بازآرایی شبکه برق ایران
در ایران نیروگاههای بادی عمدتا به صورت اتصال مستقیم به شبکه برق فعالیت میکنند و هنوز استفاده از ژنراتورهای دوسو تغذیه یا تجهیزات پیشرفته انتقال و کنترل جریان برق مرسوم نیست. نیروگاههای خورشیدی نیز معمولا بدون ذخیرهساز به شبکه وصل میشوند و توان تولیدی آنها در طول ساعات شبانهروز تغییر میکند، بنابراین امکان تزریق ثابت به شبکه وجود ندارد. در شرایطی که شبکه برق به ثبات و قابلیت پیشبینی نیاز دارد، این نوسانات میتواند بار شبکه را تحت فشار قرار دهد. یکی از راهکارهای شناختهشده، استفاده از باتریها و ذخیرهسازهای انرژی است تا انرژی تولیدی در طول روز ذخیره شده و در زمان مناسب به شبکه تزریق شود. با این حال، نصب و بهرهبرداری از ذخیرهسازهای بزرگ هزینه زیادی بر نیروگاهها تحمیل میکند و در ایران هنوز به صورت گسترده اجرایی نشده است. مطالعات دانشگاهی نشان دادهاند که این سیستمها میتوانند در تثبیت تولید و کمک به کنترل فرکانس شبکه موثر باشند، اما اجرای عملی آنها نیازمند زیرساختها و سیاستهای هماهنگ است.
ورود خودروهای برقی و فناوری Vehicle-to-Grid (خودرو به شبکه) نمونهای از تلاش برای استفاده از منابع پراکنده به عنوان ذخیرهساز انرژی است. در این سیستم، خودروهای برقی با شارژرهای قابل برنامهریزی به شبکه متصل میشوند و انرژی ذخیرهشده در باتری آنها در ساعات پیک مصرف مورد استفاده قرار میگیرد. این رویکرد امکان میدهد خودروها صبح با شارژ کامل از خانه خارج شوند و پس از بازگشت به محل کار یا پارکینگ عمومی، به شارژر متصل شوند. در ساعتهایی که مصرف شبکه در اوج است، انرژی ذخیرهشده در باتریها میتواند برای تامین شبکه و تثبیت فرکانس مورد استفاده قرار گیرد.
این مدل استفاده چند مزیت دارد. انرژی تولیدی نیروگاههای خورشیدی در طول روز به شکل موثری مورد بهرهبرداری قرار میگیرد، ذخیرهسازی پراکنده انرژی در باتری خودروها امکان جبران کمبود توان در ساعات اوج را فراهم میکند و میتوان این سیستم را با منابع بادی شبانه ترکیب کرد تا انرژی تولید شده در طول شب برای شارژ باتریها استفاده شود و در ساعات مصرف بالا به شبکه بازگردد. تحقق این مدل نیازمند زیرساختهای گسترده، ایستگاههای شارژ هوشمند و سیاستهای تشویقی است. تعرفه پایین برای شارژ خودرو در طول شب و ایجاد ایستگاههای شارژ عمومی و خصوصی میتواند انگیزه لازم را برای استفاده از این فناوریها فراهم کند و همزمان بار شبکه را کاهش دهد. یکی دیگر از رویکردهای مورد بررسی، نیروگاههای مجازی است.
در این مدل، بدون احداث واحد جدید، منابع پراکنده انرژی تجدیدپذیر در سطح یک منطقه یا کشور به شکل هماهنگ وارد مدار میشوند. این نیروگاهها میتوانند کمبود توان در ساعات پیک را جبران کنند و نقش مهمی در تثبیت فرکانس شبکه ایفا نمایند. ترکیب نیروگاههای مجازی با خودروهای برقی و ذخیرهسازهای پراکنده باعث میشود منابع پراکنده به شکل بهینه مدیریت شوند و انعطافپذیری شبکه افزایش یابد.
کنترل فرکانس شبکه برق به طور مستقیم با مصرف توان فعال مرتبط است. در نیروگاههای سنتی، بخشی از ظرفیت تحت عنوان ظرفیت رزرو چرخان نگه داشته میشود تا در صورت افزایش ناگهانی مصرف، شبکه بتواند پاسخ دهد. در ایران، کنترل فرکانس عمدتا بر عهده نیروگاههای برقآبی بوده است، اما محدودیت منابع آب و کاهش ظرفیت تولید باعث شده این نیروگاهها نتوانند نقش پیشین خود را کامل ایفا کنند و شبکه مجبور به استفاده از سایر منابع، از جمله نیروگاههای حرارتی و انرژیهای تجدیدپذیر شود.
استفاده از ذخیرهسازهای پراکنده و خودروهای برقی میتواند نقش مهمی در تثبیت فرکانس ایفا کند. به این ترتیب، شبکه میتواند از ظرفیت موجود انرژیهای تجدیدپذیر و باتریهای پراکنده برای تامین انرژی در پیک مصرف و کنترل فرکانس استفاده کند، بدون اینکه نیاز به افزایش ظرفیت نیروگاههای سنتی باشد.
مدیریت بار پاسخگوی ابزار دیگری است که به کاهش فشار روی شبکه کمک میکند. این سیستم شامل کنترل هوشمند مصرف تجهیزات پرمصرف در ساختمانهای اداری و مسکونی است. یخچالها، کولرها و سیستمهای گرمایشی و سرمایشی میتوانند تحت برنامهریزی هوشمند و با تعامل با شبکه، مصرف خود را کاهش دهند. این کاهش مصرف میتواند به صورت داوطلبانه یا کنترل از راه دور توسط شرکت توزیع برق انجام شود و بار شبکه در ساعات اوج کاهش یابد. اجرای این سیستم نیازمند زیرساختهای ارتباطی، کنتورهای هوشمند و سیستمهای کنترلی است که در ایران هنوز به شکل گسترده وجود ندارد. با وجود محدودیتهای زیرساختی، خودروهای برقی و سیستمهای ذخیرهساز پراکنده میتوانند به تعادل شبکه کمک کنند. برای مثال، خودروهای برقی در ساعات ظهر میتوانند انرژی ذخیره شده در باتریها را به شبکه تزریق کنند و پس از بازگشت به خانه، دوباره با شارژ هوشمند، انرژی مورد نیاز برای پیک عصرگاهی را تامین کنند. ایستگاههای شارژ باید قابلیت تعامل دو طرفه با شبکه داشته باشند تا انرژی را دریافت یا تزریق کنند و این تعامل به شکل دقیق برنامهریزی شود. به موازات خودروهای برقی، فناوری مدیریت بار در ساختمانها نیز نقش موثری دارد.
سیستمهای هوشمند میتوانند تجهیزات پرمصرف را کنترل کنند و مصرف را به گونهای کاهش دهند که تاثیر منفی بر رفاه کاربران نداشته باشد. این اقدامات امکان استفاده بهینه از انرژیهای تجدیدپذیر و کاهش نوسانات شبکه را فراهم میکند و از فشار اضافی بر نیروگاههای حرارتی میکاهد. مسائل اقتصادی و زیرساختی در این زمینه نیز اهمیت دارد. افزایش خودروهای برقی بدون زیرساخت V۲G صرفا بار شبکه را افزایش میدهد، هرچند مصرف سوختهای فسیلی کاهش مییابد و آلودگی محیطی کاهش پیدا میکند. هزینههای انتقال انرژی نیز یکی دیگر از دغدغهها است. نیروگاههای کوچک خورشیدی و بادی که در نقاط مختلف کشور احداث میشوند، انرژی تولیدی خود را به مشترکانی در سایر مناطق میفرستند. در حال حاضر هزینه انتقال از تولیدکننده دریافت نمیشود تا سرمایهگذاری در نیروگاهها تشویق شود، اما این مسأله در بلندمدت میتواند بر پایداری اقتصادی نیروگاهها اثرگذار باشد.
ادغام نیروگاههای خورشیدی و بادی با ذخیرهسازها، خودروهای برقی و مدیریت بار میتواند شبکه برق ایران را انعطافپذیرتر کند و پایداری فرکانس را تضمین نماید. سیاستهای تشویقی مناسب، توسعه ایستگاههای شارژ هوشمند، نصب ذخیرهسازهای پراکنده و گسترش سیستمهای مدیریت بار از جمله اقدامات ضروری برای بهرهبرداری کامل از انرژیهای تجدیدپذیر هستند. تجربه کشورهای پیشرفته نشان داده است که ادغام فناوریهای نوین و منابع تجدیدپذیر شبکه برق را پایدار، انعطافپذیر و قابل اعتماد میکند و همزمان مصرف سوخت فسیلی و انتشار آلایندهها کاهش مییابد.
بنابراین، توسعه زیرساختهای V۲G، ذخیرهسازهای پراکنده و سیستمهای هوشمند کنترل مصرف نه تنها به شبکه کمک میکند، بلکه امکان بهرهبرداری کامل از ظرفیت انرژیهای تجدیدپذیر را فراهم میآورد و مسیر حرکت ایران به سمت سیستم انرژی کارآمد را هموار میکند. این مسیر مستلزم هماهنگی سیاستگذاران، شرکتهای برق و کاربران نهایی است. شروع برنامهریزی بلندمدت از همین امروز میتواند زمینه را برای استفاده موثر از انرژیهای خورشیدی، بادی و خودروهای برقی فراهم کند و شبکه را در برابر نوسانات مصرف و کمبود منابع انعطافپذیر سازد. در طولانیمدت، این اقدامات میتوانند ضمن کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی، فشار روی نیروگاههای سنتی را کاهش داده و امکان بهرهبرداری پایدار از منابع انرژی تجدیدپذیر را به حداکثر برسانند.
* کارشناس حوزه برق
