بخشی از مقاله
چکیده
مطابق آمار منتشره وزارت نیرو، توان برق تولیدی کشور در سال 1395 حدود 75 هزار مگاوات بوده است. پژوهش ها نشان از تاثیرگذاری گرمایش جهانی بر تقاضای برق در کشور دارد. بررسی روند برق مصرفی کشور، گویای وجود ارتباط معنادار بین میزان برق تولیدی و میانگین دمای کشور در مقیاسهای زمانی 5 تا 10 سال است. در این پژوهش با بهکارگیری ریزمقیاسنمایی آماری برونداد سه مدل گردش گردش کلی HadCM3،NCCCSN وMPEH5، میزان انرژی برق مورد نیاز کشور برای دهههای آتی شبیهسازی شد.
نتایج نشان دادند، دمای میانگین کشور در سه دوره 2011-2040، 2041-2070 و 2071-2100 بهترتیب 1/2، 2/4 و 3/6 در مقایسه با دوره پایه 1961-90 افزایش خواهد یافت. این افزایش دما موجب خواهد شد تا میزان تقاضای انرژی برق کشور بهترتیب 51، 81/4 و 117/2 هزار مگاوات نسبت به دوره 1386-90 افزایش یابد. یافتههای این پژوهش میتواند در برنامهریزیهای کلان توسعه بخش انرژی کشور، ساخت نیروگاههای جدید و سازگاری با تغییر اقلیم استفاده شود.
مقدمه
در سالهای اخیر تغییرات آب و هوایی، اغلب مناطق جهان را درگیر بحرانهایجوّ ی اقلیمی کرده است. انرژی یکی از حوزههای حساس به تغییر اقلیم است که میزان مصرف و چشمانداز آن در دهههای آتی از شاخصهای مهم در برنامهریزی و سیاستگذاریهای کلان کشور بهشمار میرود. انرژی، علاوه بر اینکه یکی از عوامل مهم تولید بهشمار میرود، استفاده بیش از حد آن، موجب افزایش آلودگیهای زیستمحیطی و گازهای گلخانهای در کره زمین و افزایش دمای آن شده است.
هیأت بین الدول تغییر اقلیم در گزارش چهارم خود در سال 2007، افزایش دمای کره زمین را ناشی از فعالیتهای انسان دانسته و پیشبینی میکند دمای کره زمین بین 1 تا 4 درجه تا سال 2100 میلادی افزایش یابد. این مقدار بر اساس سناریوهای انتشار مختلف گازهای گلخانهای بهخصوص دیاکسید کربن متفاوت خواهد بود. علاوه بر این، بر اساس گزارش کارگروه اول تدوین گزارش پنجم ارزیابی هیات بینالدول تغییر اقلیم، میانگین دمای کره زمین در هر سه دهه اخیر بطور پیوسته افزایشی بوده است و دوره 30 ساله -2012 1983 گرمترین دوره اقلیمی در 1400 سال گذشته بوده است
با توجه به اینکه تغییر اقلیم پیامدهای جدی بر بخش برق بهخصوص بر روی وضعیت عرضه و تقاضای آن در آینده خواهد داشت، شناخت این پدیده و تأثیر آن بر روی سیستمهای متأثر از انرژی برق برای سیاستگذاران انرژی در سراسر جهان از اهمیت روزافزونی برخوردار است - شنکر و همکاران،2010، ص. - 2212 پژوهشگران در سراسر جهان با استفاده از روشهای گوناگونی به بررسی و مدلسازی تأثیر تغییر اقلیم بر روی مصرف برق پرداختهاند. ازجمله این روشها میتوان به رگرسیون خطی چندگانه،فازی، شبکههای عصبی و دیگر روشهای آماری پیشرفته اشاره کرد.
در مطالعهای که میلر1 و همکاران - 2007 - باعنوان تغییر اقلیم، گرمای شدید و تقاضای برق در کالیفرنیا انجام دادند ، با مطالعه سناریوهای انتشار گوناگون مشخص شد تعداد گرمترین روزهای تابستان که در شرایط فعلی 12 روز در سال است، به 96 روز در سال 2100 افزایش خواهد یافت. افزایش مصرف برق پیشبینیشده در سناریوی A1B بین سالهای 2070-2099، 20 تا 30 درصد بیشتر از سناریوی B1 است.
این یافتهها در ترکیب با روابط مدلشده بین دمای بالا و تقاضای برق بهمنظور تهویه هوا، نشان میدهد که در آینده کمبودهای بالقوهای در انتقال و عرضه برق در زمان اوج مصرف وجود خواهد داشت. تاچر - 2006 - 2 با استفاده از یک مدل رگرسیون خطی برای استرالیا به این نتیجه رسید که با فرض افزایش دمای محیط بیرون از سکونتگاهها بهمیزان یک درجه سانتیگراد، تقاضای الکتریسیته بین-2/1 تا 4/6 در مناطق مختلف استرالیا تغییر خواهد کرد. زمان و شکوری - - 2010 نیز با استفاده از مدل رگرسیون فازی به پیشبینی اوج تقاضای برق در ایران پرداختند.
پارامترهای اقلیمی مورداستفاده در پژوهش آنان، شامل دما و رطوبت نسبی بوده است. آنان دو مدل رگرسیون فازی را بهطور مجزا، برای تابستان و زمستان طراحی کردند. گزارش علمی کمیسیون اروپا نشان می دهد بر اثر پدیده گرمایش جهانی نیاز به انرژی الکتریکی برای گرمایش در شمال اروپا حدود 20 درصد کاهش یافته است، اما در جنوب آن نیاز انرژی الکتریکی بهمیزان 20 درصد برای مقاصد سرمایش افزایش خواهد یافت
ازجمله این پژوهشها در داخل کشور، میتوان به بررسی روشن و همکاران - 2012 - اشاره کرد. وی در مطالعه خود بهمنظور تخمین دورنمای انرژی مورد استفاده برای گرمایش و سرمایش سکونتگاههای انسانی در شمال غرب کشور پرداخت. وی برای شبیهسازی مقادیر درجه روز، از مدل گردش کلی HadCM3 و سناریوی A1 استفاده کرد.
با توجه به تاثیرپذیری مصرف برق از میانگین دما و لزوم آگاهی وزارت نیرو از پیش بینی برق مصرفی مورد نیاز برای برنامهریزیهای کلان، در این پژوهش داده های دمای سه مدل گردش عمومی HadCM3،NCCCSN وMPEH5 تا سال 2100 ریزمقیاس شدند و سپس بر اساس افزایش دمای شبیهسازی شده، چشمانداز میزان برق مصرفی مورد نیاز کشور برآورد گردید.
دادهها و روشها
در این پژوهش از داده های مشاهداتی دمای 13 ایستگاه هواشناسی در کل کشور که دارای آمار بدون نقص از سال 1961 تا 2009 باتوزیع جغرافیایی نسبتاً متوازن و برونداد ریزمقیاس شده دمای سه مدل گردش کلی عمومی HadCM3، NCCCSNوMPEH5 ، استفاده شد.
در پژوهش حاضر، از سه سناریوی A1B، B1 و A2 استفاده شد.مشخصات جغرافیایی ایستگاههای هواشناسی مورد استفاده در جدول 1 نشان داده شده است. در ابتدا ارتباط بین میانگینهای پنجساله برق تولیدی و دمای کشور بر اساس آمار سازمان هواشناسی و شرکت برق کشور بررسی شد. در شکل 1، ارتباط بین مقادیر نرمالشده دو متغیر یادشده بر اساس مدل رگرسیون خطی یکمتغیره نشان داده شده است. همبستگی بین میانگین دمای کشور و برق مصرفی 0/72 و در سطح اعتماد 0/05 معنادار است. شکل مذکور نشان میدهد که بین میانگین پنجساله استاندارد شده برق تولیدی و دمای کشور تناظر یکبهیک وجود دارد.
جدول-1 مشخصات ایستگاههای هواشناسی کشور برای محاسبه میانگین دمای کشور
شکل-1 سری زمانی میانگینهای استانداردشده پنجساله دما و برق کشور در دوره 1346-1389
معادله خط انرژی برق مصرفی کشور بر اساس متغیر مستقل دما بهصورت زیر است.
که در آن E و Tavg بهترتیب انرژی برق مصرفی و دمای نرمالیزهشده کشور بهصورت میانگینهای پنجساله است. بر اساس معادله 1، برق مصرفی کشور در دوره مشاهداتی 1346-1389 شبیهسازی شد. ارتباط بین میانگین پنجساله مشاهداتی برق تولیدی و مدلشده بر اساس میانگین 5ساله دما در دوره 1346-1389 محاسبه شد. خطای مدل سازی 6/1 درصد برآورد گردید
