maintain Grid Frequency Maintain Grid Voltage
Active power set point — response ขณะทำงานขนานกับ public grid โดยกริดคุม Frequency & Voltage
Section 3 · Tier 3 / Grid-scale BESS

Grid Forming Inverter (GFMI) — สรุป

ปิดท้าย Tier 3 — จากภาระโหลด สู่ทรัพยากรของกริด

หัวใจของ GFMI — เปลี่ยน data center จาก ภาระโหลด (load) ให้กลายเป็น grid asset ที่ พยุงเสถียรภาพของระบบไฟฟ้า ได้ด้วยตัวเอง
Grid-supporting asset

Black Start

ฟื้นระบบจากไฟดับสนิทได้เอง ไม่ต้องรอกริดกลับมา

LVRT

ทนแรงดันตกชั่วขณะ คงการจ่ายไฟต่อเนื่องระหว่างฟอลต์

Synthetic Inertia

จำลองความเฉื่อย ช่วยพยุงความถี่ของระบบทันที

Power Smoothing

กรองความผันผวนของโหลด จ่ายกำลังให้เรียบนิ่ง

Section 3 · Tier 3 / Grid-scale BESS · GFMI

Power Load Smoothing (AI Training)

Challenge
  • Synchronized AI training สร้าง sub-second power jitter
  • องค์ประกอบช้า 0.1–1 Hz และเร็ว 5–30 Hz
  • swing สูงถึง 90% ของโหลด (100% → 10%)
WITH GFM-BESS
  • วางขนานกับโหลด — ชาร์จ/คาย เพื่อ smooth
  • ลด variability ได้ >70% และคง SOC สำหรับ 24/7
  • ทดสอบที่ >25 MW แล้ว — power, frequency และ mechanical ทั้งหมดนิ่งขึ้น
70%+
variability reduction
Elon Musk, 2024 — “…dealing with extreme power jitter… 10–20 MW shifts several times per second”

ที่มา: Megapack for Data Centers · Summary of Tesla, ตุลาคม 2025

Section 3 · Tier 3 / Grid-scale BESS · GFMI

GFMI เทียบกับ UPS และทางเลือกอื่น

ตัวเลือก ปรับเรียบ
โหลด AI		 รองรับ
LVRT		 เชื่อมต่อกริด
แบบยืดหยุ่น		 อายุใช้งาน* พื้นที่†
ระบบ UPS เดิม อาจได้ อาจได้ เป้าหมายขัดกัน ~1 ปี (จำกัด cycling) —
on-site generation
diesel generator		 ไม่ได้ ไม่ได้ อาจได้ (ใบอนุญาตอากาศ) — —
Capacitor / E-STATCOM บางส่วน (Fast ได้ / Slow ยาก) ไม่ได้ (จำกัด duration) ไม่ได้ (จำกัด duration) >15 ปี ~0.5 (เทียบ BESS 2 ชม.)
GFM-BESS ได้ ได้ ได้ >15 ปี ~0.5
GFM-BESS ครบทุกด้าน — ปรับเรียบโหลด AI · รองรับ LVRT · เชื่อมต่อกริดแบบยืดหยุ่น พร้อมอายุใช้งาน >15 ปี และพื้นที่กะทัดรัด ในขณะที่ทางเลือกอื่นได้เพียงบางส่วน

ที่มา: Duke University, "Rethinking load growth", 2025 · สรุปจาก Tesla, ตุลาคม 2025

Section 3 · Tier 3 / GFM-BESS สำหรับ Data Center

GFM-BESS เสริม UPS ให้ผ่าน VRT ของกริด

⚠ ความท้าทาย — data center ส่วนใหญ่ไม่มี LVRT
  • เมื่อกริด fault ระบบ UPS จะ trip ตัดโหลดทันที
  • Dominion (ก.ค. 2024): trip พร้อมกัน ~1,500 MW จาก 60 data center
  • ERCOT: เหตุการณ์โหลด trip หลักร้อย MW เกิดหลายครั้ง
  • มุมมองขัดกัน — กริดกังวล over-frequency/voltage แต่ data center มองว่า UPS ทำงานถูกต้อง
✓ ทางแก้ด้วย GFM-BESS — mimic load หลัง UPS trip
  • GFM-BESS charge รับโหลดที่หายไปหลัง UPS trip → utility เห็นโหลดคงที่
  • ผ่าน VRT grid code · รองรับ IEEE 2800 (bolted fault 150 ms, V → 0 pu)
  • คืนสู่ nominal เร็วถึง ~30 ms เมื่อใช้ grid-forming
  • UPS ยังทำหน้าที่ปกป้อง IT load เหมือนเดิม
หัวใจ — UPS ออกแบบมาเพื่อปกป้อง IT load ไม่ได้ออกแบบให้ ride-through ระดับกริด — GFM-BESS มาเติมเต็ม ไม่ใช่มาแทนที่

ที่มา: สรุปจาก Tesla, ตุลาคม 2025

Section 3 · Tier 3 / GiUPS

Facility GiUPS (Li-ion + Grid-interactive)

seconds – min · ride-through และรักษา power quality ให้ critical load

Li-ion Technology (LFP)

  • พลังงานหนาแน่นกว่า · เบากว่า · OPEX ต่ำกว่า
  • อายุใช้งานถึง 10 ปี
  • Charge/Discharge: > 6,000 cycle @ 25°C, 80% DoD

Grid-interactive UPS (GiUPS)

เพิ่มบริการ grid (FFR, peak shaving) บน UPS เดิม — ต้นทุนเพิ่มต่ำเพราะ UPS มี storage + power electronics กระจายทั่ว cluster อยู่แล้ว พร้อม dispatch ทันที

ผู้ผลิตหลัก

Schneider Galaxy VXL

500–1250 kW · eff สูงสุด 99% · Live Swap

ABB MegaFlex UL / HiPerGuard

MV static UPS สำหรับ AI-ready facility

Vertiv OneCore

Modular platform สำหรับ 5 MW+

Huawei · Eaton · Delta

Li-ion UPS + AI energy management

Runtime ทั่วไป — rack UPS ~5 นาที · central UPS ~5–12 นาที
Section 3 · Tier 3 / Li-ion + Grid-interactive · GFMI

Facility GiUPS — สถาปัตยกรรมระบบ

Facility GiUPS architecture: Grid · MV/LV transformer · Power Smoothing Unit (BESS) · UPS · on-site generation (diesel / fuel cell / modular nuclear) · thermal storage · PSU power shelf และ server shelf ที่มี BESS/BBU กระจายทั่ว cluster
Facility GiUPS — Li-ion + Grid-interactive (GFMI) สำหรับ Data Center

Storage กระจายทั่ว cluster

BESS ใน Power Smoothing Unit + BBU ระดับ server shelf วางตัวตั้งแต่ MV/LV จนถึง PSU power shelf

Grid-interactive (GFMI)

Power electronics ทำงานร่วมกับ on-site generation → dispatch grid services ได้ทันที

หัวใจ — รวม storage + power electronics เป็นชั้นเดียวระหว่าง Grid กับ IT load จึงรองรับทั้ง backup และบริการกริด

ที่มา: PEC Technology · Energy Storage Systems for Data Center

Section 3 / เปรียบเทียบ

ผู้ผลิต Grid-scale BESS

ผู้ผลิต ระบบ ความจุ / หน่วย จุดเด่น
Tesla Megapack 3 / Megablock Scale ใหญ่ Plug-and-play · ติดตั้งเร็วขึ้น 23% · ต้นทุนก่อสร้างลด 40% · warranty 25 ปี
CATL TENER Stack 9 MWh (stackable) Zero-degradation · 15,000 cycles / 20 ปี · ทน IEEE693 แผ่นดินไหวระดับ 9
Sungrow PowerTitan 3.0 6.9 MWh/ตู้ → 27.6 MWh Density 467 kWh/m² · AI Battery Management 2.0
Fluence Turnkey + software — Enterprise support · bidding software · asset performance tools
BYD Containerized — ได้เปรียบด้านต้นทุน โดยเฉพาะตลาดเอเชีย
ข้อสังเกต — CATL ครองส่วนแบ่งตลาดโลก > 36% (2025) และเป็น cell supplier ให้แทบทุก integrator รวมถึง Tesla, Fluence และ Sungrow — ‘ยี่ห้อ’ กับ ‘เซลล์จริง’ จึงอาจไม่ใช่เรื่องเดียวกัน
Section 4 · การใช้งาน

แนวทางการใช้งาน BESS ใน Data Center

🛡️

ความเชื่อถือได้

RELIABILITY
  • UPS replacement / ride-through (backup 4–8 ชม.)
  • Black start — สิ่งที่ diesel ทำไม่ได้
  • เสริม power quality ระดับมิลลิวินาที
💰

เศรษฐศาสตร์

ECONOMICS
  • Peak shaving — ลด demand charge 20–40%
  • Energy arbitrage / TOU shifting
  • เร่ง grid interconnection (speed-to-market)
🌱

Grid & Sustainability

ความยั่งยืน
  • Grid services / VPP — FFR, frequency regulation, FCAS
  • Diesel replacement (เป้า no-diesel by 2030)
  • รองรับการเชื่อม renewable

ที่มา: PEC Technology · Energy Storage Systems for Data Center

Case Study / กรณีศึกษา

Microsoft Data Center, สวีเดน

16 MWh
ความจุระบบกักเก็บ
24 MW
กำลังจ่ายสูงสุด (peak)
80 นาที
Backup เต็มพิกัด
  • แทน diesel generator ทั้ง bank — ลดเครื่องยนต์ดีเซลหลายสิบเครื่อง
  • ให้ black start support แก่ grid ท้องถิ่นได้ ซึ่ง diesel ทำไม่ได้
  • สอดคล้องเป้าหมาย ‘no diesel by 2030’ และเดินเครื่องแบบไร้มลพิษช่วงฉุกเฉิน

ที่มา: PEC Technology · Energy Storage Systems for Data Center

Section 4 / CAPEX & Sizing

ขนาดและต้นทุนของแต่ละ Tier

Tier Timescale Duration ทั่วไป เกณฑ์ Sizing ต้นทุนโดยประมาณ
1 · Chip / Rack ms – s < 5 วินาที J/GPU, kW/rack สูงต่อ kWh (power-optimized)
2 · Facility UPS s – min 5–12 นาที MW blocks, runtime ~$280–580/kWh (C&I, installed)
3 · Grid-scale BESS min – hr 1–8 ชั่วโมง MWh, C-rate ~$90–320/kWh (ตามภูมิภาค)
$70 /kWh
ราคา pack ปี 2025 (BNEF) — ลดลง ~45% จากปี 2024
~$117–125 /kWh
Turnkey เฉลี่ยทั่วโลก / all-in นอกสหรัฐฯ–จีน (Ember, ต.ค. 2025)
+71% · >+55%
การเติบโตของดีมานด์ grid-scale ปี 2025 และคาดการณ์ปี 2026

ที่มา: BloombergNEF 2025 · Ember (ตุลาคม 2025) · ตัวเลขเป็นค่าประมาณการณ์สำหรับ 4-hr LFP

Section 3 · Tier 3 / Li-ion + Grid-interactive · GFMI

Facility GiUPS — รายละเอียดระบบ

Single-line diagram: GFM-BESS เชื่อมจาก Utility grid ผ่าน POI · PCC สู่ Balance of Plant (BOP), PCS และ Battery จ่ายให้ AI electronic load 80%, Mechanical load 17%, Static load 3%
Single-line diagram ระบบ GFM-BESS เชื่อม Utility grid → POI → PCC → BOP/PCS/Battery สู่โหลดในดาต้าเซ็นเตอร์

Grid-interactive GFMI

BESS แบบ Grid-Forming (Li-ion) ทำหน้าที่ตั้งแรงดัน/ความถี่และประสาน Grid กับโหลดผ่าน BOP · PCS · Battery

80%
AI electronic load — สัดส่วนหลักของโหลด
Mechanical load 17% Static load 3%

ที่มา: PEC Technology · Energy Storage Systems for Data Center

Section 4 · CAPEX

ต้นทุน Grid-scale BESS ตามภูมิภาค

Installed cost โดยประมาณ — turnkey 4-hr LFP (FTM), ปี 2025–2026 · USD/kWh

Pack cost · USD/kWh
2024
$125
→
2025
$70
$125
2024
$70
2025
ลดลง ~45% ในปีเดียว — ขับเคลื่อนด้วย LFP และ oversupply ในจีน

ราคาตกแรงต่อเนื่อง

ราคา pack ลดจาก $125/kWh (2024) เหลือ $70/kWh (2025) — ลดลง ~45% ในปีเดียว ขับเคลื่อนด้วย LFP และ oversupply ในจีน

นัยต่อโครงการในไทย

ต้นทุนนำเข้าใกล้เคียงระดับจีน + EPC ในประเทศ ทำให้ payback ของโครงการ BESS ดีขึ้นมากเทียบราคายุค 2023 — ควรประเมิน CAPEX ด้วยตัวเลขล่าสุดเสมอ

Section 4 · ความปลอดภัย

NFPA 855 สำหรับ Li-ion ใน Data Center

Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems · ฉบับ 2020 / 2023 / 2026

UL 9540A (5th Ed. 2025)

Large-scale fire test — พื้นฐานประเมิน thermal runaway propagation

Hazard Mitigation Analysis (HMA)

พิสูจน์ว่า single-cell failure จะไม่ลุกลาม — เป็น ‘ขั้นแรก’ ของการออกแบบ

Off-gas / Gas detection

ตรวจจับแก๊สก่อน cell venting พร้อม remote monitoring

Explosion control / Deflagration venting

ระบายแรงดันป้องกันการระเบิดในห้องแบตเตอรี่

Sprinkler density สูงขึ้น + Ventilation

รวมถึง air-sampling smoke detection ตามความเสี่ยง

Emergency Response Plan (ERP)

แผนตอบสนองเหตุฉุกเฉิน + การฝึกอบรมผู้เผชิญเหตุ

⚠ Thermal runaway — คือสาเหตุหลักของไฟไหม้ BESS — มาตรการทั้งหมดออกแบบมาเพื่อสกัดการลุกลาม

ที่มา: PEC Technology · Energy Storage Systems for Data Center

Section 4 / ความปลอดภัย

NFPA 855 — เกณฑ์และตัวเลขสำคัญ

20 kWh
เกณฑ์เริ่มบังคับใช้สำหรับ Li-ion (ต่อ fire area)
lead-acid / NiZn = 70 kWh
600 kWh
ความจุสูงสุดต่อ fire enclosure / battery room
สำหรับ Li-ion
3 ฟุต
ระยะห่างระหว่างหน่วย Li-ion (~0.9 ม.)
ลดความเสี่ยงการลุกลาม
> 600 kWh
ต้องมี dedicated battery room
+ explosion venting + EPO

ฉบับปี 2026

ปรับโครงสร้างตาราง chemistry ให้ชัดเจนขึ้น ระบุชนิดแบตเตอรี่หลากหลายขึ้น และสอดคล้องกับ NFPA 72 มากขึ้น

ข้อพิจารณา TCO

lead-acid ที่ใช้คู่กับ UPS (UL 1778) มีข้อจำกัดด้านความปลอดภัยน้อยที่สุด — เป็นปัจจัยเทียบ TCO กับ Li-ion

ที่มา: PEC Technology · Energy Storage Systems for Data Center

Section 5 · บริบทไทย / Thailand & Local Standards

ประเทศไทยและมาตรฐานในประเทศ

📘

วสท. 022013-25 บทที่ 5

มาตรฐานติดตั้ง solar + battery energy storage ในประเทศไทย — ใช้อ้างอิงในการออกแบบและตรวจสอบ

🛡️

การปรับใช้ NFPA 855 / UL 9540A

พิจารณานำมาประยุกต์กับ AHJ ไทย สำหรับ Li-ion ใน data center ที่ความจุสูงขึ้น

🏛️

นโยบาย RPDP 2024 / ERC

ทิศทางการสนับสนุน BESS และ grid-supporting services ในแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้า

⚡

Weak grid / SCR & Grid-forming

ประเด็น grid-forming (GFM) inverter ในระบบ grid อ่อน — เชื่อมโยงงาน microgrid โดยตรง

เชิงกลยุทธ์ — Data center ในไทยส่วนใหญ่ยังอยู่ Tier 2 (Li-ion UPS) — Tier 3 (Megapack-class) เพิ่งเริ่มในโปรเจกต์ hyperscale ใหม่

ที่มา: PEC Technology · Energy Storage Systems for Data Center

Section 3 · Tier 2 / เสริม

TUPS vs GiUPS — UPS ที่พยุงกริดได้

ประเด็น TUPS
UPS ทั่วไป		 GiUPS
Grid-interactive
การทำงานปกติ แบตรอเฉย ใช้เฉพาะตอนไฟดับ (>99% ของอายุไม่ถูกใช้) แบตทำงานตลอด ชาร์จ/คายตามสัญญาณกริดแบบเรียลไทม์
ทิศทางพลังงาน จ่ายออกทางเดียวสู่โหลด สองทิศ (bidirectional) ดูด/จ่ายกับกริดได้
ฟังก์ชันต่อกริด แค่ ride-through ตอนไฟตก FCR · FFR · frequency regulation · peak shaving · synthetic inertia
คุณค่าเชิงธุรกิจ เป็นต้นทุนล้วน (sunk cost) สร้างรายได้ + ลดค่าไฟ => TCO ดีขึ้น
แบตเตอรี่ VRLA/Li-ion · runtime สั้น 5–10 นาที Li-ion ความจุ/กำลังมากขึ้น · ทน cycle ถี่

สเปกที่ต้องพิจารณาเมื่อจะใช้ GiUPS

ขนาดแบตเตอรี่

เผื่อความจุ/กำลังสำหรับ regulation แยกจากส่วน backup · Li-ion ทน cycle ถี่ · ระวัง degradation กระทบ TCO

Bidirectional converter

ต้องดูด/จ่ายได้สองทิศ + controller ดิจิทัล + ระบบสื่อสาร (comms) เชื่อม aggregator / ตลาด

มาตรฐานตลาด FCR / FFR

ผูกกับ grid code & ancillary market ในพื้นที่ (เช่น FCR-D, Nordic FFR) · ตอบสนองระดับวินาที

ที่มา: Eaton/Microsoft WP153031 · Vertiv WP329440 · arXiv 2603.00415 (TUPS/GiUPS)

Section 5 · สรุป

ข้อเสนอแนะ

1

ออกแบบแบบ layered (Tier 1 + 2 + 3)

จับคู่ storage กับ timescale ของปัญหา — ไม่เลือกเพียงอย่างใดอย่างหนึ่ง

2

เลือก LFP สำหรับ stationary

และพิจารณา supercapacitor สำหรับ AI power spike ระดับมิลลิวินาที

3

ฝัง NFPA 855 + UL 9540A + HMA ตั้งแต่ design stage

ความปลอดภัยและ permitting ต้องเป็น workstream คู่ขนาน ไม่ใช่ checklist ท้ายงาน

4

ประเมิน CAPEX ด้วยตัวเลขปี 2025–2026

ราคาตกแรงมาก — payback ของโครงการ BESS ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

5

มอง data center เป็น grid asset (VPP)

เปิดแหล่งรายได้ใหม่จาก grid services แทนที่จะเป็นเพียง load

PEC Technology (Thailand) Co., Ltd.
PEC Technology (Thailand) Co., Ltd.

ขอบคุณครับ

คำถาม & อภิปราย (Q&A)

Backup Power · UPS · Energy Storage Solutions

Backup Power UPS Energy Storage Solutions
stable power · resilient storage