محمد عباداللهی
فارغ التحصیل دکتری دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، مهندسی مکانیک (سیستمهای انرژی)،
شرکت بین المللی مهندسی ایران (IRITEC)
مقدمه:
دلیل اصلی قطعی برق به نوعی بر هم خوردن تراز تولید و مصرف انرژی است که باید آن را بسیار حائز اهمیت دانست. خشکسالی و غیرممکن شدن استفاده از ظرفیت برخی نیروگاههای برقآبی، افزایش دما و بالا رفتن مصرف برق خانگی و صنعتی، نیاز به آب بیشتر در مزارع و همچنین پدیده استخراج رمزارزها از جمله دلایلی است که باعث افزایش شدید مصرف برق و بر هم خوردن تراز بین تولید و مصرف برق شده است. این موارد را باید دلایلی از رشد تقاضا در برابر عدم افزایش محسوس عرضهها به شمار آورد که خروجی آن قطعی برق و حواشی جانبی آن برای صنعت برق بوده و به نظر میرسد این شرایط حداقل در کوتاهمدت تا میانمدت ادامه خواهد یافت. استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر یکی از راهکارهای اصلی برای از بین بردن گپ بین تولید و مصرف انرژی به شمار میرود که موجب میشود صنایع با مصرف انرژی بالا به خصوص صنایع فولادی از قید وابستگی به زنجیره تامین انرژی کشور جدا شده و انرژی واحد خود را به صورت خودکفا تامین نمایند.
تشریح و واکاوری وضعیت انرژی کشور با نگاهی بر آینده:
۱) مقادیر تولید و مصرف انرژی در سال ۱۳۹۰ تا ۱۳۹۹:
مقدار تولید اسمی، تولید واقعی و مقدار مصرف انرژی در سال ۱۳۹۰ تا ۱۳۹۹ از ترازنامه انرژی ایران به قرار زیر استخراج شده است. ضمنا با اندازه گیری متوسط راندمان اسمی نیروگاهها در پیک مصرف که تا ۷۵ درصد هم میتواند کاهش یابد به وضعیت نامطلوب انرژی صحه گذارده میشود. این روند به گونهای است که در گزارش سالهای اخیر حتی ۲۰ گیگاوات فاصله بین مقدار تولید اسمی و تولید انرژی در پیک مصرف مشاهده میشود. همچنین طبق گزارش ترازنامه انرژی ایران از سال ۱۳۹۴ به بعد میزان تولید واقعی توان از مصرف انرژی کمتر بوده و این گپ در سالیان اخیر نیز در حال افزایش است. راهکار موجود افزایش تولید انرژی از طریق سبد انرژیهای تجدیدپذیر میباشد.
جدول ۱- مقدار تولید اسمی، تولید واقعی، تولید در پیک انرژی و مقدار مصرف انرژی در سال ۱۳۹۰ تا ۱۳۹۹
| سال | تولید اسمی توان (گیگاوات) | تولید واقعی توان (گیگاوات) | مقدار مصرف (گیگاوات) | تولید توان در پیک مصرف (گیگاوات) |
| 1390 | 65.21 | 57.42 | 53.18 | 48.91 |
| 1391 | 68.9 | 60.6 | 55.98 | 51.67 |
| 1392 | 70.2 | 61.8 | 57.52 | 52.65 |
| 1393 | 73.2 | 63.9 | 62.21 | 54.9 |
| 1394 | 74.2 | 64.7 | 65.41 | 55.65 |
| 1395 | 76.5 | 66.6 | 67.7 | 57.37 |
| 1396 | 78.8 | 68.2 | 72.3 | 59.1 |
| 1397 | 80.47 | 69.76 | 73.01 | 60.35 |
| 1398 | 83.48 | 72.4 | 76.41 | 62.61 |
| 1399 | 85.31 | 74.13 | – | 63.98 |
شکل ۱- روند تغییرات تولید اسمی، تولید واقعی، تولید در پیک انرژی و مقدار مصرف انرژی در سال ۱۳۹۰ تا ۱۳۹۹
۲) پیشبینی مقدار توان اسمی، توان واقعی و مصرف انرژی افق ۱۴۲۰:
با استفاده از روند مصرف انرژی اسمی، واقعی و تولید انرژی تا سال ۱۴۰۰، برای تعیین چشمانداز صنعت انرژی کشور، تخمینهایی بر مبنای توابع خطی، لگاریتمی و پلینومیال بیان شده است. بر این اساس فرمولهای تخمین مقدار تولید اسمی انرژی بر مبنای سه تابع مذکور به قرار زیر است:
| Type | Nominal Power | R² |
| Linear | 2.1417*(x) – 2910.9 | 0.9938 |
| Log | 2986.6*ln(x) – 21548 | 0.9938 |
| Poly | 0.0153966589*(x)^3 – 64.4177179487*(x)^2 + 89840.5055403837*(x) – 41766323.9888343000 | 0.9957 |
برای ارزیابی تولید واقعی انرژی داریم:
| Type | Actual Power | R² |
| Linear | 1.743*(x) – 2364.6 | 0.9911 |
| Log | 2430.5*ln(x) – 17532 | 0.9911 |
| Poly | 0.0197979798*(x)^3 – 82.8163636363*(x)^2 + 115477.0398988570*(x) – 53673362.2742413000 | 0.996 |
همچنین مصرف انرژی با روابط زیر پیشبینی و فرمولبندی میگردد.
| Type | Power consumption | R² |
| Linear | 2.9843*(x) – 4095.3 | 0.9901 |
| Log | 4160.2*ln(x) – 30055 | 0.9901 |
| Poly | (-0.0299158249)*(x)^3 + 125.0822438672*(x)^2 – 174325.4347233860*(x) + 80983511.8670817000 | 0.9928 |
۳) محاسبه میزان گپ تولید و مصرف انرژی در افق ۱۴۲۰ و مشخص نمودن سهم انرژیهای تجدیدپذیر برای پر کردن این گپ:
از جدول ۲ نتیجه میشود که با ادامه روند فعلی افزایش ظرفیت نیروگاههای کشور، گپ بین تولید انرژی و مصرف انرژی به شکل فزایندهای در سالیان آتی نیز ادامه خواهد داشت. با فرض ادامه این روند، گسترش انرژیهای تجدیدپذیر راهکار مستعدی برای کاهش این گپ پیشنهاد میشود.
جدول ۲- محاسبه میزان گپ تولید و مصرف انرژی در افق ۱۴۲۰
| سال | توان مصرفی تا سال ۱۴۲۰ (گیگاوات) | توان واقعی تولید تا سال ۱۴۲۰(گیگاوات) | توان واقعی تولید در پیک تا سال ۱۴۲۰(گیگاوات) | گپ بین تولید و مصرف در حالت واقعی (گیگاوات) | گپ بین تولید و مصرف در حالت پیک (گیگاوات) |
| 1390 | 53.18 | 57.42 | 48.91 | +4.24 | -4.27 |
| 1391 | 55.98 | 60.6 | 51.67 | +4.62 | -4.31 |
| 1392 | 57.52 | 61.8 | 52.65 | +4.28 | -4.87 |
| 1393 | 62.21 | 63.9 | 54.9 | +1.69 | -7.31 |
| 1394 | 65.41 | 64.7 | 55.65 | -0.71 | -9.76 |
| 1395 | 67.7 | 66.6 | 57.37 | -1.1 | -10.33 |
| 1396 | 72.3 | 68.2 | 59.1 | -4.1 | -13.2 |
| 1397 | 73.01 | 69.76 | 60.35 | -3.25 | -12.66 |
| 1398 | 76.41 | 72.4 | 62.61 | -4.01 | -13.8 |
| 1399 | 79.73 | 74.13 | 63.98 | -5.6 | -15.75 |
| 1400 | 82.72 | 75.6 | 65.61 | -7.12 | -17.11 |
| 1401 | 85.7 | 77.343 | 67.21 | -8.36 | -18.49 |
| 1402 | 88.68 | 79.08 | 68.82 | -9.6 | -19.86 |
| 1403 | 91.67 | 80.82 | 70.42 | -10.84 | -21.25 |
| 1404 | 94.65 | 82.57 | 72.03 | -12.08 | -22.62 |
| 1405 | 97.64 | 84.31 | 73.64 | -13.33 | -24 |
| 1406 | 100.62 | 86.05 | 75.24 | -14.57 | -25.38 |
| 1407 | 103.61 | 87.80 | 76.85 | -15.81 | -26.76 |
| 1408 | 106.59 | 89.54 | 78.46 | -17.05 | -28.13 |
| 1409 | 109.57 | 91.28 | 80.06 | -18.29 | -29.51 |
| 1410 | 112.56 | 93.03 | 81.67 | -19.53 | -30.89 |
| 1411 | 115.54 | 94.77 | 83.27 | -20.77 | -32.27 |
| 1412 | 118.53 | 96.51 | 84.88 | -22.02 | -33.65 |
| 1413 | 121.51 | 98.25 | 86.49 | -23.26 | -35.02 |
| 1414 | 124.5 | 100.01 | 88.09 | -24.49 | -36.41 |
| 1415 | 127.48 | 101.74 | 89.70 | -25.74 | -37.78 |
| 1416 | 130.46 | 103.48 | 91.31 | -26.98 | -39.15 |
| 1417 | 133.45 | 105.23 | 92.91 | -28.22 | -40.54 |
| 1418 | 136.43 | 106.97 | 94.52 | -29.46 | -41.91 |
| 1419 | 139.42 | 108.71 | 96.12 | -30.71 | -43.3 |
| 1420 | 142.4 | 110.46 | 97.73 | -31.94 | -44.67 |
۳- بررسی سناریوها و نتیجهگیری
– سناریو اولیه وزارت نیرو تولید ۱۰ هزار مگاوات یا به عبارتی ۱۰ گیگاوات برق تجدیدپذیر تا سال ۱۴۰۴ است. این روند در صورت ادامهدار بودن به طور میانگین موجب افزایش ۵/۲ گیگاواتی تولید برق تجدیدپذیر خواهد بود. افزایش متوسط ۵/۲ مگاواتی برق تجدیدپذیر موجب میشود از سال ۱۴۰۶ به بعد گپ بین مصرف انرژی و توان تولیدی واقعی از بین رفته و از آن سال مقدار تولید توان از مصرف بیشتر گردد. نهایتا در سال ۱۴۲۰ به مقدار ۵۰ گیگاوات برق تجدیدپذیر وارد شبکه انرژی کشور شده که موجب میشود مقدار توان تولیدی واقعی از مقدار مصرفی ۰۶/۱۸ گیگاوات پیشی بگیرد. در صورتیکه این محاسبات برای حالت پیک در نظر گرفته شود گپ بین مصرف و توان تولیدی واقعی در سال ۱۴۱۵ پر میشود و در سال ۱۴۲۰ مقدار تولید برق به اندازه ۳۷/۵ گیگاوات از مصرف برق در حالت پیک نیز پیشی میگیرد. این محاسبات در صورتی است که روند افزایش تولید برق حرارتی و سایر منابع غیرتجدیدپذیر با روند کند فعلی ادامه یابد و در صورت تسریع در تولید برق حرارتی این گپ زودتر جبران میشود.
– سناریو دوم تولید سالیانه ۵ گیگاوات برق تجدیدپذیر است که در صورت براورد این سناربو از سال ۱۴۰۲ هیچ گپی بین مقدار تولید واقعی توان و مصرف آن وجود نداشته و در سال ۱۴۲۰ نیز مقدار توان تولیدی به اندازه ۰۶/۶۸ گیگاوات از مقدار مصرف بیشتر خواهد بود. همچنین تحقق این سناریو موجب میشود که از سال ۱۴۰۵ به بعد مقدار توان تولیدی از مقدار توان مصرفی در حالت پیک نیز پیشی بگیرد که با ادامه این روند تا سال ۱۴۲۰، میزان تولید انرژی از مصرف انرژی در حالت پیک مصرف ۳۳/۵۵ گیگاوات بیشتر میشود. تحقق این سناریو به سرمایهگذاری بالا و تلاش فراوانی نیاز دارد. چرا که روند افزایش تولید کل نیروگاههای کشور در سالیان اخیر رقمی در حدود ۱ تا ۳ گیگاوات بوده است که فرض افزایش ۵ گیگاواتی برق تجدیدپذیر کمی غیرمحتمل بنظر میرسد.
– سناریو اول در صورت ادغام شدن با افزایش بیشتر ظرفیت نیروگاههای کشور موجب میشود گپ بین تولید و مصرف انرژی بسیار سریعتر کاهش یافته و مازاد تولید انرژی نیز صرف صادرات گردد. میزان صادرات برق در سال ۱۳۹۸ رقم ۳۴۳/۸۲۰۶ گیگاوات ساعت معادل با ۲۸/۲ گیگاوات است که بیش از ۸۰ درصد آن، صادرات به کشور عراق بوده است. حال با افزایش سهم انرژیهای تجدیدپذیر مازاد بین تولید و مصرف انرژی میتواند سهم صادرات شده و کشور از منظر اقتصادی نیز منتفع گردد.
