کلیات انتقال و توزیع

انرژی تولیدشده در نیروگاه‌ها و دیگر منابع تولید انرژی الکتریسیته، از طریق واسطه‌هایی به دست مصرف‌کننده نهایی می‌رسد. در حقیقت محل احداث نیروگاه‌ها به گونه‌ای است که غالباً نمی‌تواند در مجاورت مرکز مصرف برق (از لحاظ ملاحظاتی چون منابع سوخت، آب و جلوگیری از آلودگی‌های محیط زیستی) باشد. این واسطه که فرآیند مهمی در انتقال برق به مصرف‌کننده نهایی به حساب می‌آید، خطوط انتقال و توزیع است. به زبان ساده‌تر، انرژی تولیدی در نیروگاه‌ها از طریق خطوط انتقال و فوق توزیع به مبادی شبکه‌های توزیع منتقل شده و در نهایت از طریق شبکه‌های توزیع به مصرف‌کننده نهایی تحویل داده می‌شود. پاسخگویی به نیاز مصرف رو به افزایش مشترکان، مستلزم افزایش ظرفیت خطوط و پست‌های انتقال و فوق توزیع است. خطوط انتقال مجموعه‌ای متشکل از خطوط هوایی و زمینی فشار متوسط و فشار ضعیف و پست‌های زمینی و هوایی است که برای توزیع انرژی برق در یک محدوده معین به‌کارگرفته می‌شود.

 بر اساس آخرین گزارش تفصیلی صنعت برق که توسط شرکت توانیر منتشر شده است، سطوح متداول ولتاژ انتقال و فوق توزیع در سیستم به‌هم‌پیوسته برق کشور، عبارتند از ۴۰۰ و ۲۳۰ کیلوولت برای خطوط و پست‌های انتقال و ۱۳۲، ۶۶ و ۶۳ کیلوولت برای خطوط و پست‌های فوق توزیع. در حال حاضر شبکه به‌هم‌پیوسته برق ایران با کشورهای همجوار ترکیه، ارمنستان، پاکستان، افغانستان، آذربایجان، ترکمنستان، عراق و نخجوان نیز مبادله انرژی می‌کند. در ادبیات صنعت برق، یک «شبکه» در انتقال برق عبارت است از یکسری پست‌ها، خطوط، کابل‌ها و سایر تجهیزات الکتریکی که به منظور انتقال انرژی از نیروگاه‌ها به مصرف‌کننده نهایـــی متصل شده‌اند. شبکه به‌هم‌پیوسته نیز شبکه‌ای است که می‌تواند به صورت ملی یا فراملی در وظیفه اصلی خود قابل تنظیم باشد به‌طوری که هم از نظر اقتصادی و هم از نظر کارایی بتواند درخواست‌های انرژی برق را با تولید آن به سطح بهینه برساند.

در این میان پست‌های انتقال و توزیع نیز نقش مهمی ایفا می‌کنند، پست برق تاسیساتی است که در مسیر تولید، انتقال یا توزیع انرژی الکتریکی، ولتاژ را به وسیله ترانفسورماتور به مقادیر بالاتر یا پایین‌تر تغییر می‌دهد. در واقع انرژی الکتریکی از مسیر نیروگاه تا مصرف‌کننده نهایی ممکن است از میان تعداد زیادی پست عبور کند و ولتاژ چندین بار در طول مسیر تغییر کند. از نظر جغرافیایی پست‌ها می‌توانند سه نوع باشند؛ پست کمپکت فشرده به پستی گفته می‌شود که عایق استفاده‌شده در آن گاز SF۶ است. ویژگی این پست آن است که تمام اجزای پست با فضای آزاد ارتباطی ندارد و به همین دلیل فضای کمی را اشغال می‌کند و سرپوشیده است. نوع دوم پست متعارف است که کلیه تجهیزات اصلی در فضای باز قرار می‌گیرند و با توجه به شرایط آب و هوایی سطح اشغال‌شده توسط آن در مقایسه با پست فشرده بزرگ‌تر است. نوع سوم پست سیار است که در مواقع اضطراری و به‌طور موقت با نصب یک ترانسفورماتور سیار در محدوده خطوط انتقال به صورت T-off یا ورود و خروج برق بخشی از مصرف‌کنندگان تامین می‌شود.

درصد پیشرفت سیستم انتقال برق ایران

بر اساس اطلاعات منتشره در سایت توانیر تا پایان سال ۹۶، مجموع طول خطوط انتقال کشور به بیش از ۵۲ هزار و ۲۰۰ کیلومتر رسیده است. در سال ۹۶ مجموعاً به خطوط انتقال صنعت برق ایران، ۴۰۶ کیلومتر افزوده شد که معادل ۱/ ۳ درصد پیشرفت نسبت به سال ۹۵ محسوب می‌شود. اما توسعه ظرفیت پست‌های انتقال سریع‌تر از طول خطوط بوده است. مطابق داده‌های شرکت توانیر، بر ظرفیت پست‌های انتقال در سال ۹۶ نسبت به سال ۹۵، معادل ۳۴۸۶ مگاولت آمپر افزوده شده که رشد ۵/ ۵درصدی را به دنبال داشته است. اما در سیستم فوق‌توزیع، رشد خطوط و ظرفیت پست‌ها کمتر از سیستم انتقال بوده است. چراکه طول خطوط فوق توزیع در سال گذشته نسبت به سال ۹۵، رشد ۴/ ۲درصدی را ثبت کرده و ظرفیت پست‌های فوق‌توزیع نیز رشد ۸/ ۴درصدی را پشت سر گذاشته‌اند. این دو عدد نسبت به رشد گزارش‌شده در طول خطوط انتقال و ظرفیت پست‌های انتقال کندتر بوده است. بر اساس آخرین داده‌های منتشرشده، طول خطوط فوق‌توزیع کشور در پایان سال گذشته حدود ۷۱ هزار و ۸۰۰ کیلومتر بوده است. ظرفیت پست‌های فوق‌توزیع نیز بیش از ۱۰۵ هزار مگاولت ثبت شده است. وظیفه یک پست فوق‌توزیع این است که اتصال دو یا چند خط انتقال را برعهده گیرد. ساده‌ترین حالت برای یک پست فوق‌توزیع زمانی است که دو خط دارای ولتاژ یکسان هستند.

در آمار شرکت توانیر، به صورت جزئی‌تر مشخص شده که بیشترین پیشرفت‌ها در کدام ظرفیت پست‌ها رخ داده است. بر این اساس، بیشترین رشد ظرفیت پست‌های انتقال و فوق‌توزیع، در پست‌های با ولتاژ پایین ۶۳ و ۶۶ کیلوولتی رخ داده و کمترین رشد ظرفیت در پست‌های با ولتاژ ۲۳۰ کیلوولتی گزارش شده است. از نظر تعداد ترانفسورماتور افزوده شده نیز پست‌های با ولتاژ پایین در صدر قرار گرفته‌اند؛ در این پست‌ها در سال گذشته ۸۸ عدد ترانفسورماتور افزوده شده است.

خطوط هوایی و زمینی

اگر از از هزینه‌های حریم خط انتقال صرف‌نظر کنیم، هزینه احداث و نگهداری خطوط هوایی همواره کمتر از خطوط زیرزمینی است. البته در نواحی پرجمعیت به دلیل پیچیدگی مساله حریم خطوط انتقال هزینه احداث خطوط هوایی به اندازه خطوط زیرزمینی است. انواع کابل‌های انتقال ظرفیت بالا به‌خصوص کابل‌های زیرزمینی باید با صرف هزینه زیاد خنک شوند. خطوط هوایی به میزان کافی با هوای اطراف خود که نقش دی‌الکتریک نیز دارند خنک می‌شوند. البته در آینده ممکن است برخلاف هزینه کم خطوط هوایی، به دلیل مسائل علمی، زیست‌محیطی و زیبایی‌شناختی درصد کمتری از توان با خطوط هوایی منتقل شود. علاوه بر این در خطوط هوایی احتمال وقوع خطا بیشتر است، در عوض یافتن محل آن و تعمیر آن راحت‌تر است. رفع خطاهای خطوط هوایی بسته به عامل ایجاد آن از چند ثانیه تا چند روز طول می‌کشد. آمارهای جهانی نشان می‌دهد خطوط زیرزمینی برای تعمیر به مدت زمانی بسیار بیشتر از زمان معمول یک هفته نیاز دارد و هزینه بسیار بیشتری می‌برد. بر اساس آنچه شرکت توانیر از آمارهایی در خصوص خطوط انتقال و فوق‌توزیع هوایی و زمینی منتشر کرده، صنعت برق کشور در سال گذشته بیشتر تمرکزش بر توسعه خطوط هوایی بوده است. در واقع به نظر هزینه‌ها اولویت اصلی داشته است. در ولتاژهای ۱۳۲، ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلوولتی، هیچ خط زمینی به سیستم انتقال و فوق‌توزیع افزوده نشده است. این در حالی است که به سیستم هوایی خطوط انتقال و فوق‌توزیع، حدود ۵۰۰ کیلومتر مدار در سال گذشته اضافه شده است. تنها خطوط زمینی توسعه‌یافته مربوط به ولتاژهای پایین ۶۳ و ۶۶ کیلوولتی بوده که معادل ۴۷ کیلومتر مدار بوده است. البته در این ولتاژها نیز توسعه خطوط هوایی نزدیک به چهار برابر خطوط زمینی گزارش شده است.

انرژی عبوری از خطوط

 داده دیگری که به تفکیک ولتاژ خطوط ارائه می‌شود، انرژی عبوری از خطوط است. این عدد مجموع قدرمطلق انرژی عبوری از خط در طول یک‌سال را نشان می‌دهد. بر اساس گزارش شرکت توانیر، انرژی عبوری از خطوط در ولتاژهای ۲۳۰ کیلولت و ۱۳۲ کیلوولت با افت مواجه شده است. انرژی عبوری از خطوط انتقال با ولتاژ ۲۳۰ کیلوولتی، بیش از ۲۶۶۰۰ میلیون کیلووات ساعت نسبت به سال ۹۵ کاهش داشته که به‌طور نسبی معادل ۱/ ۸ درصد دچار افت می‌شود. میزان افت در انرژی عبوری از خطوط انتقال با ولتاژ ۱۳۲ کیلوولتی کمتر و معادل ۷/ ۵ درصد گزارش شده است. اما در دسته ولتاژی دیگر، یعنی خطوط انتقال با ولتاژ ۴۰۰ کیلوولتی و ۶۳ و ۶۶ کیلوولتی، میزان انرژی عبوری افزایش داشته است. این مساله نشان می‌دهد که بیشتر برق توزیع‌شده در سال گذشته از خطوط ولتاژ پایین و بالای شبکه انجام شده است. بر این اساس، انرژی عبوری از خطوط با ولتاژ ۴۰۰ کیلوولتی، ۲/ ۶ درصد رشد و انرژی عبوری از خطوط با ولتاژ ۶۳ و ۶۶ کیلوولتی ۳/ ۱۵ درصد رشد را در سال ۹۶ نسبت به سال ۹۵ نشان می‌دهند. در حقیقت بیشترین رشد انرژی عبوری از خطوط با ولتاژ پایین بوده است که با رشد طول خطوط و ظرفیت آنها همخوانی دارد.

تبادل انرژی با سایرکشورها

گزارش شرکت توانیر نشان می‌دهد که صنعت برق ایران در سال گذشته با کشورهای جمهوری آذربایجان، ارمنستان، ترکمنستان، پاکستان و افغانستان، ترکیه و عراق، تبادل انرژی الکتریسیته داشته است. اطلاعات و آمارها حاکی از این است که بیشترین طول خطوط انتقال با کشور عراق برقرار است. مجموع طول خطوط مبادله‌ای با کشور عراق حدود ۶۷۵ کیلومتر بوده است. همچنین بیشترین انرژی مبادله‌شده نیز با این کشور گزارش شده است. طبق داده‌های شرکت توانیر، صنعت برق ایران در سال گذشته بیش از ۸/ ۶ میلیون مگاوات ساعت انرژی به این کشور صادر کرده است. از طرفی، بخشی از برق مناطق شمالی و شمال شرقی کشور نیز از کشور ترکمنستان تامین شده است. بر اساس داده‌های ارائه‌شده، میزان انرژی ورودی از این کشور به شبکه انتقال ایران، حدود ۴/ ۲ میلیون مگاوات ساعت بوده است. تراز کلی ورودی و خروجی انرژی به کشور نشان می‌دهد که صنعت برق ایران در مجموع صادرکننده برق است و بخش محدودی از برق کشور از طریق واردات تامین می‌شود.

تفکیک فروش انرژی برق

در شبکه توزیع انرژی برق در ایران، پرمصرف‌ترین مصارف به دو عنوان «صنعتی» و «خانگی» تعلق دارد. مصارف صنعتی مجموعاً بیش از ۲/ ۸۴ میلیارد کیلووات ساعت انرژی خریداری کرده‌اند که کمی بیشتر از مصارف خانگی بوده است. کمترین میزان مصرف برق نیز به «روشنایی معابر» اختصاص دارد. در سال گذشته، بیشترین رشد مصرف برق در مصارف «کشاورزی» و «صنعتی» گزارش شده است.

میزان فروش برق به این دو عنوان مصرف، به ترتیب ۷/ ۸ و ۴/ ۸ درصد رشد را نسبت به سال ۹۵ ثبت کرده‌اند. اما باید توجه کرد که تعداد مشترکان خانگی بسیار بیشتر از مصارف دیگر است و از این‌رو، سرانه مصرف مشترکان خانگی به مراتب کمتر از سرانه مصرف مشترکان صنعتی یا کشاورزی خواهد بود. مطابق آمار شرکت توانیر، در سال ۹۶ نسبت به سال ۹۵، سهم مصرف مشترکان خانگی، عمومی و روشنایی معابر با افت روبه‌رو شده و در مقابل سهم مصرف مشترکان صنعتی و کشاورزی با رشد مواجه شده است. بر اساس آخرین آمار به‌روز شده، مصرف مشترکان خانگی معادل ۷/ ۳۲ درصد از کل شبکه توزیع و مصرف مشترکان صنعتی معادل ۳۳ درصد از کل شبکه توزیع بوده است.

ابرچالش اتلاف منابع در شبکه انتقال و توزیع

بر اساس آمار اعلامی شرکت توانیر، کل تولید برق کشور در سال ۱۳۹۶ حدود ۳۰۸ میلیارد کیلووات ساعت و کل فروش داخلی آن ۲۵۵ میلیارد کیلووات ساعت محاسبه شده است. بخشی از اختلاف ۵۰ میلیارد کیلووات ساعتی به صادرات و مصرف خود نیروگاه‌ها می‌تواند منسوب باشد، اما مطمئناً عمده این اختلاف به دلیل اتلاف انرژی در شبکه توزیع و انتقال است. بنا به گفته مسوولان عالی‌رتبه وزارت نیرو، در سال‌های اخیر حتی تا ۲۰ درصد برق تولیدی کشور در جریان انتقال و توزیع، تلف شده است. بر اساس یک گزارش که توسط مرکز پژوهش‌های مجلس منتشر شده بود، در سال ۱۳۵۷ تنها ۸/ ۱۳ درصد اتلاف در شبکه توزیع و انتقال وجود داشته است که این رقم در سال ۱۳۸۶ به بیش از ۵/ ۲۳ می‌رسد. این رقم بهایی است که در نهایت از جیب مردم خارج و به بیانی دور ریخته می‌شود. برخی آمارها نشان می‌دهند که میزان تلفات در کره جنوبی ۷/ ۵ درصد و در تایلند ۱۱ درصد بوده است. اما در ایران میزان تلفات دست‌کم سه تا چهار برابر نرم جهانی است. البته در برخی از نقاط کشور چون خوزستان میزان تلفات بسیار بیشتر و حتی تا بیش از ۳۰ درصد نیز گزارش شده است. مرکز پژوهش‌های مجلس گزارش داد که تولید هر یک مگاوات برق، یک‌میلیون دلار سرمایه نیاز دارد. در واقع کاهش یک درصد تلفات برق تولیدی کشور صرفه‌جویی ارزنده‌ای را برای کشور رقم می‌زند و به مراتب هزینه کاهش تلفات از هزینه سرمایه‌گذاری کمتر است.

در کشورهای پیشرفته و توسعه‌یافته تلفات شبکه‌های انتقال و توزیع در دهه‌های گذشته به‌طور برنامه‌ریزی‌شده‌ای در حال کاهش بوده و بنابراین می‌توان دریافت که برای اکثر کشورها پتانسیل بسیار زیادی برای کاهش تلفات شبکه موجود است. این شرایط به ویژه در لحظات پیک بار شبکه از اهمیت بیشتری برخوردار است، چراکه در این لحظات تلفات سیستم انتقال و توزیع در بالاترین حد خود قرار داشته و پیک شبکه جهت تامین نیاز مصرف اهمیت دوچندانی به موضوع می‌دهد. تلف شدن مقادیر فراوان انرژی الکتریکی در سیستم‌های انتقال و توزیع ما را ناچار به توسعه روزافزون اما غیرمنطقی شبکه برق می‌کند که در واقع این امر، ضمن افزایش میزان تلفات و پیری و زوال تجهیزات شبکه، منجر به تولید مقادیر فراوان آلاینده‌های زیست‌محیطی و معایب حاصل از آن می‌شود. گزارش‌های کارشناسی نشان می‌دهد که در سال‌های گذشته نوعی «تعجیل» در انتقال برق به سراسر کشور دیده می‌شود.  به این معنی که برق‌رسانی به‌خصوص به  مناطق و روستاهایی که جمعیت کمی دارند، انجام شده در حالی که شبکه توزیع  برای آنها صرفه و توجیه اقتصادی نداشته چراکه طولانی شدن شبکه توزیع زمینه استفاده‌های غیرقانونی را فراهم می‌کند. کارشناسان می‌گویند، خطوط طولانی برق علاوه بر اینکه افت فشار را به دنبال خواهند داشت، موجب افزایش انشعابات غیرمجاز نیز می‌شود درنتیجه هرچه مراکز تولید از مصرف دور باشد موجب افت فشار می‌شود. کمااینکه بخش تولید و توزیع برق ایران با اختلاف ارتفاعی که از سطح دریا دارد همواره دستخوش کاهش راندمان و اتلاف انرژی بیشتری خواهد بود. بنابراین توصیه کارشناسان کوتاه کردن خطوط انتقال و پست‌های فشار قوی است که می‌تواند در کاهش تلفات برق موثر باشد.

این یک واقعیت است که شبکه توزیع و فوق توزیع کشور در دهه ۵۰ شمسی طراحی ‌شده و  تغییر الگوی مصرف و افزایش جمعیت در این ۴۵ سال از عواملی است که  موجب شده شبکه توزیع پاسخگوی نیاز کنونی نباشد. این فرسودگی، عامل مهمی در اتلاف برق تولیدی در شبکه توزیع به شمار می‌رود. ضمن اینکه تغییر الگوی مصرف و استفاده از لوازم برقی متعدد و تغییر  منازل از ویلایی به آپارتمان، برق‌رسانی به چنین شبکه توزیع بزرگی را با مشکل مواجه کرده و از همین‌رو لازم است که ساختار و ظرفیت انتقال برق در ایران مورد بازنگری قرار گیرد. شاخص‌های توسعه‌ای از عوامل دیگری است که می‌تواند شبکه توزیع را با چالش مواجه کند. کارشناسان معتقدند شاخص‌های توسعه‌ای موجب تفاوت در الگوی مصرف است، به‌گونه‌ای که مثلاً چگالی مصرف در مناطق ۱ و ۲ و ۳ تهران (مناطق توسعه‌یافته)  معادل شهرهای پیشرفته‌ای چون لندن و کشورهای توسعه‌یافته است.

عامل دیگری که می‌تواند بهره‌وری سیستم را افزایش دهد، بهبود وضعیت خازن‌ها و ترانس‌ها در شبکه توزیع است که البته این موضوع نیز نیازمند استفاده از فناوری روز جهان است. در واقع جایگزینی شبکه فشار متوسط به‌جای فشار ضعیف موجب می‌شود که برق ورودی به مبادی مصرف منطبق بر تغییر الگوی مصرف باشد؛ اما در شبکه توزیع مهم‌ترین عامل هدررفت برق مربوط به انشعابات غیرمجاز است که این موضوع نیز ناشی از طولانی بودن خطوط برق کشور است.

البته راهکار تولید پراکنده هم در دستور کار وزارت نیرو قرار دارد. بررسی‌ها نشان می‌دهد که بخش اصلی تلفات شبکه برق کشور مربوط به بخش توزیع است. یکی از راهکارهای کاهش تلفات توزیع برق در کشور، استفاده از واحدهای تولید پراکنده برق است که می‌تواند به ‌صورت ایجاد مزرعه‌های  خورشیدی یا نیروگاه‌های کوچک باشد. این راهکار برای روستاها و مناطقی تعریف ‌شده که از جمعیت کمی برخوردار بوده و قرار گرفتن آنها تحت شبکه توزیع سراسری به دلیل طولانی بودن خطوط انتقال توجیه اقتصادی ندارد.

منابع:

۱- گزارش‌های سالانه شرکت توانیر

۲- مقاله «توزیع برق» سایت prozheha.ir

۳-  اظهارنظر مسوولان و دست‌اندرکاران صنعت برق