توسعه نیروگاه ها تنها راه حل کمبود برق نیست، باید به تجربیات جهانی توجه کرد

از آنجایی که خورشید هر روز با شدت بیشتری به سیاره می تابد و نیمکره شمالی را در گرمای سوزان غوطه ور می کند، تأثیر تغییرات آب و هوا بر گرمایش جهانی هر روز آشکارتر می شود. تقاضا برای برق در همه کشورها افزایش یافته است و هر روز سهمیه جدیدی برای مصرف برق در کشور ما تعیین می شود.

بر اساس آخرین آمار تراز انرژی، ظرفیت برنامه ریزی شده در کشور حدود 90 هزار مگاوات و ظرفیت عملیاتی آن حدود 60 هزار مگاوات است. این خبر همچنین حاکی از آن است که پیک تقاضا در روزهای اخیر به حدود 77 مگاوات رسیده است. البته با توجه به آمار تولید انرژی باید توجه داشت که تلفات خطوط انتقال و توزیع حدود 15 درصد و مصرف داخلی نیروگاه حدود 5 درصد است.

ممکن است این سوال پیش بیاید که با وجود ظرفیت تولید 90 هزار مگاواتی، چرا باید با 76 هزار مگاوات تقاضای شبکه با قطعی مثلاً قطعی برق مواجه باشیم یا برای جلوگیری از قطعی برق، برخی ادارات و ادارات باید قطعی شوند. بسته شده و در نتیجه میزان تقاضا در ادارات کاهش می یابد، اما شایان ذکر است که رقم 90 هزار مگاوات ظرفیت برنامه ریزی شده نیروگاه های کشور است. این به معنی کل ظرفیت در زمان نصب است، بدون در نظر گرفتن کهنگی، فرسودگی، سرویس، تلفات و مصرف داخلی.

مهم ترین سوالی که ذهن مردم عادی، پژوهشگران، فعالان اقتصادی، کارخانه داران و تولیدکنندگان را به خود مشغول کرده این است که چگونه می توان از قطعی برق جلوگیری کرد و تابستان را به سلامت سپری کرد؟ آیا باید ظرفیت نیروگاه را که قطعا هزینه زیادی دارد و راه حل بلندمدتی است افزایش داد یا با همین میزان تولید برق راه های دیگری برای تامین تقاضا وجود دارد؟

برای پاسخ به برخی از این سوالات با علی رضا فریدونیان عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشجوی کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری از ایران و دانشگاه علم و صنعت تهران در سال های 1373، 1376 و 1387 در رشته مهندسی برق.

وی علاوه بر فعالیت های آکادمیک، با انجمن های علمی مرتبط با رشته خود نیز همکاری می کند و نایب رئیس انجمن علمی شبکه های هوشمند برق ایران، بازرس انجمن علمی بین المللی مهندسی برق و الکترونیک IEEE، فصل ایران، عضو هیئت مدیره و رئیس کمیته تحقیق و توسعه انجمن علمی مهندسی برق و الکترونیک ایران IEEE Electronics، فصل تهران، عضو کمیته علمی و اندیشکده صنعت توزیع، معاونت توزیع، توانیر و در حوزه‌های محیط‌های هوشمند (شبکه) ، خانه و شهر)، کاربرد داده کاوی با هوش مصنوعی و یادگیری آماری در سیستم های قدرت و مهندسی توزیع برق (برنامه ریزی، طراحی، بهره برداری و اتوماسیون) و مدیریت دارایی های فیزیکی (نگهداری و بهره برداری). اصلاحات) در توزیع نیروی برق، فناوری های نوظهور در بازار توزیع نیروی برق و کاربرد نظریه سیستم های پیچیده و آشفته در سیستم های قدرت در این تحقیق نقش دارند.

روح حاکم بر فناوری قرن بیست و یکم

فردونی در گفتگو با خبرنگار معاونت علمی و آموزشی ایرنا وی در پاسخ به حل مشکل عدم تعادل انرژی به تاریخچه وضعیت توسعه فناوری در قرن حاضر پرداخت و گفت: ادغام و عدم تمرکز در قرن بیست و یکم دو گرایش بزرگ در فناوری وجود دارد. فناوری‌ها و برنامه‌هایی که امروزه در گوشی‌های هوشمند داریم، محصول یکپارچه‌سازی هستند و دلیل آن کوچک‌سازی و قابلیت همکاری بین آن دستگاه‌ها (عملکردها) است. وقتی چندین دستگاه را زیر یک چتر کنار هم قرار می دهیم، می توانیم از خروجی هر کدام برای بهبود کیفیت دیگری استفاده کنیم. تلفن هوشمند، شبکه برق هوشمند، شهر هوشمند و خانه هوشمند؛ نمونه هایی از چترها پارک هایی از فناوری های از قبل موجود هستند. در اینجا معنای کلمه «هوشمند» و معادل انگلیسی آن «هوشمند» است، نه «هوشمند» به معنای «هوشمند» که در هوش مصنوعی وجود دارد. بلکه هوش به معنای داشتن توانایی پردازش، تصمیم گیری و پاسخگویی به موقع است.

وی افزود: اما این ادغام با فناوری قرن حاضر در کنترل و مدیریت به سمت یک سیستم کنترل مرکزی حرکت نکرد. این به این معنی است که شکل متناقضی دارد: همزمان با حرکت سیستم‌ها به سمت یکپارچگی، تمایل داریم تصمیم‌گیری، مدیریت، نظارت و حتی عاملیت را در انجام کارها غیرمتمرکز کنیم که دومین ابرروند فناوری جهان است. قرن 21 ام. . در سیستم انرژی، ایده‌های ریزشبکه‌ها و نانوشبکه‌ها (در سطح ساختمان)، بازار انرژی محلی، و تبادل انرژی همتا به همتا نمونه‌هایی از گرایش فناوری قرن بیست و یکم به سمت تمرکززدایی هستند. ماهیت متناقض به این معنی است که ما داریم ما سیستم ها را به هم متصل می کنیم و مقیاس می کنیم، نه به سمت تصمیم گیری متمرکز و نمایندگی مرکزی. این روح حاکم بر فناوری قرن بیست و یکم است او هست.

استاد دانشگاه خواجه نصیر گفت: شبکه هوشمند شامل زیرساخت های شبکه برق، گاز و برق نتیجه بلوغ سه فناوری است. فناوری اطلاعات و ارتباطات، خصوصی سازی در صنعت برق و توسعه منابع پراکنده. به این معنی که این منابع پراکنده دیگر به شکل نیروگاه های بزرگ نیستند. بلکه در شهرها گسترده یا رایج است.

انتقال انرژی و 3D/3D

این روزها قابل درک است انتقال انرژی قبل از مفهوم شبکه هوشمند، با سه کلمه معرفی شد که همه آنها با حرف D در انگلیسی شروع می شوند. کربن زدایی، نشان دهنده عزم بشریت، حداقل در کلمات، برای کاهش تولید دی اکسید کربن است. تمرکززدایی که یکی از گرایش های تکنولوژی بزرگ قرن بیست و یکم است و دیجیتالی شدن که فناوری مخابرات و پردازش داده های دیجیتال است یکی از سه عاملی است که منجر به ایجاد شبکه هوشمند شد.

به گفته وی، مجمع جهانی اقتصاد در سال 2022 رسما اعلام کرد که آینده انرژی سیستمی، باز (یعنی امکان نقش آفرینی افراد مختلف در بازار انرژی)، تعاملی و در قالب یک شبکه هوشمند انرژی است.

ساخت نیروگاه برق فقط برای 10 درصد استفاده؟

وی به عدم تعادل انرژی در کشور اشاره کرد و گفت: در کشور ما در نتیجه کاهش ظرفیت تولید زیر تقاضا، در برخی از فصول سال در ساعات خاصی از شبانه روز با مشکل تامین انرژی مواجه هستیم که به این ایام گفته می شود. عدم تعادل انرژی ذکر شده بود. برخی از کارشناسان بر این باورند که این امر ناشی از توسعه ناکافی نیروگاه ها است. طبیعتاً باید نیروگاه ها ایجاد می شد تا این عدم تعادل انرژی ایجاد نشود.

اما اگر به این موضوع نگاه کنیم که گویی منابع مالی کافی برای ساخت فوری یک نیروگاه وجود دارد، باید نیروگاهی بسازیم که فقط ۵ یا ۶ ساعت در روز و دو تا سه ماه در سال به آن نیاز داریم. یعنی ما سالانه حدود 600 ساعت از 8760 ساعت را به انرژی الکتریکی تولیدی این ایستگاه ها نیاز داریم که معادل کمتر از 10 درصد نیاز است. ما متوجه شدیم که این وضعیت بهره وری ایده آل نیست.

فریدونیان با تاکید بر اینکه ساخت نیروگاه برای استفاده از 10 درصد ظرفیت آن با بهره وری مغایر با واقعیت است، گفت: این وضعیت به این معناست که برای ساخت نیروگاهی هزینه می کنیم که تولید آن کمتر از 10 درصد کل زمان را مصرف می کند. . . این امر منجر به تغییر پارادایم یا تغییر اساسی رویکرد در جهان و نه فقط در ایران شده است. یعنی به جای تمرکز بر افزایش ظرفیت تولید، باید بر اصلاح منحنی تقاضای بار الکتریکی و رسیدن به اوج آن تمرکز کنیم.

دو راه حل برای پاسخگویی به اوج تقاضا

فریدونیان تاکید کرد: با توجه به اینکه نیروگاه ها باید توسعه یابد، موضوع مهم این است که در همه دنیاتغییر تمرکز از تولید مصرف‌گرا به کنترل و مدیریت مصرف در حال پردازش. ابزار این تغییر چیست؟ همان سه عاملی که به عنوان تحولات فناوری ارائه شد، منجر به ایجاد شبکه هوشمند شد. وجود داشتن فناوری اطلاعات و ارتباطات، پردازش داده ها، خصوصی سازی در بازار انرژی الکتریکی، امکان قراردادهای انعطاف پذیر با مصرف کنندگان، نقش سرمایه گذاران خصوصی و وجود منابع که دیگر نمی تواند در نیروگاه ها باشد، اما در شهر باشد و حداقل از نظر تولید دی اکسید کربن، محیط زیست را آلوده نکند.

وی در ادامه به امکان پر کردن کسری تولید در زمان پیک تقاضا در تجربه جهانی پرداخت دو راه حل کلی به همین دلیل ارائه کرد؛ آل) پر کردن کسری تولید در اوج تقاضا با توسعه ظرفیت تولید. ب) پل زدن بر کسری تولید در اوج تقاضا از طریق کاهش تقاضا و تغییر الگوی توسعه از طریق روش های اثبات شده جهانی. او هست.

فریدونیان در تشریح راه های دستیابی به روش اول گفت: توسعه تولید فراگیر و متمرکز یکی از راهکارهای کاهش کسری انرژی است. این روش مدل سنتی یا کلاسیک فناوری نیروگاه حرارتی (فسیلی و هسته ای) محسوب می شود. اگر چشم انداز منابع تامین انرژی را به طور خاص با تمرکز بر عرضه اوج تقاضا بررسی کنیم، متوجه می شویم که تولید متمرکز، انبوه و متعارف نیروگاه های حرارتی شاید واقع بینانه ترین رویکرد در مورد ایده آل باشد. اما اگر بخواهیم این کار را در داخل کشور انجام دهیم نیاز به سرمایه گذاری کلان دارد و ساخت نیروگاه بزرگ زمان زیادی می برد. در نتیجه، توسعه نیروگاه ها با برون سپاری سرمایه گذاری و نمایندگی به بخش خصوصی یا سرمایه گذاران خارجی و با استفاده از تکنیک های ساخت و ساز سریع بازگشت سریع پاسخ کوتاه است.

به گفته وی، تولید متمرکز، انبوه و تجدیدپذیر راه دیگری دور از مصرف است. مثل یکساخت سدها برای تولید انرژی برق آبی، ایجاد مزارع بادی فراساحلی در سواحل دریای خزر، خلیج عربی یا دریای عمان، احداث نیروگاه های بادی محلی در مناطق بادخیز، ایجاد مزارع خورشیدی یا پارک در مناطق آفتابی و دمای مناسب. .. مزیت این نوع نیروگاه ها نسبت به نوع قبلی، امکان بهره مندی از تامین مالی خارجی با استفاده از تبادل اعتبار کربن در بازارهای کربن داوطلبانه، مطابق با مکانیسم توسعه پاک توافقنامه پاریس است.

عضو انجمن علمی شبکه‌های هوشمند ایران ادامه داد: تولید شهری پراکنده، کم‌مقیاس و کم کربن برای مصرف محلی توسط مصرف‌کنندگان فعال یا ساختمان‌های خودکفایی انرژی از دیگر روش‌های این حوزه است. تولید دولتی و محلی با استفاده از سلول های خورشیدی، ژنراتورهای برق اضطراری، ژنراتورهای تولید همزمان برق، سرمایش و گرمایش، توربین های بادی عمودی شهری، سلول های سوختی با ذخیره سازی محلی در این زمینه نیز مفید است. مزیت این توسعه در تولید، امکان تامین مالی توسط سرمایه گذاران خرد و توزیع بار مالی آن است.

او گفت که استفاده از ظرفیت ذخیره سازی یا رومینگ برای برق ریلی یا وسایل نقلیه نیز برای برخی مناطق مفید است. شارژ باتری ماشین برقی قابل اتصال به شبکه یا باتری های بزرگ نصب شده روی واگن های قطار، در زمان یا مکانی غیر از پیک، و عدم شارژ یا تحویل انرژی ذخیره شده در زمان یا مکان اوج. آخرین راه برای رسیدن به این روش است.

فردونیان در ادامه راه های دستیابی به روش دوم را توضیح می دهد این یعنی پل زدن کسری تولید در اوج تقاضا با کاهش پیک تقاضا و تغییر الگوی توسعه وی فشار آورد و گفت: از آنجایی که عدم تعادل انرژی (در واقع انرژی) ناشی از کاهش یا افزایش سطح ظرفیت تولید نسبت به پیک تقاضا و یا حتی فراتر رفتن از میزان تقاضا نسبت به تولید است. مدیریت پیک تقاضا می تواند اوج تقاضا را کاهش دهد ایجاد شرایط تعادل موقت و مصنوعی. به عبارت دیگر، شما می توانید کسری تولید را با کاهش مقدار سفارش در زمان اوج تقاضا کاهش دهید جبران خسارت. این کار با تخلیه یا به عبارت ساده تر، قطعی برق برنامه ریزی شده یا حتی بدون برنامه انجام می شود که نتایج چندان مثبتی ندارد.

اما مدیریت سمت تقاضا با پاسخگویی به بار از طریق انتقال پیک تقاضا به زمان‌های خارج از پیک و جمع‌آوری کاهش تقاضا از مصرف‌کنندگان محلی، به دلیل ماهیت داوطلبانه آن، می‌تواند رضایت مصرف‌کنندگان برق را تا حد زیادی جلب کند.

وی خاطرنشان کرد: با ابداع و اجرای روش‌های داوطلبانه مبتنی بر کاهش یا جابه‌جایی تقاضا و بر اساس مکانیسم‌های کنترل تقاضا با تغییرات قیمت یا پرداخت غرامت تشویقی (انرژی معاملاتی) می‌توان به هدف کاهش تقاضای پیک بار دست یافت. موضوع ده سال تحقیق و نوآوری در دنیای دانش و فناوری است.