مرکز پژوهشهای مجلس مسیر ۶ مرحلهای ادغام تجدیدپذیرها را در شبکه برق بررسی کرد
سقف طلایی توسعه انرژی خورشیدی
نتایج شاخص «ظرفیت اعتباری» که میزان اثر واقعی ظرفیت نصبشده نیروگاههای خورشیدی را در کاهش تقاضای اوج و ناترازی شبکه اندازهگیری میکند، نشان میدهد که توسعه نیروگاههای خورشیدی تا حدود ۲۰ هزار مگاوات بیشترین کارآیی را در کاهش ناترازی دارد و پس از آن، افزایش ظرفیت نصب، اثر متناسبی بر کاهش میزان و ساعات ناترازی شبکه نخواهد داشت.
ﻗﺎﺑﻠﻴﺖﻫﺎى ﺷﺒﻜﻪ ﺑﺮق و ﻣﻴﺰان اﻧﻌﻄﺎفﭘﺬﻳﺮى
اﻳﺮان از ﻇﺮﻓﻴﺖ ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻬﻲ ﺑﺮاى ﺗﻮﺳﻌﻪ اﻧﺮژىﻫﺎى ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ، ﺑﻪوﻳﮋه اﻧﺮژى ﺧﻮرﺷﻴﺪى و ﺑﺎدى، ﺑﺮﺧﻮردار اﺳﺖ. ﺑﺮ اﺳﺎس ﺑﺮآوردﻫﺎى ﺳﺎزﻣﺎن اﻧﺮژىﻫﺎى ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ و ﺑﻬﺮهورى اﻧﺮژى ﺑﺮق (ﺳﺎﺗﺒﺎ)، ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﺗﻮﺳﻌﻪ ﻧﻴﺮوﮔﺎهﻫﺎى ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ در ﻛﺸﻮر ﺣﺪود ۱۲۴ﻫﺰار ﻣﮕﺎوات ﺑﺮآورد ﻣﻲﺷﻮد ﻛﻪ از اﻳﻦ ﻣﻴﺰان، ۷۱ ﻫﺰار ﻣﮕﺎوات ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ اﻧﺮژى ﺧﻮرﺷﻴﺪى و ۴۹ ﻫﺰار ﻣﮕﺎوات ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ اﻧﺮژى ﺑﺎدى اﺳﺖ. اﻳﻦ ﻇﺮﻓﻴﺖ، ﺗﻮﺳﻌﻪ اﻧﺮژىﻫﺎى ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ را ﺑﻪ ﻳﻜﻲ از ﻣﻬﻢﺗﺮﻳﻦ ﮔﺰﻳﻨﻪﻫﺎى اﻓﺰاﻳﺶ اﻣﻨﻴﺖ اﻧﺮژى، ﻛﺎﻫﺶ ﻧﺎﺗﺮازى ﺑﺮق و ﺗﻨﻮعﺑﺨﺸﻲ ﺑﻪ ﺳﺒﺪ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺑﺮق ﻛﺸﻮر ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻛﺮده اﺳﺖ. ﺑﺎ اﻳﻦ ﺣﺎل، ﺗﻮﺳﻌﻪ ﻧﻴﺮوﮔﺎهﻫﺎى ﺧﻮرﺷﻴﺪى و ﺑﺎدى ﺻﺮﻓا ﺗﺎﺑﻊ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻃﺒﻴﻌﻲ ﻧﻴﺴﺖ. ﻣﺎﻫﻴﺖ ﻣﺘﻨﺎوب اﻳﻦ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺳﺒﺐ ﻣﻲﺷﻮد ﻛﻪ اﻓﺰاﻳﺶ ﻇﺮﻓﻴﺖ ﻧﺼﺐﺷﺪه، ﺑﺪون ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖﻫﺎى ﺷﺒﻜﻪ ﺑﺮق و ﻣﻴﺰان اﻧﻌﻄﺎفﭘﺬﻳﺮى آن، اﻟﺰاما ﺑﻪ ﻛﺎﻫﺶ ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ ﻧﺎﺗﺮازى ﻣﻨﺠﺮ ﻧﺸﻮد و ﭘﺲ از ﻋﺒﻮر از ﻳﻚ ﺳﻄﺢ ﻣﺸﺨﺺ، اﺛﺮﺑﺨﺸﻲ ﺗﻮﺳﻌﻪ ﻇﺮﻓﻴﺖ ﻛﺎﻫﺶ ﻳﺎﺑﺪ. ازاﻳﻦرو، ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺑﻬﻴﻨﻪ ﺗﻮﺳﻌﻪ اﻧﺮژى ﺧﻮرﺷﻴﺪى ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ ﺑﺎ ﺷﺮاﻳﻂ ﺷﺒﻜﻪ ﺑﺮق ﻛﺸﻮر، ﻳﻜﻲ از اﻟﺰاﻣﺎت اﺻﻠﻲ سیاستگذاری و ﺑﺮﻧﺎﻣﻪرﻳﺰى در اﻳﻦ ﺣﻮزه ﻣﺤﺴﻮب ﻣﻲﺷﻮد.
۶ مرحله ادﻏﺎم ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ درشبکه ﺑﺮق
اﻓﺰاﻳﺶ اﻫﻤﻴﺖ ﻣﻨﺎﺑﻊ اﻧﺮژى ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ و ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻣﺮﺗﺒﻂ ﺑﺎ ادﻏﺎم آن، از ﻣﻬﻢﺗﺮﻳﻦ ﻋﻮاﻣﻞ ﭘﻴﺶﺑﺮﻧﺪه ﮔﺬار ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﺮق در ﺳﻄﺢ ﺟﻬﺎﻧﻲ اﺳﺖ. ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﻬﻢ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ ﺧﻮرﺷﻴﺪى و ﺑﺎدى، رﻓﺘﺎر ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺑﺮق در ﺷﺒﻜﻪ دﭼﺎر ﻧﻮﺳﺎﻧﺎت ﺑﻴﺸﺘﺮى ﻣﻲﺷﻮد و ﺑﻪدﻧﺒﺎل آن ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺗﻮﻟﻴﺪ در ﺳﺎﻋﺎت ﻣﺨﺘﻠﻒ روز ﻗﺎﺑﻞ اﺗﻜﺎ ﻧﻴﺴﺖ. در اﻳﻦ ﺷﺮاﻳﻂ، ﺷـﺒﻜﻪ ﻧﻴﺎزﻣﻨﺪ اﻧﻌﻄﺎفﭘﺬﻳﺮى ﺑﺎﻻﺗﺮ ﺑﺮاى ﺟﺒﺮان ﺳﺮﻳﻊ ﻛﻤﺒﻮد ﻳﺎ اﺿﺎﻓﻪ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد. ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ ﻣﻨﻈﻮر ﺑﻪدﻟﻴﻞ ﻣﺎﻫﻴﺖ اﻳﻦ ﻣﻨﺎﺑﻊ، ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﻬﻢ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺑﺮق از اﻳﻦ ﻧﻮع ﻣﻨﺎﺑﻊ، ﻛﻨﺘﺮل ﻓﺮﻛﺎﻧﺲ و ﭘﺎﻳﺪارى ﺳﻴﺴﺘﻢ ﭘﻴﭽﻴﺪهﺗﺮ ﻣﻲﺷﻮد و ﺿﺮورت اﺳﺘﻔﺎده از ذﺧﻴﺮهﺳﺎزﻫﺎ، ﺧﻄﻮط اﻧﺘﻘﺎل ﺟﺪﻳﺪ و ﺳﻴﺴﺘﻢﻫﺎى ﻛﻨﺘﺮﻟﻲ ﭘﻴﺸﺮﻓﺘﻪﺗﺮ ﺑﻴﺸﺘﺮ اﺣﺴﺎس ﻣﻲﺷﻮد. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ، ﺑﺎ رﺷﺪ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ، اﻟﮕﻮى ﺑﻬﺮهﺑﺮدارى از ﻧﻴﺮوﮔﺎهﻫﺎى ﺳﻨﺘﻲ ﻧﻴﺰ ﺑﻪﺻﻮرت ﻃﺒﻴﻌﻲ ﺑﺎﻳﺪ ﺗﻐﻴﻴﺮ کند.
ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ اﻳﻦ ﻋﻮاﻣﻞ ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ ﻛﻪ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﻬﻢ ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮﻫﺎ، ﺷﺒﻜﻪ ﺑﺮق ﺑﺎﻳﺪ ﺑﻪﺻﻮرت ﻣﺮﺣﻠﻪاى ﺑﺮاى ﺟﺬب و ﻣﺪﻳﺮﻳﺖ آن ﻣﻨﺎﺑﻊ آﻣﺎده ﺷﻮد. آژاﻧﺲ ﺑﻴﻦاﻟﻤﻠﻠﻲ اﻧﺮژى (IEA) یک دﺳﺘﻪﺑﻨﺪى ﻣﺮﺣﻠﻪاى اراﺋﻪ ﻛﺮده اﺳﺖ ﺗﺎ تاﺛﻴﺮ در ﺣﺎل ﺗﺤﻮل ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ ﺑﺮ ﺳﻴﺴﺘﻢﻫﺎى ﺑﺮق و ﻣﺴﺎئل ﻣﺮﺗﺒﻂ ﺑﺎ ادﻏﺎم آﻧﻬﺎ را ﻧﺸﺎن دﻫﺪ. ادﻏﺎم ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ را ﻣﻲﺗﻮان در ۶ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﻣﺨﺘﻠﻒ دﺳﺘﻪﺑﻨﺪى ﻛﺮد. اﻳﻦ ﭼﺎرﭼﻮب ﻣﻲﺗﻮاﻧﺪ ﺑﺮاى اوﻟﻮﻳﺖﺑﻨﺪى اﻗﺪاﻣﺎت ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺟﻬﺖ ﺣﻤﺎﻳﺖ از اﻧﻌﻄﺎفﭘﺬﻳﺮى ﺳﻴﺴﺘﻢ، ﺷﻨﺎﺳﺎﻳﻲ ﭼﺎﻟﺶﻫﺎى ﻣﺮﺗﺒﻂ و اﺟﺮاى اﻗﺪاﻣﺎت ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮاى ﭘﺸﺘﻴﺒﺎﻧﻲ از ادﻏﺎم ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ در ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﺮق اﺳﺘﻔﺎده ﺷﻮد. ﻧﻜﺘﻪ ﻣﻬﻢ اﻳﻦ اﺳﺖ ﻛﻪ اﻳﻦ ﻓﺎزﻫﺎ ﺻﺮفا ﺑﺮاﺳﺎس ﺳـﻬﻢ ﻋﺪدى ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ در ﺷﺒﻜﻪ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻧﻤﻲﺷﻮﻧﺪ، ﺑﻠﻜﻪ ﺑﺮاﺳﺎس ﻣﺎﻫﻴﺖ ﭼﺎﻟﺶﻫﺎ و ﻣﺴﺎئل ادﻏﺎم اﻳﻦ ﻣﻨﺎﺑﻊ در ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﺮق دﺳﺘﻪﺑﻨﺪى ﺷﺪهاﻧﺪ.
فاز نخست این برنامه، در ابتدای مسیر، اثر قابلتوجهی بر شبکه برق ندارد و توسعه تولید برق از منابع تجدیدپذیر عملا چالشی برای بهرهبرداری از شبکه ایجاد نمیکند. در فاز دوم، با افزایش تعداد نیروگاههای تجدیدپذیر و رشد تولید برق از این منابع، آثار آنها بر شبکه از سطح جزئی تا متوسط خواهد بود و انجام برخی تنظیمات محدود در بهرهبرداری و زمانبندی نیروگاهها برای حفظ پایداری کفایت میکند. در فاز سوم، سهم تولید برق تجدیدپذیر به اندازهای افزایش مییابد که الگوی بهرهبرداری از شبکه را تحتتاثیر قرار میدهد؛ ازاینرو، مدیریت شبکه مستلزم اصلاح رویههای عملیاتی، بهبود پیشبینی تولید، افزایش انعطافپذیری نیروگاههای متعارف و استفاده گستردهتر از ذخایر رزرو خواهد بود. در فاز چهارم، در برخی بازههای زمانی از یک ساعت تا چند روز، کل تقاضای برق میتواند از طریق منابع تجدیدپذیر تامین شود که این وضعیت، نوسانات بار خالص و تغییر جهت جریان برق را افزایش داده و نیازمند تغییرات اساسیتر در بهرهبرداری، کنترل شبکه و هماهنگی منطقهای است. در فاز پنجم، در بازههای زمانی چند روزه تا چند هفته، تولید برق از منابع تجدیدپذیر ممکن است از میزان تقاضای شبکه فراتر رود و مازاد تولید ایجاد شود؛ در چنین شرایطی، حفظ پایداری تامین برق، مدیریت محدودسازی تولید و هماهنگی با سایر منابع انرژی اهمیت مییابد. در نهایت، در فاز ششم و در مقیاس فصلی یا سالانه، احتمال شکلگیری مازاد تولید برق از منابع تجدیدپذیر وجود دارد که بهرهگیری از راهکارهایی همچون ذخیرهسازی فصلی، استفاده از حاملهای انرژی مانند هیدروژن و سایر فناوریهای بلندمدت را برای تضمین تامین پایدار برق ضروری میسازد.
جایگاه اﻳﺮان در ﻓﺎزﻫﺎی ادﻏﺎم ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺗﺠﺪﻳﺪﭘﺬﻳﺮ
ایران یکی از بزرگترین شبکههای برق خاورمیانه را در اختیار دارد و بخش عمده برق کشور همچنان در نیروگاههای گازی و سیکل ترکیبی تولید میشود. با این حال، سهم انرژیهای تجدیدپذیر، بهویژه خورشیدی و بادی، همچنان بسیار محدود است. در سال ۱۴۰۳ تنها حدود ۰.۶ درصد از تولید سالانه ۳۹۶ تراواتساعت برق کشور از منابع تجدیدپذیر تامین شد؛ رقمی که در مقایسه با کشورهایی مانند آلمان با سهم ۵۲.۷ درصدی، بریتانیا با ۴۸.۷ درصد و حتی ترکیه با ۲۴.۷درصد، فاصله چشمگیری را نشان میدهد. با اتکا به وضعیت شبکه برق ایران در سال ۱۴۰۳ و چارچوب مراحل نفوذ انرژیهای تجدیدپذیر، میتوان برآوردی از ظرفیت موردنیاز برای ورود به هر مرحله از توسعه ارائه کرد.
یکی از شاخصهای کلیدی در این زمینه «ظرفیت اعتباری» است؛ معیاری که نشان میدهد چه میزان از ظرفیت نصبشده نیروگاههای خورشیدی و بادی در زمان اوج مصرف، بهطور واقعی به کاهش فشار بر شبکه کمک میکند. این شاخص بیانگر آن است که توسعه نیروگاههای خورشیدی تنها تا سطح مشخصی بیشترین اثر را بر کاهش ناترازی برق دارد و پس از آن، با افت ظرفیت اعتباری، بازده توسعه این نیروگاهها در کاهش کمبود برق بهتدریج کاهش مییابد.
در ظرفیتهای پایین، عملکرد نیروگاههای خورشیدی قابلتوجه است. بهگونهای که نصب تنها یک گیگاوات ظرفیت خورشیدی، ظرفیت اعتباری حدود ۳۹ درصدی ایجاد میکند؛ یعنی میتواند حدود ۳۹۰ مگاوات از متوسط ناترازی برق کشور را جبران کند. با افزایش ظرفیت خورشیدی به ۱۰.۷ گیگاوات، معادل پایان فاز نخست توسعه، ظرفیت اعتباری به حدود ۲۷ درصد کاهش مییابد، اما همچنان نزدیک به ۲.۹ گیگاوات از ناترازی متوسط شبکه را پوشش میدهد. در پایان فاز دوم و با رسیدن ظرفیت نصبشده به حدود ۲۱.۴ گیگاوات، ظرفیت اعتباری به حدود ۱۶ درصد میرسد و بهطور متوسط ۳.۴ گیگاوات از کمبود توان شبکه را جبران میکند.
پس از این نقطه، روند ظرفیت اعتباری نزولی میشود. دلیل این موضوع آن است که با توسعه گسترده نیروگاههای خورشیدی، بخش عمده بار اوج روزانه پوشش داده میشود و کمبود باقیمانده عمدتا به ساعات شب یا زمانهایی مربوط است که تابش خورشید وجود ندارد. بنابراین افزایش بیشتر ظرفیت خورشیدی، تاثیر محسوسی بر کاهش ساعات ناترازی شبکه نخواهد داشت.
بر این اساس، نیروگاههای خورشیدی در ساعات مختلف روز نقش متفاوتی در جبران کسری برق ایفا میکنند؛ در برخی ساعات سهم آنها چشمگیر و در برخی دیگر ناچیز است. از اینرو، توسعه انرژی خورشیدی بهتنهایی قادر به رفع کامل ناترازی شبکه نیست و برای تامین پایدار برق، استفاده از منابع انعطافپذیر مکمل مانند نیروگاههای برقآبی یا سامانههای ذخیرهسازی انرژی ضروری خواهد بود.
نیروگاههای خورشیدی به دلیل وابستگی به شرایط جوی و میزان تابش، با نوسان ذاتی در تولید برق مواجه هستند. در مقابل، نیروگاههای برقآبی به دلیل امکان ذخیره آب در مخازن و قابلیت تنظیم سریع تولید، بهترین گزینه برای جبران این نوسانات به شمار میروند. مدیریت هماهنگ این دو منبع میتواند پایداری شبکه را افزایش دهد، بهرهوری تولید برق را بهبود بخشد و وابستگی به سوختهای فسیلی را کاهش دهد.
در چنین الگویی، برق خورشیدی در ساعات روز جایگزین بخشی از تولید نیروگاههای برقآبی میشود و آب ذخیرهشده در سدها برای ساعات شب و دورههای اوج ناترازی مورد استفاده قرار میگیرد. در نتیجه، با مدیریت یکپارچه تولید نیروگاههای خورشیدی و برقآبی و بهرهبرداری بهینه از منابع آبی، میتوان ساعات خاموشی را بهطور قابلتوجهی کاهش داد و تابآوری شبکه برق کشور را افزایش بخشید.
جمعبندی نهایی
از ﻫﺮ ﺳﻪ ﻣﻨﻈﺮ ﻇﺮﻓﻴﺖ اﻋﺘﺒﺎرى، ﻛﺎﻫﺶ اﻧﺮژى تامین ﻧﺸﺪه در ﺳﺎﻋﺎت ﻧﺎﺗﺮازى و ﻛﺎﻫﺶ ﺳﺎﻋﺎت ﺧﺎﻣﻮﺷﻲ ﺑﺮاى ﺷﺒﻜﻪ و ﺗﺮﻛﻴﺐ آن ﺑﺎ برق آبی، ﻣﻴﺰان ﺗﻮﺳﻌﻪ ﻧﻴﺮوﮔﺎهﻫﺎى ﺧﻮرﺷﻴﺪى ﺗﺎ ﺣﺪود ٢٠ﮔﻴﮕﺎوات ﻣﻔﻴﺪ ﺑﻮده، و ﻓﺮاﺗﺮ از اﻳﻦ ﻣﻘﺪار، ﻧﻤﻲﺗﻮاﻧﺪ ﺑﺮ ﺟﻨﺒﻪﻫﺎى ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻴﺰان و ﺳﺎﻋﺎت ﻛﺴﺮى ﺑﺮق اﺛﺮﮔﺬار ﺑﺎﺷﺪ. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﺮاﺳﺎس ﻓﺎزﺑﻨﺪى ۶گانه آژاﻧﺲ ﺑﻴﻦاﻟﻤﻠﻠﻲ اﻧﺮژى، ﺗﻮﺳﻌﻪ ﺧﻮرﺷﻴﺪى ﺗﺎ ﺣﺪود ٢٠ ﮔﻴﮕﺎوات ﭼﺎﻟﺶ ﺟﺪى ﻳﺎ ﻧﻴﺎز ﺑﻪ اﺻﻼﺣﺎت اﺳﺎﺳﻲ در ﺷﺒﻜﻪ اﻳﺠﺎد ﻧﻤﻲﻛﻨﺪ و ﺑﺎ ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻓﻌﻠﻲ ﻗﺎﺑﻞ اﺟﺮا اﺳﺖ. با توجه به رشد سالانه تقاضای برق، پیشنهاد میشود ظرفیت نیروگاههای خورشیدی کشور در گام نخست بین ۲۰ تا ۲۵ هزار مگاوات افزایش یابد. در عین حال، برای افزایش اثربخشی این ظرفیت در کاهش ناترازی شبکه، توسعه انرژی خورشیدی باید با بهرهبرداری انعطافپذیر و بهینه از نیروگاههای برقآبی همراه شود تا نوسانات ذاتی تولید برق خورشیدی جبران شود.
بر این اساس، مهمترین پیشنهادها شامل توسعه مرحلهای انرژیهای تجدیدپذیر، ارتقای سامانههای پیشبینی تولید و مدیریت هوشمند شبکه، بهرهگیری حداکثری از ظرفیت نیروگاههای برقآبی بهعنوان منبع انعطافپذیر و در نهایت، برنامهریزی بلندمدت برای ورود به مراحل پیشرفتهتر گذار انرژی است. این برنامهها توسعه زیرساختهای ذخیرهسازی فصلی انرژی و استفاده از سوختهای مصنوعی، بهویژه هیدروژن، را برای مدیریت دورههای کمبود یا مازاد تولید برق نیز در بر میگیرد.
