بخشی از مقاله
به دنبال تصميم دولت آفريقاي جنوبي مبني بر خصوصي‌سازي و تجديد ساختار صنعت برق (توليد) در اين كشور مطالعاتي درخصوص برنامه‌ريزي هماهنگ منابع در توليد برق توسط سازمان رگولاتور ملي انرژي (National Energy Regulate) NER صورت گرفت. طرح اوليه اين پروژه كه هدف اصلي آن دستيابي به شبكه توليد برق با قابليت مي‌باشد در اوايل سال 2002 تعريف شده و تاكنون دو گزارش از روند پيشرفت مطالعات در سالهاي 2002 و 2004 به چاپ رسيده است. (NIRP2 و NIRP1)
در اين قسمت سعي شده است تا مختصري از اهداف اصلي، فرض‌‌هاي اوليه در طراحي استراتژي از نتايج و دستاوردهاي پروژه آورده شود. شايد در نگاه اول وارد شدن به جزئيات خروجي اين پروژه غيرضروري به‌نظر مي‌رسد اما بررسي اين نتايج و نوع خروجي‌ها قابليت‌هاي پروژه‌ي مذكور را روشن مي‌سازد.
هدف اصلي از اجرا پروژه برنامه‌ريزي هماهنگ در كشور آفريقاي جنوبي دستيابي به يك برنامه‌ريزي بلندمدت و با كم‌ترين هزينه در تأمين برق مصرفي كشور مي‌باشد. به‌طوري‌كه اين برنامه‌ريزي توليد با سياست‌هاي اقتصادي، محيط زيستي، اجتماعي و قوانين صنعت برق كشور همخواني لازم را داشته باشد.
مراحل اصلي اين پروژه به‌صورت زير تعريف شده است:
1- برآورد وضعيت كنوني صنعت برق كشور
2- پيش‌بيني مصرف برق و تقاضا در افق برنامه‌ريزي
3- يافتن كليه راه‌حل‌هاي موجود در بخش توليد و مصرف برق به‌منظور تأمين برق مصرفي با حداقل هزينه
4- تعيين ميزان هماهنگي هريك از راه‌حل‌هاي پيشنهاد شده با سياست‌هاي موجود كشور در زمينه‌هاي مرتبط و ارائه بهترين تركيب از بين راه‌حل‌هاي برتر
5- ارزيابي ميزان ريسك موجود در برنامه‌ريزي هماهنگ صورت گرفته با توجه به عدم قطعيت‌هاي موجود در مسائلي مثل ميزان رشد بار، وضعيت واحدهاي توليدي، شرايط جوي و ....
6- تحليل تبعات مالي، محيط زيستي و اجتماعي برنامه‌هاي مطرح شده
7- انتخاب بهترين برنامه‌ريزي
افق زماني اين برنامه‌ريزي 20 ساله از سال 2003 تا پايان 2022 مي‌باشد.
موقعيت استراتژيك و فرضيات اوليه‌ي پروژه
هدف از انجام اين پروژه همان‌طور كه گفته شد يافتن را‌ه‌حل بهينه از نظر قيمت براي تأمين برق مورد نياز كشور آفريقاي جنوبي و يك افق بلندمدت مي‌باشد. اين بررسي مستقل از ساختار فعلي صنعت برق صورت گرفته و تنها شرايط اوليه و قيود دائمي شبكه مدنظر گرفته شده است.
در اين مدل مبادلات برق بين آفريقاي جنوبي و ساير كشورهاي همسايه تحت قراردادهاي واردات و صادرات در نظر گرفته شده است. نتايج اين مطالعات به عنوان منابع اطلاعاتي توليد در پروژه‌هاي مطالعاتي بعدي مثل تعيين موقعيت‌هاي سرمايه‌گذاري در صنعت توليد برق كشور استفاده خواهد شد.
ريسك و عدم قطعيت:
اينگونه برنامه‌ريزي‌هاي بلند مدت در صنعت برق با ريسك‌ها و عدم قطعيت‌هاي مختلفي روبرو هستند. ريسك در اينگونه برنامه‌ريزي‌ها هم در مطالعات بلندمدت و هم كوتاه‌مدت وجود دارد. به عنوان مثال هجوم يك توده هواي سرد يا گرم و يا طولاني‌تري زمان تعمير واحدها از عوامل عدم قطعيت در برنامه‌ريزي كوتاه مدت و مثلاً افزايش پايدار و غيرمنتظره بار از عوامل عدم وضعيت در برنامه‌ريزي طولاني مدت مي‌باشد.
همچنين مسائلي از جمله ميزان تأثيرپذير بودن برنامه‌هاي مديريت بار، دقيق به عنوان پيش‌بيني‌هاي صورت گرفته طولاني شدن پروژه‌هاي احداث واحدهاي جديد، تغيير سياست هسته‌‌اي كشور، تخمين نادرست عمر واحدهاي موجود، تغيير قراردادهاي بين كشورها در زمينهي صادرات و واردات برق و سوانح طبيعي مثل سيل، خشكسالي و .... از عوامل مؤثر در افزايش ريسك اين پروژه مي‌باشد.
پيش‌بيني مصرف برق:
از آنجا كه ساير تصميمات و برنامه‌ريزي‌هاي پروژه براساس نتايج حاصل از اين بخش صورت مي‌گيرد، پيش‌بيني بار به عنوان مهمترين بخش در برنامه‌ريزي هماهنگ منابع شناخته مي‌شود.
پيش بار از وضعيت كنوني صنعت برق كشور شروع شده و براي تخمين وضعيت آينده كليه عوامل دخيل در ميزان تقاضاي برق چه در بخش توليد و چه در بخش مصرف را در نظر مي‌گيرد.
براي دقيق‌تر شدن محاسبات و كاهش عدم قطعيت نتايج پيش‌بيني، بار را به 110 زيربخش جداگانه تقسيم شده و پيش‌بيني مصرف در هر كدام از آن‌ها براساس مدلي منطبق با همان بخش به‌طور مستقل صورت گرفته است.همچنين به‌طور متوسط هر سال يكبار محاسبات دوباره تكرار شده و تغييرات رخ داده در فرضيات مدل‌ها لحاظ مي‌شود. اين كار باعث دقيق‌ـر شدن نتايج براي سالهاي باقي‌مانده خواهد شد.
در سناريوي اصلي از نتايج حاصل از پيش‌بيني با در نظرگرفتن متوسط رشد اقتصادي 8/2% در سال و شرايط معتدل جوي القاء شده است. عدم قطعيت از چگونگي وضعيت جوي باعث شده تا دو پيش‌بيني ديگر براي حالات متوسط دماي بالا و متوسط دماي پايين نيز صورت گيرد. در شكل (1) نتايج حاصل از اين سه پيش فرض آورده شده است.
براي برآورد ميزان صحت نتايج حاصل از پيش‌بيني براساس مدل‌هاي مختلف ارائه شده، مصرف برق را از سال 1980 تاكنون در هر 110 بخش تعريف شده براساس مدل‌هاي ارائه شده بدست آمده و با مقادير واقعي مقايسه مي‌شوند. براساس نتايج اين مقايسه بهترين مدل در پيش‌بيني بار انتخاب خواهد شد.
در برنامه‌ريزي شبكه‌هاي برق علاوه بر پيش‌بيني ميزان انرژي مصرفي، پيش‌بيني چگونگي تغييرات پيك بار نيز بسيار مهم مي‌باشد. همچنين درصد تلفات شبكه و چگونگي تغييرات آن در طول دوره‌ي برنامه‌ريزي از مسائلي است كه بايد در پيش‌بيني بار در نظر گرفته شود. تلفات شبكه برق آفريقاي جنوبي در ميزان 7% در سال 1990 به 7/7% در سال 2002 افزايش يافته و انتظار مي‌رود تا پايان دوره مطالعاتي (2022) به 10% نيز برسد. منحني‌هاي شكل (2) روند تغييرات تلفات و پيك بار را در اين شبكه نشان ميدهد.
ساير مواردي كه در پيش‌بيني بلندمدت بار در نظر گرفته شده است به‌طور مختصر در ادامه آورده شده است.
پروژه‌هاي عظيم صنعتي:
ليستي از تمام پروژه‌هاي بزرگ صنعتي مثل پروژه‌هاي حفاري، كارخانه ذوب‌آهن، آلومينيم و.... كه به‌طور قطعي يا الحاقي در طي دوره مطالعاتي در دست احداث و يا بهره‌برداري خواهد رسيد، تهيه شده است.
تأثير هركدام از اين عوامل بر نتايج پيش‌بيني بار با در نظر گرفتن احتمال هركدام در بخش ارزيابي ريسك مورد بررسي قرار خواهد گرفت.
وضعيت برق‌رساني: تخميني از چگونگي توسعه شبكه برق‌رساني كشور در طول دوره مطالعه در نظر گرفته شده است.
گاز طبيعي: پيش‌بيني مي‌شود در طول دوره مطالعه بعضي از موارد مصرف الكتريسيته مثل مصارف حرارتي منازل جاي خود را به گاز طبيعي بدهند.
پروفايل تقاضاي برق:
پروفايل هفتگي تقاضاي برق در هر دوره تابستان و زمستان از ملزومات برنامه‌ريزي شبكه‌هاي قدرت بخصوص در كوتاه مدت مي‌باشد. در شكل (3) پروفايل هفتگي در آفريقا در سه سال 2001، 2002 و 2003 نشان داده شده است.
مديريت مصرف:
پروژه‌ي مديريت تقاضا كه هم‌اكنون در آفريقاي جنوبي در حال اجرا مي‌باشد از پنج شاخه اصلي تشكيل شده است:
افزايش بازده در مصرف‌كننده خانگي
افزايش بازده مصرف‌كننده تجاري
افزايش بازده مصرف‌كننده صنعتي و حفاري؟؟
مديريت بار خانگي
مديريت بارصنعتي
در فاز دوم پروژه برنامه‌ريزي هماهنگ منابع NIRP2 نفوذ‌پذيري برنامه‌هاي مديريت تقاضا بسيار كمتر از فاز اول مطالعات (حدود 50%) در نظر گرفته شده است. در فاز اول مطالعات NIRP 1 ميزان تأثيرپذيري برنامه‌هاي مديريت تقاضا صرفاً براساس نتايج تئوريك اين برنامه‌ريزي فرض شده بود كه تجربه علمي نشان داد كه هم در هزينه اين برنامه‌ها و هم در ثابت زماني آن‌ها بايد تجديدنظر شود.
در ارتباط با مديريت مصرف خانگي به دليل شباهت تجهيزات الكتريكي مورد استفاده در اين بخش اطلاعات كافي از نظر تعداد و مشخصات فني اين تجهيزات در دسترس مي‌باشد. مسأله اصلي در اين برنامه ؟؟ تقاضا جمع‌آوري اطلاعات در زمينهي مصرف‌كننده تجاري و صنعتي مي‌باشد كه تنوع بيشتري نسبت به مصرف‌كننده خانگي برخوردار مي‌باشند. 50% برق توليدي توسط شبكه‌ي ملي آفريقاي جنوبي به مصرف موتورهاي الكتريكي صنعتي مي‌رسد.
در ابتدا فرض بر اين بود كه براي يافتن راه‌حل‌هاي ممكن در افزايش راندمان انرژي بخش‌هاي تجاري و صنعتي از اطلاعات و گزارشات دپارتمان انرژي آمريكا (DOE) استفاده شود. ولي مطالعات نشان مي‌دهند كه مسئله افزايش راندمان و مديريت بار در آفريقاي جنوبي بدون ايجاد تغييرات لازم نمي‌تواند جوابگوي مشكلات شبكه آفريقاي جنوبي باشد.
SADC
مقدمه:
گروه توسعه‌ي كشورهاي جنوب آفريقا (The Southern African Development Community) SADC از 13 كشور آنگولا، بوسوانا، كسوتو، مالاوي، موزامبيك، نامبيا، DRC، آفريقاي جنوبي، مارتيوس، سوآزي‌لند، تانزانيا، زامبيا و زيمباوه تشكيل شده است. هدف اصلي از تشكيل گروه SADC ايجاد هارموني و اتحاد بين كشورهاي منطقه براي دستيابي به بهترين امكانات و منابع در زمينهي ؟ در راستاي بهبود استاندارد زندگي در منطقه است.
منطقه‌ي جنوب آفريقا از نظر منابع انرژي، منطقه‌اي ثروتمند به شمار مي‌آيد. با وجود پتانسيل قابل ملاحظه انرژي آبي در شمال منطقه، منابع بزرگ ذغال‌سنگ در جنوب و ذخاير نفت در حاشيه ساحل غربي اين منطقه، دستيابي به منابع انرژي و تأمين انرژي منطقه با هزينه‌ي پايين در سالهاي روبرو بدون ترديد امكان‌پذير است. با وجود توزيع ناهمگون منابع طبيعي و نيروي انساني لزوم يك برنامه‌ريزي هماهنگ در بين كشورهاي منطقه براي اطمينان حاصل كردن از دستيابي به شبكه قدرتي با راندمان و قابليت اطمينان بالا، را ايجاد مي‌كند. خريد و فروش برق بين كشورها امنيت سيستم را در برابر حوادث طبيعي مثل خشكسالي كم كرده و هزينه بهره‌برداري سيستم را نيز كاهش ميدهد.
حدود 30% بودجه توسعه در كشورهاي آفريقايي به بخش انرژي تخصيص مي‌يابد.
اهداف مطالعه
اهداف اصلي اين مطالعه را ميتوان به 4 گروه اصلي تقسيم كرد:
جمع‌آوري و بررسي اطلاعات موجود در زمينهي انرژي و جمع‌آوري آن به‌صورت Database
ساختن يك مدل چندمنطقه‌اي TIMES براي منطقه SADC
استفاده از مدل براي يافتن ارزان‌‌ترين روش در تأمين نيازهاي بخش الكتريسيته منطقه و بررسي اثرات صادرات و واردات بين كشورها در وضعيت سيستم هر كشور
تحليل مناسب بودن مدل TIMES براي منطقه در مطالعات آينده.در اين مطالعه سيستم انرژي منطقه SADC براساس ساختار مدل TIMES، مدل شده است. اين مدل يك ابزار بهينه‌سازي براي يافتن كم‌هزينه‌ترين استراتژي تأمين منابع انرژي است.مدل TIMES كه در واقع تعميم‌يافته مدل MARKAL است توسط سازمان IEA آمريكا طراحي شده است.
در اين مدل هر كشور داراي ساختاري جداگانه نسبت به ساير منطقه است. ولي امكان تبادل انرژي بين هر كشور با ساير منطقه تحت ؟ قابل تعريف در نظر گرفته شده است. به اين ترتيب ميتوان ساختار حوضچه‌ي منابع (Pooling resource) را براي منطقه در نظر گرفت و به دنبال آن روشي براي حداكثر كردن سود كل منطقه يافت. با توجه به توزيع ناهمگون منابع منطقه اميد زيادي براي كاهش قابل ملاحظه هزينه‌ي سيستم از طريق تعريف استراتژي‌هاي مناسب در زمينهي تبادلات انرژي وجود دارد.
از اين فرم در اجراي پروژه، جمع‌آوري اطلاعات سيستم انرژي در هركدام از كشورها بود. با مطالعه بيشتر مشخص شد كه آمار و اطلاعات موجود در اين زمينه مخصوصاً در بخش مصرف‌كننده بسيار محدود است و همين مسأله موجب شد تا تأكيد اصلي اين مطالعات بر بخش منابع به‌ويژه سيستم برق و توسعه شبكه توليد و انتقال منطقه منعكس شود.
تحليل‌ها بر روي سناريوهاي مختلف براساس تغييرات رشد اقتصادي، نرخ بهره و سياست‌هاي تبادل انرژي صورت گرفته است. برنامه توسعه بدست آمده از نتايج مطالعات شاخص ادامه رشد اقتصادي منطقه براساس روند تعريف شدئه در برنامه ميان‌مدت بانك جهاني است. در اين مطالعه در كنار تشريح برنامه توسعه هزينه لازم براي اجراي بندهاي مختلف نيز محاسبه شده است.
افق زماني پروژه و پريود زماني مطالعات:
مدت اين پروژه 35 سال از سال 2000 تا سال 2034 مي‌باشد. نتايج بدست آمده بعد از 10 سال اول پروژه اجرا خواهند شد. اين فاصله‌ي زماني براي اطمينان حاصل كردن از تأمين سرمايه لازم براي اجرا در نظر گرفته شده است. از ويژگي‌هاي مدل TIMES قابليت برنامه‌ريزي براي پريودهاي زماني متغير است. اين مسأله در اين پروژه نيز مورد استفاده قرار گرفته بطوري كه در 10 سال اول پريودهاي زماني يك ساله و سپس 5 پريود سه ساله و در آخرين دو پريود دو ساله در نظر گرفته شده است. نتايج بدست آمده براي هر پريود زماني مقدار متوسط آن دوره بوده و هزينه‌ها براساس ارزش پول در وسط آن دوره حساب شده است.
