1-2 بیان مساله و اهمیت و ضرورت تحقیق

بنابراین انتقال انرژی الکتریکی بین مناطق جزو ماهیت سیستم تولید و مصرف برق است. اما مشکلی که در فرایند انتقال انرژی الکتریکی پدید می آید، اتلاف آن است و بنابراین این پدیده ضروری در نظام تولید و مصرف برق باید به گونه ای مدیریت شودکه در حد ضرورت و در حداقل ممکن باشد.   

انرژی الکتریکی معمولا در فواصل طولانی به وسیله خطوط هوایی انتقال می­یابد و از خطوط زیر­زمینی فقط در مناطق پرجمعیت شهری استفاده می­ شود و این به دلیل هزینه بالای راه ­اندازی و نگه­داری و همچنین تولید توان راکتیو[6] اضافی در این گونه خطوط است.

 پیش ­بینی تقاضای مصرف برق و عوامل موثر بر آن یکی از کلیدی­ترین مباحث مربوط به انرژی می­باشد با توجه به اینکه این موضوع با مباحث توسعه و اقتصاد یک کشور پیوند می­خورد بنابراین مصرف برق وابسته به متغیر­های اقتصادی، غیر­اقتصادی و محیطی می­باشد. در ایران 16 شرکت برق منطقه­ای وظیفه تامین، تولید و انتقال برق را بر عهده دارند و این مناطق با نیروگاه­هایی که در آنها موجود است میزان عرضه برق را که در توان دارند ایجاد می­ کنند. متقاضیان مصرف برق در مناطق مختلف کشور بر اساس تقسیم ­بندی وزارت نیرو به چند گروه تقسیم می­شوند: صنعتی، کشاورزی، تجاری، خانگی، عمومی و سایر مصارف که  ولتاژهای برق مصرفی در این بخش­ها با هم متفاوت است. تقاضا برق تحت تاثیر عواملی مانند کل مشترکین برق، محصول ناخالص داخلی، قیمت واقعی برق، مصرف سرانه برق به ازای هر مشترک، محصول ناخالص داخلی سرانه و… می‌باشد. و همچنین عرضه از عواملی مانند تولید نیروگاه­ها (حرارتی، هسته‌ای، بادی، آبی، خورشیدی)،  قیمت برق، تقاضای صادراتی و. . . تاثیر می­پذیرد. با توجه به اینکه انرژی الکتریکی یک انرژی پاک است باید تلاش گردد که این انرژی به نحو بهینه تولید و توزیع شود و از اتلاف آن جلوگیری شود. در این تحقیق به بررسی سیستم توزیع انرژی الکتریکی و اتلاف انرژی از جنبه توزیعی پرداخته می شود.   

پیش ­بینی تقاضای برق بعد از جنگ جهانی دوم و تا دهه 1970 به شکل ساده­ای صورت می­گرفت. این امر برای بسیاری از کشورهای اروپایی و آمریکا نیز صادق بود. به طوریکه در آمریکا رشد سالانه برق در حدود 7 درصد در نظر گرفته می­شد و بدین ترتیب هر ده سال مصرف برق دو برابر می­گردید. اما تغییرات شدید در قیمت­های انرژی در دهه 1970 همراه با کند شدن نرخ رشد اقتصادی کشورهای صنعتی سبب شد که این پیش­بینی­ها قابلیت اعتماد خود را از دست بدهند و به همین علت روش­های دقیق­تری برای پیش ­بینی و تحلیل­های تقاضای برق مطرح گردید. این پیش­بینی­ها برای این است که از میزان تقاضا به طور تقریبی آگاه شد که بتوان بستر­های لازم برای عرضه آن را فراهم کرد. در صنعت برق ایران، تلفات انتقال و فوق­توزیع و توزیع بسیار بالاتر از استاندارد جهانی آن است. یکی از عوامل بالا بودن این رقم انتقال جریان الکتریسته در فواصل طولانی است. حرکت در جهت خودکفایی تولید منطقه­ای باعث کاهش تلفات انتقال خواهد شد. خودکفایی تولید منطقه­ای در صورتی میسر است که پیش ­بینی دقیقی از تراز ظرفیت شرکت­های برق منطقه­ای در سال­های آینده، وجود داشته­باشد. همچنین به دلیل وابستگی روز­افزون همه زیر بخش­های اقتصادی به انرژی و از جمله انرژی الکتریکی و همچنین جایگزینی نیروی ماشین به جای نیروی انسانی، سبب شده­است که برق در کنار سایر عوامل تولید (سرمایه و نیروی کار) یک عامل موثر در رشد و توسعه اقتصادی تلقی شود و در عملکرد بخش­های مختلف اقتصادی نقش چشمگیری ایفا می­نماید. دلایل و انگیزه­ های متعددی در زمینه اهمیت تحلیل و پیش ­بینی تقاضا و عرضه برق وجود دارد:

برنامه­ ریزی و تعیین ظرفیت مورد­نیاز برای تولید برق در آینده

ملاحظات قیمت­ گذاری برق

تجزیه و تحلیل اثرات زیست­محیطی و یا سایر اثرات ناشی از افزایش تقاضا

انتقال برق در مسافت­های طولانی، هزینه خطوط انتقال نیرو شامل خط­های 400 کیلو ولتی را افزایش می­دهد و از این رهگذر قیمت تمام­شده برق را بالا می­برد. انتقال جریان الکتریسته در فواصل طولانی میان مکان­های تولید و مصرف در کنار عواملی همانند برق­رسانی به اماکن کم جمعیت و دوردست تاثیر بسزائی بر افزایش تلفات انتقال دارد. به طوری که تلفات انتقال و فوق­توزیع وتوزیع در صنعت برق ایران نزدیک به 15[7] درصد است و از استاندارد جهانی آن فاصله زیادی دارد. جهت کاهش تلفات انتقال و کاهش قیمت تمام شده برق، توزیع مناسب جغرافیایی نیروگاه­های جدید با توجه به نیازهای هر منطقه بسیار ضروری و با­اهمیت است. با توجه به مطالب ارائه شده در خصوص اهمیت برنامه­ ریزی انرژی به خصوص انرژی الکتریکی برای کشور، در این تحقیق تلاش می­ شود مدل یکپارچه و سیستمی و در عین حال پویایی از تعاملات تولید و مصرف انرژی الکتریک در اقتصاد کشور و هر منطقه تدوین گردد و به کمک آن دورنمایی از آینده تولید و مصرف انرژی الکتریکی ترسیم شود و نقاط عطفی که در این دورنما قابل پیش ­بینی است، شناسایی شود. به این ترتیب با تکیه به مدل سیستمی که دورنمای تولید (عرضه) و مصرف (تقاضا) انرژی الکتریکی را در اقتصاد کشور به تصویر می­کشد، راهکارهای سیاستی قابل گزینش برای مدیریت بهینه این نقاط عطف، تحلیل و بررسی شود.

1-3 اهداف تحقیق

با توجه به منطقه­بندی برق در کشور، نیروگاه­های موجود در هر منطقه توان تولید انرژی الکتریکی بیشتر یا کمتر از حد نیاز منطقه را فراهم می­ کنند. به خاطر این مسئله که انرژی الکتریکی قابل ذخیره کردن نمی ­باشد بنابراین هر منطقه زمانی که کمبود دارد باید این انرژی را از مناطقی که دارای مازاد هستند تامین کند و همچنین زمانی که مازاد انرژی دارد باید این انرژی را به مناطق دارای کمبود انتقال دهد. بیشتر هدف ما این است که مناطق کشور را از نظر میزان مصرف صنعتی، کشاورزی، خانگی و. . . شناخت و به یک برنامه­ ریزی دست یافت که نیروگاه­های هر منطقه توان تامین انرژی منطقه خود را داشته باشند یعنی دولت باید بودجه خود را طوری تخصیص دهد که تعادل منطقه­ای از نظر عرضه و تقاضا ایجاد شود و وزارت نیرو هم باید میزان تقاضای منطقه­ای خود را بشناسد و برای صادرات برق هم باید نیروگاهای مناطق مرزی را توسعه دهیم. در این کار از شبیه­سازی استفاده خواهد شد و مدل چندین بار در سناریوهای مختلف محتمل مورد تجزیه و تحلیل قرار داده می­ شود و هر بار نتایجی به دست می ­آید آنگاه با تحلیل آمار به دست آمده به نتایج قابل اطمینانی از عملکرد حقیقی سیستم واقعی دست خواهید یافت.

1-4  فرضیه های تحقیق

با وجود تراز کلی عرضه و تقاضای برق در کشور اما تعادل منطقه­ای در عرضه و تقاضا وجود ندارد.

1-5 قلمرو تحقیق

مدل این پژوهش مبتنی بر طبقه مدل­های شبیه سازی رفتاری و دینامیک سیستمی است. متدولوژی سیستمی مبتنی بر تئوری کنترل مدرن است که در آن رفتار سیستم به وسیله معادلات دیفرانسیل و انتگرال شبیه­سازی می­گردد. در این متدولوژی از پیش هیچ فرض محدودکننده ­ای در مورد رفتارسیستم در نظر گرفته نمی­ شود و برای تحلیل سیستم­ها و بازارهای پیچیده که در آن عوامل متعددی به یکدیگر تنیده شده ­اند، مناسب است.

1-6 تعاریف مفاهیم و اصطلاحات[11]

نیروگاه: نیروگاه عبارت است از محل استقرار مولدهای نیروی برق و تجهیزات وابسته.

نیروگاه برق آبی[12] :  نیروگاهی است که در آن از انژری پتانسیل آب انباشته­شده در پشت سدها جهت مصرف در توربین آبی برای تولید برق استفاده می­گردد.

نیروگاه بخاری[13]  : نیروگاهی است که درآن از انرژی حرارتی سوخت­های مایع و جامد و گاز جهت تولید بخار و مصرف آن در توربین­های بخار برای تولید برق استفاده می­ شود.

نیروگاه چرخه ترکیبی[14]  : نیروگاهی است که در آن علاوه بر انرژی الکتریکی توربین­های گازی از حرارت گازهای خروجی از توربین­های گازی جهت تولید بخار از یک دیگ بخار بازیاب استفاده شده و بخار تولیدی در یک دستگاه توربوژنراتور بخار، تولید انرژی برق می­ کند.

نیروگاه گازی[15] : نیروگاهی است که در آن از انرژی حرارتی سوخت­های فسیلی گاز و مایع جهت تولید گاز داغ (دود) و مصرف آن در توربین گازی برای تولید برق استفاده می­گردد.

نیروگاه دیزلی [16] : نیروگاهی است که در آن از سوخت گاز یا مایع در سیلندرهای دستگاه استفاده کرده و انرژی مکانیکی حاصل توسط ژنراتور کوچله شده با آن به انرژی الکتریکی تبدیل می­ شود.

نیروگاه چند سوخته:  نیروگاه چند سوخته، نیروگاهی است که مجهز به کولرها و مشعل­هایی است که توانایی به کارگیری بیش از یک نوع سوخت را دارد.

نیروگاه هسته ای : نیروگاه هسته­ای، نیروگاهی است که در آن انرژی حرارتی ناشی از سوخت­های هسته­ای به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

شرکت برق: منظور، شرکت سهامی برق است که به موجب مقررات قانونی، به کار تولید، انتقال و توزیع نیرو و یا بخشی از این امور اشتغال دارد و برق متقاضی را تأمین می­ کند.