مدیریت برق از تولید و توزیع گرفته تا مصرف آن، مسئله‌ای حیاتی در تمدن مدرن به شمار می‌رود. از آن‌جایی که تقاضا برای برق همچنان در حال افزایش است، ادارات برق و نهادهای نظارتی باید با چالش‌های برآورده کردن این تقاضا مقابله کنند و در عین حال شبکه‌ی برق قابل اعتماد و کارآمدی ایجاد کنند. یکی از چالش‌های مهم در این حوزه، ناترازی برق یعنی یکسان نبودن میزان برق تولید شده با برق مصرف شده است. این مطلب با تمرکز ویژه بر ابتکارات و راهبردهای ایران در این عرصه، به راه حل‌های جبران ناترازی برق می‌پردازد.
ناترازی برق چه زمانی و چگونه رخ می‌دهد؟
ناترازی برق زمانی رخ می‌دهد که تقاضا برای برق با عرضه‌ی آن یکسان و همسو نباشد. این امر می‌تواند دلایل مختلفی از جمله تغییرات فصلی در مصرف انرژی، افزایش غیرمنتظره‌ی تقاضا یا عرضه و اختلال در زیرساخت‌های انرژی مانند شبکه‌های برق داشته باشد.
ناترازی برق در حال حاضر، مشکل‌ساز بوده و می‌تواند ثبات شبکه‌ی برق را به خطر بیندازد. هنگامی که کمبود برق یا مازاد غیرمنتظره‌ی انرژی رخ می‌دهد، ممکن است منجر به قطع برق، ایجاد هزینه‌های بالاتر برای شرکت‌های انرژی و حتی اختلال در عرضه‌ی برق به مشاغل و مصرف کنندگان شود. علاوه بر این، ناترازی برق می‌تواند منجر به استفاده ناکارآمد از منابع انرژی و انتشار بیشتر گاز دی اکسید کربن شود زیرا نیروگاه‌ها ممکن است برای تأمین برق اضافی نیاز به فعال شدن سریع و پرهزینه داشته باشند.
پیامدهای مخرب ناترازی برق
ناترازی برق می‌تواند عواقب شدیدی داشته باشد، از جمله:
- انحراف فرکانس: ناترازی برق می‌تواند باعث ایجاد نوسانات فرکانس در شبکه شود که آسیب به تجهیزات، خرابی عملیاتی یا خاموشی را در پی خواهد داشت.
- پیامدهای مالی: شرکت‌های برق ممکن است به دلیل عدم حفظ تعادل شبکه، خسارت‌های مالی سنگینی را متحمل شوند. علاوه بر این، مصرف کنندگان ممکن است به دلیل ناکارآمدی در مصرف، با پرداخت هزینه‌های بالاتری روبرو شوند.
- اثرات زیست‌محیطی: تکیه بر نیروگاه‌های سوخت فسیلی به عنوان یکی از راه حل‌های جبران ناترازی برق می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای را افزایش دهد.
راه حل‌های جبران ناترازی برق در جهان
در سطح جهانی، راه حل‌های مختلفی برای جبران ناترازی برق مورد توجه قرار گرفته است. این راه حل‌ها را می‌توان به صورت موارد زیر دسته‌بندی کرد.
۱. برنامه‌های پاسخ‌گویی به تقاضا
پاسخ‌گویی به تقاضا (DR) به ابتکاراتی اشاره دارد که مصرف‌کنندگان را تشویق می‌کند تا مصرف برق خود را در دوره‌های اوج مصرف کاهش یا تغییر دهند. به عنوان مثال شرکت‌های برق در ازای کاهش مصرف برق در دوره‌های پر تقاضا، مشوق‌هایی مانند نرخ‌های پایین‌تر هزینه ارائه می‌دهند. طرح DR را می‌توان با روش‌های زیر پیاده‌سازی کرد:
- کنترل مستقیم بار الکتریکی: شرکت‌های برق می‌توانند به طور مستقیم وسایلی مانند آبگرمکن و یا سیستم‌های تهویه مطبوع را کنترل کرده تا تقاضا را کاهش دهند.
- قیمت‌گذاری برای زمان استفاده: قیمت برق را می‌توان بر اساس ساعت روز تنظیم کرده و مصرف کنندگان را برای استفاده از برق در ساعات کم باری مصرف تشویق کرد.
۲. ذخیره‌ی انرژی
فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی، مانند باتری‌ها، راه‌حلی انعطاف‌پذیر برای متعادل کردن عرضه و تقاضای برق ارائه می‌دهند. این سیستم‌ها می‌توانند انرژی اضافی تولید شده در دوره‌های کم تقاضا را ذخیره کرده و در صورت افزایش تقاضا، آن را آزاد کنند. ادغام راه حل‌های ذخیره سازی برق می‌تواند قابلیت اطمینان شبکه را افزایش داده و وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش دهد.
۳. استفاده از منابع انعطاف‌پذیر
استفاده از منابع انعطاف‌پذیر برای تولید برق، مانند نیروگاه‌های گاز طبیعی یا انرژی‌های تجدیدپذیر مانند نیروگاه خورشیدی فولاد مبارکه اصفهان، امکان تنظیم سریع در تولید برق را در پاسخ به نوسانات تقاضا فراهم می‌کند.
۴. پیش‌بینی و تجزیه و تحلیل پیشرفته
پیاده‌سازی ابزارهای پیشرفته‌ی پیش‌بینی با استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی می‌تواند دقت پیش‌بینی تقاضا را بهبود بخشد و برنامه‌ریزی موثرتری را برای منابع تولید امکان‌پذیر کند.
۵. اتصال به سایر شبکه‌های برق
اتصال به شبکه‌های برق مناطق یا کشورهای همسایه می‌تواند یکی از راه حل‌های جبران ناترازی برق باشد. اپراتورهای شبکه با به اشتراک گذاشتن منابع، می‌توانند ناترازی محلی برق را کاهش داده و آن را جبران کنند.
۶. بازار خدمات جانبی برق
ایجاد بازاری برای خدمات جانبی، مانند تنظیم فرکانس و ذخایر چرخشی، می‌تواند مشوق ارائه‌ی خدماتی باشد که به تعادل تراز عرضه و تقاضا در زمان واقعی کمک می‌کند.
راه حل‌های جبران ناترازی برق در ایران
ایران دارای یکی از بزرگترین شبکه‌های برق در منطقه است که به جمعیتی متنوع با نیازهای انرژی متفاوت خدمات‌رسانی می‌کند. در این سرزمین، برق رااز طریق ترکیبی از گاز طبیعی (بیش از ۷۰ درصد از کل تولید)، برق‌آبی و سهم فزاینده‌ای از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی حاصل از نیروگاه خورشیدی تولید می‌شود.
کشور ما تغییرات شدید دمایی را تجربه می‌کند که منجر به اوج تقاضا در طول ماه‌های تابستان شده و استفاده از وسایل سرمایشی را افزایش می‌دهد. همچنین بسیاری از زیرساخت‌های برق کشور در حال فرسوده شدن هستند و نیاز به ارتقا یا جایگزینی دارند که تلاش‌ها برای حفظ یک شبکه‌ی پایدار برق را پیچیده می‌کند.
از سوی دیگر، تحریم‌های بین المللی بر توانایی ایران برای استفاده از راه‌حل‌های مدرن جبران ناترازی برق، از جمله به کارگیری فناوری‌های پیشرفته برای حل این ناترازی تأثیر گذاشته است اما راه حل‌های جبران ناترازی برق در ایران چیست؟ در ادامه به برخی از این موارد اشاره می‌کنیم.
۱. برنامه‌های کنترل تقاضا
هرچند این برنامه‌ها هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارند، اما به تدریج سرمایه‌گذاری زیادی در آن‌ها می‌شود. شرکت انتقال و توزیع نیروی برق ایران (توانیر) در حال بررسی اقداماتی برای اجرای برنامه‌های مدیریت بخش تقاضا (DSM) برای کاهش فشار پیک تقاضای برق است. برنامه‌های اولیه عبارت‌اند از:
- طرح‌های تشویقی پاداش صرفه جویی: برنامه‌هایی که به مصرف‌کنندگان برای کاهش مصرف برق در ساعات اوج مصرف، پاداش می‌دهند.
- کمپین‌های آگاهی‌بخشی عمومی: این کمپین‌ها با هدف تلاش برای افزایش آگاهی در مورد صرفه جویی در مصرف انرژی و مزایای تغییر مصرف برق به ساعات غیر اوج مصرف شکل می‌گیرند.
۲. سرمایه‌گذاری رو به رشد در انرژی‌های تجدیدپذیر
ایران دارای منابع انرژی تجدیدپذیر فراوانی از جمله انرژی باد، انرژی خورشیدی و زمین گرمایی است. دولت‌های قبل، اهداف بلندپروازانه‌ای را برای افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در ترکیب انرژی تعیین کرده بودند که هدف آن ۱۰ درصد تا سال ۲۰۲۰ بود (که به دلایل مختلف در آن تأخیر ایجاد شده است).
این تغییر به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر و سرمایه‌گذاری در پروژه‌هایی مانند نیروگاه خورشیدی شرکت صنایع نیرو و انرژی پاک فولاد (صناپ) پتانسیل زیادی را برای جبران ناترازی برق ارائه می‌دهد:
- تولید پراکنده: ایجاد تأسیسات خورشیدی در مقیاس کوچک می‌تواند اتکا به برق متمرکز شبکه را کاهش داده و تولید انرژی محلی بیش‌تری را ارائه دهد.
- برق خورشیدی متصل به شبکه: برنامه‌هایی که خانواده‌ها را به نصب پنل‌های خورشیدی و تغذیه‌ی برق اضافی به شبکه تشویق می‌کنند، می‌توانند به تعادل تراز تقاضا و عرضه کمک کنند.
۳. توسعه‌ی ذخیره‌سازی انرژی
با وجود اینکه دولت به شدت از اهمیت استفاده از فناوری‌های ذخیره سازی انرژی آگاه بوده، اما این فناوری‌ها هنوز در ایران محدود است. سرمایه‌گذاری در فناوری باتری‌های لیتیوم یونی و ذخیره‌سازی هیدرولیکی پمپ شده برای جبران ناترازی عرضه و تقاضای برق در حال بررسی است.
۴. سیستم‌های نظارت و کنترل پیشرفته
اپراتورهای شبکه در ایران در حال سرمایه‌گذاری در سیستم‌های نظارت و کنترل پیشرفته هستند تا امکان پیش‌بینی تقاضا و مدیریت آنی شبکه را فراهم کنند. ادغام فناوری‌های شبکه‌ی هوشمند، مانند کنتورهای هوشمند، در بهبود فرآیندهای جمع‌آوری داده‌ها و تصمیم‌گیری حیاتی است.
۵. پروژه‌های منطقه‌ای اتصال شبکه
همچنین ایران در حال پیگیری اتصالات منطقه‌ای شبکه‌ی برق است تا ظرفیت خود را برای ایجاد تعادل در تراز عرضه و تقاضای برق افزایش دهد. پروژه‌ها با کشورهای همسایه مانند عراق، ترکیه و ارمنستان می‌توانند تجارت در زمینه‌ی صنعت برق را تقویت کرده و امکان مدیریت بهتر فرصت‌های واردات و صادرات و ثبات کلی شبکه را فراهم کنند.
کلام آخر
از آن‌جایی که صنعت برق در ایران به سرعت در حال تغییر چشم‌انداز خود است، باید ترکیبی از این راه‌حل‌ها را به طور مؤثر برای جبران ناترازی برق به کار گرفت.
در زمینه‌ی وسیع‌تر، تغییر جهانی به سمت شبکه‌های هوشمند و شیوه‌های مدیریت پیشرفته‌ی انرژی راه حلی را برای کشورها از جمله ایران فراهم می‌کند. از آن‌جایی که اولویت انرژی در جهان به طور فزاینده‌ای به پایداری و انرژی‌های تجدیدپذیر سوق داده می‌شود، ابتکارات ایران در حل ناترازی برق می‌تواند الگویی برای سایر کشورهایی باشد که با چالش‌های مشابه مواجه هستند.
