شرکت سهامی مدیریت تولید، انتقال و توزیع نیروی برق ایران
عملکرد سالیانه > تغییرات و پیش بینی بار

تغييرات بار مصرفي


 سال 1388 مجموعه صنعت برق با ادامه مديريت مصرف در بخش هاي گوناگون موفق به مهار رشد مصرف در پيک گرديد و با مديريت مناسب مخازن سدها و استفاده حد اکثر از توليد حرارتي با کمترين ميزان کمبود از تابستان و زمستان گذر کرد. نمودار شماره 16منحني بار انرژي مصرفي ساعت به ساعت و مقدار توان پيک روز حداکثر سال ، در تاريخ 31/05/88 را نشان مي دهد.

 

 روند تغييرات پيک و انرژي سالانه از سال 1370 تا 1388 در نمودارهاي (17) و (18) نشان داده شده است. در 19 سال گذشته متوسط نرخ رشد براي پيک 5/7 درصد و براي انرژي مصرفي ساليانه 8/7 درصد بوده است.


 نسبت به سال قبل پيک2/0 درصد و انرژي 6/2 درصد رشد كرده است .


 اگرچه پيک لحظه اي از عوامل گوناگون تأثير مي پذيرد ليکن کاهش رشد مصرف انرژي نيز مشهود مي باشد .


 در 3 سال اخير روند رشد پيک ملايم تر از رشد انرژي بوده و اين موضوع باعث افزايش ضريب بار شبکه و در نتيجه افزايش بهره وري شبکه برق گرديده است.


 نمودار شماره (19) روند پيک هفتگي بار مجموع شرکتهاي برق منطقه اي را نشان مي دهد. با توجه به اقليم گرم کشور، استفاده روزافزون برق درسرماسازها باعث افزايش بار تابستاني مي شود. در زمستان از سوخت غالب گاز طبيعي براي گرماسازها استفاده مي گردد و اثر چنداني بر مصرف برق نمي گذارد.


 

عوامل موثر بر بار


 مصرف کنندگان به صورت تصادفي و با الگوهاي رفتاري خاص به شبکه برق متصل مي گردند . همزماني فصلي در مدار آمدن سرماسازها يا گرماسازها و همزماني انواع مصارف خانگي ، روشنايي ، عمومي ، ساير مصارف ، کشاورزي و صنعتي، رفتار تناوبي بار را شکل مي دهند .بار يک مفهوم کلي بوده و شامل انرژي ، توان اکتيو و راکتيو و جريان مي باشد که بر حسب کاربرد اقلام آن در صنعت برق جمع آوري مي گردد. از اين ميان ، انرژي اکتيو و توان پيک کاربرد بيشتري دارند.انواع مصرف کنندگان از پارامترهاي مختلف تأثير مي پذيرند. در افق کوتاه مدت تغييرات مصرف بيشتر وابسته به مقادير گذشته خود مي باشد و پارامترهاي محيطي مانند دما ، رطوبت ، پوشش ابر و سرعت باد و همچنين عامل زمان مانند ساعت ، روز هفته ، ماه رمضان و تعطيلات جشن و عزا و مناسبتهاي خاص مانند لحظه تحويل سال بر بار تأثير بيشتري مي گذارند. زمان پخش برنامه هاي پر بيننده از تلويزيون نيز پارامترمؤثري مي باشد.


 در افق بلند مدت پارامترهاي اقتصادي و جمعيتي تأثير بيشتري بر روند مصرف مي گذارند.


 شکل هاي مختلف سالانه ، هفتگي ، روزانه و تغييرات روند بار از تحليل اطلاعات گذشته مصرف بدست مي آيندو در پيش بيني ها مورد استفاده قرار مي گيرند .


 در نمودار (20) روند تغييرات ميان مدت پيک بار هفتگي مجموع شرکتهاي برق منطقه اي از سال 84 تا 88 ، متاثر از پارامترهاي دماي 3 شهر تهران ، اهواز و تبريز نشان داده شده است . با استفاده از روش سري زماني بار به دو مولفه جداگانه بار پايه متاثر از رشد بار سالانه و ديگري مولفه شکل بار ناشي از تغييرات فصلي متاثر از دماي سه شهر مدل گرديده و بار 52 هفته سال 1389 برآورد گرديده است.


تاثیر پارامترهای محیطی


 دما مهمترين پارامتر محيطي مؤثر بر بار مصرفي در کوتاه مدت مي باشد .فصل تابستان به دليل هجوم وسائل سرما ساز برقي و رواج استفاده از کولرهاي گازي اسپليت ميزان گراديان تابستاني نسبتاًٌ زياد بوده و ليکن در زمستان به دليل موقعيت جغرافيايي معتدل کشور و استفاده از گاز در وسايل گرماساز ميزان افزايش بار کم مي باشد . با توجه به شرايط اقليمي منطقه تحت پوشش مي توان از دماي يک يا چند نقطه استفاده نمود .


 بار کل شبکه سراسري بر اساس دماي سه شهر تهران ، اهواز ، تبريز به عنوان شاخص سه منطقه حرارتي معتدل، گرم و سرد تحليل گرديده و با توجه به ثقل بار مصرفي هر يک از مناطق مزبور ضرايب 6/0 ، 3/0 و 1/0 در تابستان و ضرايب 6/0 ، 1/0 ، 3/0 در زمستان به ترتيب براي دماي تهران ، اهواز و تبريز در نظر گرفته شده است . مطابق تحليل انجام گرفته در دماي مابين 14 تا 24 درجه سانتيگراد تأثير دما بر بار خنثي مي باشد . در تابستان در دماي مابين 25 تا 40 درجه ميزان گراديان افزايش بار به ازاي افزايش يک درجه دماي متوسط وزني معادل 600 مگاوات و در دماي بالاتر از 40 درجه به دليل اشباع سرماسازها کمتر از 350 مگاوات بر درجه سانتيگراد مي باشد. فصل زمستان در دماي کمتر از 13 درجه سانتيگراد به ازاي کاهش يک درجه دما، متوسط وزني بار به ميزان 50 مگاوات افزايش مي يابد .


 تأثير رطوبت فصل تابستان باعث پديده شرجي شهرهاي ساحلي شده و دماي احساس شده بيشتر از دماي واقعي مي گردد .اين موضوع باعث مي شود که نياز به وسايل سرماساز افزون گردد .


 پوشش ابر در طول روز هاي زمستان باعث افزايش نياز به روشنايي برق بخصوص در ساعات اوليه و پاياني روز مي گردد . در روزهاي زمستاني با پوشش ابر کامل در سطح کشور ، تا 1350 مگاوات افزايش بار نسبت به روزهاي عادي ايجاد مي گردد.


 در سالهاي اخير سياست برقي نمودن چاههاي کشاورزي باعث افزايش مصارف بخش کشاورزي گرديده است و لذا ميزان وشدت بارش نيز به عنوان يک پارامتر محيطي مؤثر مورد توجه قرار گرفته است . در روزهاي باراني بار مصرف بعضي استانها به ميزان مؤثري کاهش مي يابد .


 از بين پارامترهاي محيطي فعلا تأثير ترکيب وزني دما اهميت بشتري دارد و تأثير پارامترهاي ديگر به دليل گستردگي شبکه سراسري و غير پارامتريک بودن متغير هاي وابسته به آنها ، تنها به صورت کلي و تقريبي قابل بررسي مي باشند .نمودارهاي (21)و (22) و (23) منحني بار کل سيستم ، بار منطقه معتدل و بار گرمسيري را نشان مي دهند .


 در تابستان پيک روزانه مناطق معتدل و سردسير در اوايل شب وحدود نيم ساعت پس از تاريک شدن هوا اتفاق مي افتد، در حاليکه پيک مناطق گرمسير بعد از ظهر يا ساعت پاياني شب واقع مي گردد. پيک بار کل شبکه به دليل بزرگ بودن ثقل مصرف مناطق معتدل هميشه در اوايل شب اتفاق افتاده است. در سال هاي اخير با رواج لامپ هاي کم مصرف و مديريت مصرف بخصوص در بخش خانگي و تجاري قله پيک سايش چشمگيري پيدا كرده است و احتمال جابجايي پيک ساليانه تابستان از سر شب به بعد از ظهر بسيار محتمل مي نمايد.


  تاثیر عامل زمان بر مصرف


 منحني مصرف براساس فعاليتهاي مختلف جامعه شکل مي گيرد . مي توان روزهاي مختلف هفته را به 4 گروه شنبه ، ميان هفته ، پنجشنبه ، جمعه تقسيم نمود . بار 6 ساعت بامداد روزهاي شنبه به دليل تعطيلي شيفت سوم صنايع کمتر از روزهاي ميان هفته است . مناسبتهاي مختلف جشن و عزا نيز تأثير جداگانه اي بر مصرف مي گذارند . بخصوص مناسبتهاي مذهبي که متاثر از تقويم قمري مي باشد . گردش 11 روزه مناسبتهاي مذهبي بر روي تقويم شمسي باعث ايجاد روزهاي خاص زيادي در دسته بندي منحني مصرف روزانه شبکه ايران شده است . ماه رمضان نيز شکل بار مخصوصي دارد بطوري که افزايش بار سحرگاهي تا 1300 مگاوات و کاهش پيک شبانگاهي تا 1.5 درصد را باعث مي گردد .


 حداقل بار مصرفي در روز سيزده فروردين اتفاق مي افتد و منحني مصرف روزهاي تاسوعا ، عاشورا و رحلت پيامبر در دسته حداقل مصارف قرار مي گيرند. نمودار (24) نمونه منحني بار روزهاي تابستاني هفته و مقايسه با چند روز خاص را که به نسبت پيک بار سال 1388 نرمال گرديده اند، نشان مي دهد.


 پخش برنامه هاي تلويزيوني پر بيننده نيز تأثير زيادي بر بار مصرفي مي گذارند . پخش مسابقه مهم ورزشي از تلويزيون در نيمه شب باعث افزايش بار حدود 500 مگاوات و پخش برنامه مشابه در هنگام پيک بار برعکس باعث کاهش حدود 200 مگاوات از نياز مصرف مي گردد . لحظه تحويل سال نو بر حسب زمان اتفاق باعث افزايش بار به ميزان 600 تا 1300 مگاوات مي گردد .



تاثیر تغییر ساعت تابستانی


تغيير ساعت تابستاني در کشورهاي واقع بر مدارهاي خارج از منطقه استوائي کره زمين ، از طريق کاهش زمان غروب آفتاب تا لحظه خوابيدن مردم باعث استفاده بيشتر از نور خورشيد و صرفه جوئي در مصرف انرژي مي گردد . بدين ترتيب کار روزانه يک ساعت زودتر آغاز و پايان مي يابد و چنانچه فعاليتهاي رسمي هماهنگ و منطبق با فلسفه تغيير ساعت باشد ؛ معادل انرژي مصارف روشنايي خانوارها در يک ساعت آخر شب با انرژي خورشيد در صبح زود مبادله مي گردد . از اين طريق حدود 1 درصد مصرف انرژي وپيک روزانه کاهش مي يابد .


از سال 1370 تا سال 1384 در ساعت 00 : 00 روز دوم فروردين ساعتها يکساعت به جلو و در ساعت 00 : 24 روز 30 شهريور ماه به وضعيت قبلي تغيير مي نمود . در سالهاي 1385 و 1386 تغيير ساعت تابستاني متوقف و بر طبق مصوبه مجلس شوراي اسلامي مقرر گرديد که از سال 1387 به روال سابق اجرا گردد. تحليل تأثير تغيير ساعت تابستاني به دليل تأثير جزيي 1 درصدي تحت الشعاع روند تغييرات رشد بار و اعوجاج منحني مصرف قرار مي گيرد و بخصوص تبيين آن در روزهاي دوم فروردين و 31 شهريور به دليل وضعيت خاص بار روزهاي مزبور پيچيده مي باشد.


مدیریت مصرف


 بااعمال مديريت مصرف در سال 1388 روند بهبود ضريب بار به سمت بهينه متمايل گشته و مديريت بار در بخشهاي مختلف مصرف اعم از خانگي ، کشاورزي ، صنعتي و ساير مصارف با جديت بيشتري اعمال گرديد . در بخش صنعتي شيفت مصارف قابل جابجايي از زمان پيک بار به زمان تعرفه کم مصرف حايز اهميت مي باشد. اين کار علاوه بر کاهش سرمايه گذاري لازم براي تامين ظرفيت توليد و انتقال شبکه باعث استفاده بهينه از تاسيسات موجود شبکه مي گردد. ضمن آنکه قيمت تعرفه پيک به مراتب گرانتر است و مديريت بار سود مناسبي را عايد مصرف کنندگان مي كند .


سه نمونه بار صنعتي بزرگ شبکه براي مصرف متوسط تابستان ، فولاد مبارکه ، فولاد اهواز و المهدي بندرعباس در نمودارهاي (30) ، (31) و (32) نشان داده شده است .


مصرف المهدي به دليل طبيعت خاص صنعت آلومينيم يکنواخت مي باشد وليکن در صنايع فولاد بر حسب موقعيت مکاني گرمسير يا معتدل صنايع فولاد اهواز و مبارکه به خوبي با اهداف مزبور وفق يافته اند. در منطقه خوزستان به دليل وقوع پيک بار در بعد از ظهر و مسايل افت ولتاژ و انتقال شبکه بار بعد از ظهر مديريت گرديده است در حاليکه در فولاد مبارکه بار پيک سر شب کاهش يافته است. مديريت بار از سوي صنايع مزبور بطور داوطلبانه صورت پذيرفته است و در معدود مواقع بدلبل نياز شبکه از سوي ديسپاچينگ در خواست کاهش مصرف اعمال شده است .


در آينده با نصب وسايل اندازه گيري مناسب و تجهيز مراکز ديسپاچينگ امکان مديريت بار خود خواسته صنايع بزرگ فراهم مي گردد و از طريق مديريت بار در تعامل با بازار برق امکان کاهش چشمگير پيک مصرف و افزايش ضريب بار شبکه وجود دارد.


نمودارهاي (25) تا (28) متوسط تغييرات 24 ساعته منحني بار فصلي به نسبت حداکثر مقدار سالانه 1388 در مقايسه با سال 85 تا 87 را نشان مي دهد . اختلاف فاز و افزايش بار به دليل عدم تغيير ساعت تابستاني در نيمه اول سالهاي 85 و 86 مشهود مي باشد. ونمودار (29) تغييرات حداقل و حد اکثر بار نرمال شده سال 1388 در مقايسه با سال 85 تا 87 را نشان مي دهد . افزايش بار بهار 87 به دليل افزايش مصرف بخش کشاورزي و کاهش حد اکثر بار در زمستان 1388 حاکي از روند کاهشي رشد مصرف و تمهيدات مديريت مصرف در طول سال مي باشد.


  منحنی تداوم بار


 کاهش قله پیک شب تحت تاثیر مدیریت مصرف ولامپ های کم مصرف


 نمودار(32) منحني تداوم بار سال 1388 را نشان مي دهد.در سال 1388 بار پايه ، بار ماکزيمم و بار متوسط به ترتيب 0/0 ، 0/2 و 0/3 درصد نسبت به سال 1387 رشد يافته و ميزان ضريب بار با 3/0 درصد افزايش به 8/66 درصد رسيده است .


پیش بینی بار


 انرژي الکتريکي با قابليتهاي ويژه خود در بين انواع حاملهاي نهايي انرژي مورد استفاده بشر ؛ به جايگاه ممتازي دست يافته و صنعت برق در راستاي چهار هدف کيفيت ، مداومت ، ارزاني و سازگاري با محيط زيست براي حفظ و ارتقاي اين جايگاه تلاش مي نمايد . با توجه به اينکه انرژي الکتريکي را نمي توان به سادگي ذخيره نمود لذا برنامه ريزي توليد در افق زماني آني چند ثانيه اي تا افق ده ها سال بعد نقش اساسي در دستيابي به اهداف صنعت برق به عهده دارد .


پيش نياز اصلي برنامه ريزي توليد در افقهاي زماني گوناگون ؛ تخمين و پيش بيني بار آتي شبکه مي باشد .


هنر پيش بيني بار آن است که با مطالعه و تحليل مقادير گذشته بار پارامترهاي مؤثر را شناسائي و حساسيت هر کدام از پارامترها را تحليل نمايد . آنگاه با استفاده از روشهاي مختلف مدلهاي مناسبي براي پيش بيني بار تهيه و از طريق اعمال پارامترهاي مؤثر به وروديهاي مدل مقادير بار آينده پيش بيني گردد.


به دليل وجود رفتار تصادفي بار ، هميشه در پيش بيني ها مقداري خطا وجود دارد. دقت پيش بيني بار در صنعت برق بسيار گرانبها مي باشد . پيش بيني دست بالا باعث سرمايه گذاري اضافي براي ايجاد ذخيره بي مصرف و عدم بهره وري مطلوب مي گردد و پيش بيني دست پائين باعث ايجاد کمبود توليد و صدمه به تجهيزات بر اثر اضافه بار خواهد شد . دقت مطلوب پيش بيني بار به آساني بدست نمي آيد و حفظ آن در محدوده مطلوب نيازمند صرف مداوم هزينه و سرمايه گذاري مناسب مي باشد .


نموار (34) روند تغييرات بلندمدت پيک بار سالانه شبکه سراسري از سال 1370 تا 1388 را نشان مي دهدكه با توجه به روند روبه توسعه کشور رشد متوسط پيک بار سالانه حدود 5/7 درصد بوده که در مابين 14.4 و 0.2 درصد در نوسان بوده است . رشد حداکثر مربوط به سال 1378 و به دليل اتصال خراسان به شبکه سراسري مي باشد . رشد پيک بار سال 86 تا 88 خارج از روال 18 سال گذشته بوده است. با استفاده از يک مدل نمايي درجه 3 پيش بيني بار ، بر طبق روال رشد بار تا سال 1388 پيک مصرف سال 1400 کاهش 2 درصدي خواهد داشت که رشد کاهشي متوسط 3/0 درصدي را در سالهاي آينده رقم مي زند . روند رشد انرژي 2.6 درصد بيش تر از پيک مي باشد و بدين ترتيب رشد متوسط انرژي سالهاي آينده 2/2 درصد و مصرف انرژي سال 1400 به 33/1 برابر سال 88 خواهد رسيد و احتمال جابجايي پيک از سر شب به بعد از ظهر تابستان قطعي مي نمايد.


البته پيش بيني مزبور فقط بر اساس روند بار سالهاي گذشته مدل گرديده و چنانچه مدل پيش بيني براساس پارامترهاي بلند مدت اقتصادي مانند رشد ناخالص ملي و پارامترهاي جمعيتي مانند رشد جمعيت يا سرانه مصرف برق وهمچنين سياست گذاريهاي خاص مانند روند برقي نمودن چاههاي کشاورزي ، حمل و نقل برقي ، توسعه صنابع و تعرفه هاي مديريت مصرف مدل شود نتايج متفاوتي از سناريوهاي مختلف حاصل خواهد شد. برنامه ريزي هاي بلندمدت توسعه توليد، انتقال و توزيع شبکه بايستي انعطاف لازم به منظور تغيير سناريو و سرمايه گذاري لازم را داشته باشند.


 در عين حال چنانجه روند رشد بار 3 سال اخير در نظر گرفته نشود، نمودارهاي (34) و (35)برآورد پيک و انرژي سالانه تا سال 1400 را با روندهاي تا سال 85 در مقايسه با روند 3 سال اخير نشان مي دهد. کاهش روند رشد پيک تحت تأثير تدابير مديريت مصرف باعث افزايش ضريب بار و بهره وري شبکه برق گرديده وليکن روند رشد انرژي مصرفي سالانه حکايت از پتانسيل رشد مصرف برق تا 3 برابر ميزان فعلي يعني رشد مصرف انرژي 7.5 درصدي را دارد.


  
پیش بینی بار پس از تجدید ساختار


پس از تجديد ساختار صنعت برق و ايجاد بازار رقابتي خريد ، فروش و انتقال برق ؛ عوامل متعامل در بازار برق شامل نيروگاهها ، شرکتهاي آب و برق منطقه اي، شرکتهاي توزيع برق ، صنايع بزرگ ، واسطه ها ، مراکز ديسپاچينگ و شرکت مديريت شبکه توجه ويژه اي به ارتقاء دقت پيش بيني بار معطوف داشته اند. هر چند علاقمندي عوامل خريد و فروش برق دستيابي به سود حداکثر و پرداخت کمترين جريمه و توجه ويژه مديريت شبکه به حفظ امنيت و پايايي شبکه مي باشد وليکن پيش بيني دقيق بار اهداف هر دو را بر آورده مي نمايد .


بقا در بازار برق بدون آگاهي از پيش بيني تغييرات مصرف ناحيه مربوطه ، نواحي مجاور و کل سيستم ميسر نمي باشد زيرا كه سود و زيان عوامل متعامل در بازار برق نتيجه آگاهي دقيق از وضعيت توليد و مصرف برق و ابراز مناسب قيمتها با توجه به وضعيت تقاضاي مصرف بوده و اين امر خود مستلزم پيش بيني دقيق بار مي باشد.