انرژي توليدشده در نيروگاه‌ها و ديگر منابع توليد انرژي الكتريسيته، از طريق واسطه‌هايي به دست مصرف‌كننده نهايي مي‌رسد. در حقيقت محل احداث نيروگاه‌ها به گونه‌اي است كه غالباً نمي‌تواند در مجاورت مركز مصرف برق (از لحاظ ملاحظاتي چون منابع سوخت، آب و جلوگيري از آلودگي‌هاي محيط زيستي) باشد. اين واسطه كه فرآيند مهمي در انتقال برق به مصرف‌كننده نهايي به حساب مي‌آيد، خطوط انتقال و توزيع است. به زبان ساده‌تر، انرژي توليدي در نيروگاه‌ها از طريق خطوط انتقال و فوق توزيع به مبادي شبكه‌هاي توزيع منتقل شده و در نهايت از طريق شبكه‌هاي توزيع به مصرف‌كننده نهايي تحويل داده مي‌شود. پاسخگويي به نياز مصرف رو به افزايش مشتركان، مستلزم افزايش ظرفيت خطوط و پست‌هاي انتقال و فوق توزيع است. خطوط انتقال مجموعه‌اي متشكل از خطوط هوايي و زميني فشار متوسط و فشار ضعيف و پست‌هاي زميني و هوايي است كه براي توزيع انرژي برق در يك محدوده معين به‌كارگرفته مي‌شود.
بر اساس آخرين گزارش تفصيلي صنعت برق كه توسط شركت توانير منتشر شده است، سطوح متداول ولتاژ انتقال و فوق توزيع در سيستم به‌هم‌پيوسته برق كشور، عبارتند از ۴۰۰ و ۲۳۰ كيلوولت براي خطوط و پست‌هاي انتقال و ۱۳۲، ۶۶ و ۶۳ كيلوولت براي خطوط و پست‌هاي فوق توزيع. در حال حاضر شبكه به‌هم‌پيوسته برق ايران با كشورهاي همجوار تركيه، ارمنستان، پاكستان، افغانستان، آذربايجان، تركمنستان، عراق و نخجوان نيز مبادله انرژي مي‌كند. در ادبيات صنعت برق، يك «شبكه» در انتقال برق عبارت است از يكسري پست‌ها، خطوط، كابل‌ها و ساير تجهيزات الكتريكي كه به منظور انتقال انرژي از نيروگاه‌ها به مصرف‌كننده نهايـــي متصل شده‌اند. شبكه به‌هم‌پيوسته نيز شبكه‌اي است كه مي‌تواند به صورت ملي يا فراملي در وظيفه اصلي خود قابل تنظيم باشد به‌طوري كه هم از نظر اقتصادي و هم از نظر كارايي بتواند درخواست‌هاي انرژي برق را با توليد آن به سطح بهينه برساند.
در اين ميان پست‌هاي انتقال و توزيع نيز نقش مهمي ايفا مي‌كنند، پست برق تاسيساتي است كه در مسير توليد، انتقال يا توزيع انرژي الكتريكي، ولتاژ را به وسيله ترانفسورماتور به مقادير بالاتر يا پايين‌تر تغيير مي‌دهد. در واقع انرژي الكتريكي از مسير نيروگاه تا مصرف‌كننده نهايي ممكن است از ميان تعداد زيادي پست عبور كند و ولتاژ چندين بار در طول مسير تغيير كند. از نظر جغرافيايي پست‌ها مي‌توانند سه نوع باشند؛ پست كمپكت فشرده به پستي گفته مي‌شود كه عايق استفاده‌شده در آن گاز SF۶ است. ويژگي اين پست آن است كه تمام اجزاي پست با فضاي آزاد ارتباطي ندارد و به همين دليل فضاي كمي را اشغال مي‌كند و سرپوشيده است. نوع دوم پست متعارف است كه كليه تجهيزات اصلي در فضاي باز قرار مي‌گيرند و با توجه به شرايط آب و هوايي سطح اشغال‌شده توسط آن در مقايسه با پست فشرده بزرگ‌تر است. نوع سوم پست سيار است كه در مواقع اضطراري و به‌طور موقت با نصب يك ترانسفورماتور سيار در محدوده خطوط انتقال به صورت T-off يا ورود و خروج برق بخشي از مصرف‌كنندگان تامين مي‌شود.
بر اساس اطلاعات منتشره در سايت توانير تا پايان سال ۹۶، مجموع طول خطوط انتقال كشور به بيش از ۵۲ هزار و ۲۰۰ كيلومتر رسيده است. در سال ۹۶ مجموعاً به خطوط انتقال صنعت برق ايران، ۴۰۶ كيلومتر افزوده شد كه معادل ۱/ ۳ درصد پيشرفت نسبت به سال ۹۵ محسوب مي‌شود. اما توسعه ظرفيت پست‌هاي انتقال سريع‌تر از طول خطوط بوده است. مطابق داده‌هاي شركت توانير، بر ظرفيت پست‌هاي انتقال در سال ۹۶ نسبت به سال ۹۵، معادل ۳۴۸۶ مگاولت آمپر افزوده شده كه رشد ۵/ ۵درصدي را به دنبال داشته است. اما در سيستم فوق‌توزيع، رشد خطوط و ظرفيت پست‌ها كمتر از سيستم انتقال بوده است. چراكه طول خطوط فوق توزيع در سال گذشته نسبت به سال ۹۵، رشد ۴/ ۲درصدي را ثبت كرده و ظرفيت پست‌هاي فوق‌توزيع نيز رشد ۸/ ۴درصدي را پشت سر گذاشته‌اند. اين دو عدد نسبت به رشد گزارش‌شده در طول خطوط انتقال و ظرفيت پست‌هاي انتقال كندتر بوده است. بر اساس آخرين داده‌هاي منتشرشده، طول خطوط فوق‌توزيع كشور در پايان سال گذشته حدود ۷۱ هزار و ۸۰۰ كيلومتر بوده است. ظرفيت پست‌هاي فوق‌توزيع نيز بيش از ۱۰۵ هزار مگاولت ثبت شده است. وظيفه يك پست فوق‌توزيع اين است كه اتصال دو يا چند خط انتقال را برعهده گيرد. ساده‌ترين حالت براي يك پست فوق‌توزيع زماني است كه دو خط داراي ولتاژ يكسان هستند.
در آمار شركت توانير، به صورت جزئي‌تر مشخص شده كه بيشترين پيشرفت‌ها در كدام ظرفيت پست‌ها رخ داده است. بر اين اساس، بيشترين رشد ظرفيت پست‌هاي انتقال و فوق‌توزيع، در پست‌هاي با ولتاژ پايين ۶۳ و ۶۶ كيلوولتي رخ داده و كمترين رشد ظرفيت در پست‌هاي با ولتاژ ۲۳۰ كيلوولتي گزارش شده است. از نظر تعداد ترانفسورماتور افزوده شده نيز پست‌هاي با ولتاژ پايين در صدر قرار گرفته‌اند؛ در اين پست‌ها در سال گذشته ۸۸ عدد ترانفسورماتور افزوده شده است.
اگر از از هزينه‌هاي حريم خط انتقال صرف‌نظر كنيم، هزينه احداث و نگهداري خطوط هوايي همواره كمتر از خطوط زيرزميني است. البته در نواحي پرجمعيت به دليل پيچيدگي مساله حريم خطوط انتقال هزينه احداث خطوط هوايي به اندازه خطوط زيرزميني است. انواع كابل‌هاي انتقال ظرفيت بالا به‌خصوص كابل‌هاي زيرزميني بايد با صرف هزينه زياد خنك شوند. خطوط هوايي به ميزان كافي با هواي اطراف خود كه نقش دي‌الكتريك نيز دارند خنك مي‌شوند. البته در آينده ممكن است برخلاف هزينه كم خطوط هوايي، به دليل مسائل علمي، زيست‌محيطي و زيبايي‌شناختي درصد كمتري از توان با خطوط هوايي منتقل شود. علاوه بر اين در خطوط هوايي احتمال وقوع خطا بيشتر است، در عوض يافتن محل آن و تعمير آن راحت‌تر است. رفع خطاهاي خطوط هوايي بسته به عامل ايجاد آن از چند ثانيه تا چند روز طول مي‌كشد. آمارهاي جهاني نشان مي‌دهد خطوط زيرزميني براي تعمير به مدت زماني بسيار بيشتر از زمان معمول يك هفته نياز دارد و هزينه بسيار بيشتري مي‌برد. بر اساس آنچه شركت توانير از آمارهايي در خصوص خطوط انتقال و فوق‌توزيع هوايي و زميني منتشر كرده، صنعت برق كشور در سال گذشته بيشتر تمركزش بر توسعه خطوط هوايي بوده است. در واقع به نظر هزينه‌ها اولويت اصلي داشته است. در ولتاژهاي ۱۳۲، ۲۳۰ و ۴۰۰ كيلوولتي، هيچ خط زميني به سيستم انتقال و فوق‌توزيع افزوده نشده است. اين در حالي است كه به سيستم هوايي خطوط انتقال و فوق‌توزيع، حدود ۵۰۰ كيلومتر مدار در سال گذشته اضافه شده است. تنها خطوط زميني توسعه‌يافته مربوط به ولتاژهاي پايين ۶۳ و ۶۶ كيلوولتي بوده كه معادل ۴۷ كيلومتر مدار بوده است. البته در اين ولتاژها نيز توسعه خطوط هوايي نزديك به چهار برابر خطوط زميني گزارش شده است.
داده ديگري كه به تفكيك ولتاژ خطوط ارائه مي‌شود، انرژي عبوري از خطوط است. اين عدد مجموع قدرمطلق انرژي عبوري از خط در طول يك‌سال را نشان مي‌دهد. بر اساس گزارش شركت توانير، انرژي عبوري از خطوط در ولتاژهاي ۲۳۰ كيلولت و ۱۳۲ كيلوولت با افت مواجه شده است. انرژي عبوري از خطوط انتقال با ولتاژ ۲۳۰ كيلوولتي، بيش از ۲۶۶۰۰ ميليون كيلووات ساعت نسبت به سال ۹۵ كاهش داشته كه به‌طور نسبي معادل ۱/ ۸ درصد دچار افت مي‌شود. ميزان افت در انرژي عبوري از خطوط انتقال با ولتاژ ۱۳۲ كيلوولتي كمتر و معادل ۷/ ۵ درصد گزارش شده است. اما در دسته ولتاژي ديگر، يعني خطوط انتقال با ولتاژ ۴۰۰ كيلوولتي و ۶۳ و ۶۶ كيلوولتي، ميزان انرژي عبوري افزايش داشته است. اين مساله نشان مي‌دهد كه بيشتر برق توزيع‌شده در سال گذشته از خطوط ولتاژ پايين و بالاي شبكه انجام شده است. بر اين اساس، انرژي عبوري از خطوط با ولتاژ ۴۰۰ كيلوولتي، ۲/ ۶ درصد رشد و انرژي عبوري از خطوط با ولتاژ ۶۳ و ۶۶ كيلوولتي ۳/ ۱۵ درصد رشد را در سال ۹۶ نسبت به سال ۹۵ نشان مي‌دهند. در حقيقت بيشترين رشد انرژي عبوري از خطوط با ولتاژ پايين بوده است كه با رشد طول خطوط و ظرفيت آنها همخواني دارد.
گزارش شركت توانير نشان مي‌دهد كه صنعت برق ايران در سال گذشته با كشورهاي جمهوري آذربايجان، ارمنستان، تركمنستان، پاكستان و افغانستان، تركيه و عراق، تبادل انرژي الكتريسيته داشته است. اطلاعات و آمارها حاكي از اين است كه بيشترين طول خطوط انتقال با كشور عراق برقرار است. مجموع طول خطوط مبادله‌اي با كشور عراق حدود ۶۷۵ كيلومتر بوده است. همچنين بيشترين انرژي مبادله‌شده نيز با اين كشور گزارش شده است. طبق داده‌هاي شركت توانير، صنعت برق ايران در سال گذشته بيش از ۸/ ۶ ميليون مگاوات ساعت انرژي به اين كشور صادر كرده است. از طرفي، بخشي از برق مناطق شمالي و شمال شرقي كشور نيز از كشور تركمنستان تامين شده است. بر اساس داده‌هاي ارائه‌شده، ميزان انرژي ورودي از اين كشور به شبكه انتقال ايران، حدود ۴/ ۲ ميليون مگاوات ساعت بوده است. تراز كلي ورودي و خروجي انرژي به كشور نشان مي‌دهد كه صنعت برق ايران در مجموع صادركننده برق است و بخش محدودي از برق كشور از طريق واردات تامين مي‌شود.
در شبكه توزيع انرژي برق در ايران، پرمصرف‌ترين مصارف به دو عنوان «صنعتي» و «خانگي» تعلق دارد. مصارف صنعتي مجموعاً بيش از ۲/ ۸۴ ميليارد كيلووات ساعت انرژي خريداري كرده‌اند كه كمي بيشتر از مصارف خانگي بوده است. كمترين ميزان مصرف برق نيز به «روشنايي معابر» اختصاص دارد. در سال گذشته، بيشترين رشد مصرف برق در مصارف «كشاورزي» و «صنعتي» گزارش شده است.
ميزان فروش برق به اين دو عنوان مصرف، به ترتيب ۷/ ۸ و ۴/ ۸ درصد رشد را نسبت به سال ۹۵ ثبت كرده‌اند. اما بايد توجه كرد كه تعداد مشتركان خانگي بسيار بيشتر از مصارف ديگر است و از اين‌رو، سرانه مصرف مشتركان خانگي به مراتب كمتر از سرانه مصرف مشتركان صنعتي يا كشاورزي خواهد بود. مطابق آمار شركت توانير، در سال ۹۶ نسبت به سال ۹۵، سهم مصرف مشتركان خانگي، عمومي و روشنايي معابر با افت روبه‌رو شده و در مقابل سهم مصرف مشتركان صنعتي و كشاورزي با رشد مواجه شده است. بر اساس آخرين آمار به‌روز شده، مصرف مشتركان خانگي معادل ۷/ ۳۲ درصد از كل شبكه توزيع و مصرف مشتركان صنعتي معادل ۳۳ درصد از كل شبكه توزيع بوده است.
بر اساس آمار اعلامي شركت توانير، كل توليد برق كشور در سال ۱۳۹۶ حدود ۳۰۸ ميليارد كيلووات ساعت و كل فروش داخلي آن ۲۵۵ ميليارد كيلووات ساعت محاسبه شده است. بخشي از اختلاف ۵۰ ميليارد كيلووات ساعتي به صادرات و مصرف خود نيروگاه‌ها مي‌تواند منسوب باشد، اما مطمئناً عمده اين اختلاف به دليل اتلاف انرژي در شبكه توزيع و انتقال است. بنا به گفته مسوولان عالي‌رتبه وزارت نيرو، در سال‌هاي اخير حتي تا ۲۰ درصد برق توليدي كشور در جريان انتقال و توزيع، تلف شده است. بر اساس يك گزارش كه توسط مركز پژوهش‌هاي مجلس منتشر شده بود، در سال ۱۳۵۷ تنها ۸/ ۱۳ درصد اتلاف در شبكه توزيع و انتقال وجود داشته است كه اين رقم در سال ۱۳۸۶ به بيش از ۵/ ۲۳ مي‌رسد. اين رقم بهايي است كه در نهايت از جيب مردم خارج و به بياني دور ريخته مي‌شود. برخي آمارها نشان مي‌دهند كه ميزان تلفات در كره جنوبي ۷/ ۵ درصد و در تايلند ۱۱ درصد بوده است. اما در ايران ميزان تلفات دست‌كم سه تا چهار برابر نرم جهاني است. البته در برخي از نقاط كشور چون خوزستان ميزان تلفات بسيار بيشتر و حتي تا بيش از ۳۰ درصد نيز گزارش شده است. مركز پژوهش‌هاي مجلس گزارش داد كه توليد هر يك مگاوات برق، يك‌ميليون دلار سرمايه نياز دارد. در واقع كاهش يك درصد تلفات برق توليدي كشور صرفه‌جويي ارزنده‌اي را براي كشور رقم مي‌زند و به مراتب هزينه كاهش تلفات از هزينه سرمايه‌گذاري كمتر است.
در كشورهاي پيشرفته و توسعه‌يافته تلفات شبكه‌هاي انتقال و توزيع در دهه‌هاي گذشته به‌طور برنامه‌ريزي‌شده‌اي در حال كاهش بوده و بنابراين مي‌توان دريافت كه براي اكثر كشورها پتانسيل بسيار زيادي براي كاهش تلفات شبكه موجود است. اين شرايط به ويژه در لحظات پيك بار شبكه از اهميت بيشتري برخوردار است، چراكه در اين لحظات تلفات سيستم انتقال و توزيع در بالاترين حد خود قرار داشته و پيك شبكه جهت تامين نياز مصرف اهميت دوچنداني به موضوع مي‌دهد. تلف شدن مقادير فراوان انرژي الكتريكي در سيستم‌هاي انتقال و توزيع ما را ناچار به توسعه روزافزون اما غيرمنطقي شبكه برق مي‌كند كه در واقع اين امر، ضمن افزايش ميزان تلفات و پيري و زوال تجهيزات شبكه، منجر به توليد مقادير فراوان آلاينده‌هاي زيست‌محيطي و معايب حاصل از آن مي‌شود. گزارش‌هاي كارشناسي نشان مي‌دهد كه در سال‌هاي گذشته نوعي «تعجيل» در انتقال برق به سراسر كشور ديده مي‌شود. به اين معني كه برق‌رساني به‌خصوص به مناطق و روستاهايي كه جمعيت كمي دارند، انجام شده در حالي كه شبكه توزيع براي آنها صرفه و توجيه اقتصادي نداشته چراكه طولاني شدن شبكه توزيع زمينه استفاده‌هاي غيرقانوني را فراهم مي‌كند. كارشناسان مي‌گويند، خطوط طولاني برق علاوه بر اينكه افت فشار را به دنبال خواهند داشت، موجب افزايش انشعابات غيرمجاز نيز مي‌شود درنتيجه هرچه مراكز توليد از مصرف دور باشد موجب افت فشار مي‌شود. كمااينكه بخش توليد و توزيع برق ايران با اختلاف ارتفاعي كه از سطح دريا دارد همواره دستخوش كاهش راندمان و اتلاف انرژي بيشتري خواهد بود. بنابراين توصيه كارشناسان كوتاه كردن خطوط انتقال و پست‌هاي فشار قوي است كه مي‌تواند در كاهش تلفات برق موثر باشد.
اين يك واقعيت است كه شبكه توزيع و فوق توزيع كشور در دهه ۵۰ شمسي طراحي شده و تغيير الگوي مصرف و افزايش جمعيت در اين ۴۵ سال از عواملي است كه موجب شده شبكه توزيع پاسخگوي نياز كنوني نباشد. اين فرسودگي، عامل مهمي در اتلاف برق توليدي در شبكه توزيع به شمار مي‌رود. ضمن اينكه تغيير الگوي مصرف و استفاده از لوازم برقي متعدد و تغيير منازل از ويلايي به آپارتمان، برق‌رساني به چنين شبكه توزيع بزرگي را با مشكل مواجه كرده و از همين‌رو لازم است كه ساختار و ظرفيت انتقال برق در ايران مورد بازنگري قرار گيرد. شاخص‌هاي توسعه‌اي از عوامل ديگري است كه مي‌تواند شبكه توزيع را با چالش مواجه كند. كارشناسان معتقدند شاخص‌هاي توسعه‌اي موجب تفاوت در الگوي مصرف است، به‌گونه‌اي كه مثلاً چگالي مصرف در مناطق ۱ و ۲ و ۳ تهران (مناطق توسعه‌يافته) معادل شهرهاي پيشرفته‌اي چون لندن و كشورهاي توسعه‌يافته است.
عامل ديگري كه مي‌تواند بهره‌وري سيستم را افزايش دهد، بهبود وضعيت خازن‌ها و ترانس‌ها در شبكه توزيع است كه البته اين موضوع نيز نيازمند استفاده از فناوري روز جهان است. در واقع جايگزيني شبكه فشار متوسط به‌جاي فشار ضعيف موجب مي‌شود كه برق ورودي به مبادي مصرف منطبق بر تغيير الگوي مصرف باشد؛ اما در شبكه توزيع مهم‌ترين عامل هدررفت برق مربوط به انشعابات غيرمجاز است كه اين موضوع نيز ناشي از طولاني بودن خطوط برق كشور است.
البته راهكار توليد پراكنده هم در دستور كار وزارت نيرو قرار دارد. بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه بخش اصلي تلفات شبكه برق كشور مربوط به بخش توزيع است. يكي از راهكارهاي كاهش تلفات توزيع برق در كشور، استفاده از واحدهاي توليد پراكنده برق است كه مي‌تواند به صورت ايجاد مزرعه‌هاي خورشيدي يا نيروگاه‌هاي كوچك باشد. اين راهكار براي روستاها و مناطقي تعريف شده كه از جمعيت كمي برخوردار بوده و قرار گرفتن آنها تحت شبكه توزيع سراسري به دليل طولاني بودن خطوط انتقال توجيه اقتصادي ندارد.
منابع:
۱- گزارش‌هاي سالانه شركت توانير
۲- مقاله «توزيع برق» سايت prozheha.ir
۳- اظهارنظر مسوولان و دست‌اندركاران صنعت برق