مقدمه: انرژي به عنوان کارمايه فعاليتهاي بشري از اهميت حياتي در زندگي بشر برخوردار است و بر اين اساس کليه کشورهاي جهان در صدد دسترسي به منابع مطمئن و برنامه ريزي شده انرژي هستند. از طرفي با توجه به تجديد ناپذير بودن منابع سوخت هاي فسيلي به ويژه منابع نفت و گاز چندين دهه است که موضوع جايگزين سازي اين نوع انرژيها و صرفه جوئي و مصرف بهينه از انرژي بطور جدي در اقتصاد کشورهاي پيشرفته مورد توجه قرار گرفته و اقدامات بسيار موثري در جهت بهينه سازي مصرف انرژي . و و در نتيجه جلوگيري از اتمام سريع منابع انرژيهاي تجديدناپذير ، به عمل آمده است براي اين منظور در کشورهاي مختلف ، به ويژه کشورهاي صنعتي از دهه 1972 ، ارگانها و موسسات تحقيقاتي مختلفي ، اعم از دولتي و خصوصي، براي انجام تحقيقات در زمينه برنامه ريزي مصرف انرژي و صرفه جوئي و بهينه کردنآن تاسيس شده اند و در واقع انرژي به عنوان يکي از مسائل مهم و استراتژيک در اقتصاد ملل جهان مطرح شده است .
از ميان انواع انرژي در جهان ، انرژي الکتريکي خصوصيات خاصي دارد که از جمله مي توان به موارد زير اشاره کرد .
-
اين انرژي به صورت وسيع قابل ذخيره سازي نيست .
-
بازده سرمايه گذاري در رابطه با انرژي الکتريکي زمانبر مي باشد ( به خصوص در کشورهاي جهان سوم که عمده تجهيزات مورد نياز را از کشورهاي پيشرفته تهيه مي کنند )
و اگر فرض جايگزيني تدريجي اين انواع انرژي را به جاي انرژيهاي فسيلي به لحاظ خصوصيات مثبت آن به شرايط فوق اضافه کنيم به اين نتيجه خواهيم رسيد که انرژي الکتريکي به عنوان يک انرژي کليدي در سطح جهان به مديريت و برنامه ريزي دقيق در تهيه ، توليد و مصرف خواهد داشت و اگر موارد ذيل را در توليد و مصرف اين نوع انرژي در نظر نگيريم در آينده با مشکلات خسارتهاي جبران ناپذيري روبرو خواهيم شد .
-
برنامه ريزي جامع و دراز مدت و مديريت مناسب بر توليد و توزيع انرژي الکتريکي
-
ايجاد فرهنگ عمومي صحيح در بهره برداري منطقي از انرژي الکتريکي
-
ايجاد استاندارد هاي مصرف
-
ايجاد ضوابط و مقررات مربوط به رعايت استاندارد هاي مصرف
-
مديريت علمي بار
از موارد فوق برنامه ريزي دراز مدت و جامع توليد انرژي الکتريکي از اهميت خاصي برخوردار است يک مديريت صحيح انرژي الکتريکي موقعي امکان پذير خواهد بود که مديران ارشد ، يک ديد روشن و مبتني بر تئوريهاي دقيق از روند آتي تقاضاي اين انرژي را داشته باشند. گزارش حاضر در راستاي رسيدن به اهداف الذکر نتايج تحقيقات انجام شده در اين رابطه را به صورت ذيل ارائه مي دهد .
روشهاي پيش بيني بار
1- مقدمه :
يکي از عناصر کليدي در مديريت و تصميم گيري پيش بيني پارامترها و متغيرهاي لازم در يک محدوده سيستمي مي باشد . براي اينکه مسئله پيش بيني را تعريف کنيم بايد از مسئله تصميم شروع کنيم ، فرآيند پيش بيني اطلاعات فرآيند تصميم را مهيا مي سازد . بنابراين طبعيت تصميماتي كه گرفته مي شود بسياري ازويژگيهاي مطلوب سيستم پيش بيني را ديکته خواهد کرد . پيش بيني هر متغيري بايد پاسخگوي سوالات زير باشد :
براي چه امري پيش بيني صورت مي گيرد ؟
شکل پيش بيني چگونه است ؟
دقت مورد نياز چقدر است ؟
در بررسي فرآيند پيش بيني يک متغير ، بايد کليه عواملي که در اين پيش بيني دخيل هستند شناسايي و اطلاعات مورد نياز در رابطه با آنها به دقت جمع آوري و دسته بندي گردند . در مواقعي که انتخاب صحيح متغيرها امکان پذير نيست بايد حالتهاي مختلف تست شده و موردي که بيشترين تاثير را روي فرآيند پيش بيني دارند انتخاب شود .
جنبه مهم ديگر پيش بيني شکل آن است ، معمولا پيش بيني يک متغير داراي دو شکل زير است :
الف) تخميني از کميت مورد انتظار به علاوه تخميني از انحراف معيار خطاي پيش بيني .
ب) پيدا کردن فاصله اطمينان کميت مورد پيش بيني ( فاصله اي که با احتمال معيني شامل مقدار واقعي کميت مورد پيش بيني است .)
2- روشهاي پيش بيني :
روشهاي مختلف که براي پيش بيني کميتهاي مختلف در سيستمهاي متفاوت مورد استفاده قرار مي گيرد بطورکلي به سه دسته تقسيم مي شود :
الف) روشهاي کميب) روشهاي کيفيج) ترکيب روشهاي کمي و کيفي
الف) روشهاي کمي :
در روشهاي کمي عمده هدف پيداکردن يک مدل و مبناي رياضي براي ترسيم رفتار آينده سيستم مي باشد که اين مدل به وسيله روشهاي مختلف رياضي و يا روشهاي شناسايي سيستمتخمين زده مي شود. در اين رابطه دو متد کلي وجود دارد که عبارتند از :
1) مدل سريهاي زماني
2) مدلهاي علت و معلولي
در مدلهاي سري زماني عمده هدف تاکيد روي اين قضيه است که يکسري از پديده ها و متغيرها در سيستمهاي مختلف وجود دارد که با يک روند خاصي رشد مي کنند که اگر ما اين روند را بر مبناي سالهاي قبل پيدا کنيم مي توانيم مدل آينده سيستم را بر حسب روند سالهاي قبل پيش بيني کنيم، و يا به عبارت ديگر يک سري زماني دنباله اي از مشاهدات منظم شده بر حسب زمان از يک متغير هستند که با تجزيه و تحليل آن مي توان مدلي براي تخمين مقادير آينده سيستم بوجود آورد . مدلهاي علت و معلولي بيان کننده يک مدل بين سري زماني متغير مورد پيش بيني و يک سري از سريهاي زماني متغيرهاي متفاوت است که در بوجود آمدن اين سري زماني نقش دارند . و هدف پيداکردن يک مدل رياضي و سيستمي است که بتواند اين رابطه را بطور منطقي برقرار کند .
ب) روشهاي کيفي :
روشهاي پيش بيني کيفي بيشتر براي سيستمهايي بکار مي رود که مدل رياضي ندارند و يا مدل احتمالي آنها پيچيده و کاملا غير خطي است و به آساني نمي توان بوسيله روشهاي کلاسيک رياضي به اين مدل رسيد و در صورت رسيدن به اين مدل رياضي دقت زيادي نخواهد داشت . و يا هزينه بر خواهد بود. در اين روش با استفاده از طرح و نظر افراد متخصص و خيره در سيستم مورد نظر آينده سيستم با توجه به گذشته ، حال و آينده آن ، بوسيله يک سري قوانين پايه 5 توصيف مي شود و بر اساس آن کميت مورد نظر براي آينده پيش بيني مي شود .
که در اين رابطه مدلها و روشهاي مختلف بر پايه سيستمهاي هوشمند 6 در سالهاي اخير ابداع شده و به نحو گسترده از آنها استفاده مي شود
ج)روشهاي كيفي و كمي
اين روش در سالهاي اخير بيشتر مورد توجه قرار گرفته به اين صورت که براي تعيين رفتار يک سيستم از ترکيب مدل رياضي و مدل توصيفي آن استفاده مي شود به اين صورت که در مرحله اول يک مدل رياضي از رفتار سيستم استخراج مي گردد و سپس با توجه به رفتارهاي توصيفي سيستم اين مدل تصحيح مي گردد.
3- پيش بيني بار و اهميت آن :
انرژي الکتريکي در مقياس وسيع قابل ذخيره سازي نبوده و مديريت توليد و توزيع انرژي الکتريکي بايد بر اساس تطبيق عرضه تقاضاي انرژي برق ، اقدام به برنامه ريزي و سرمايه گذاري و بهره برداري بهينه نمايد .
خصوصا که پروسه سرمايه گذاري در صنعت برق يک مرحله زمانبري مي باشد بنابراين در برنامه ريزي سيستم هاي قدرتاولين و مهمترين گام داشتن اطلاعات کافي و کامل از چگونگي رشد مصرف انرژي الکتريکي و پيش بيني روند منطقي آن با توجه به فاکتورهاي مختلف موثر در مصرف انرژي الکتريکي است ، زيرا هر نوع تصميم گيري در اين مورد منوط به داشتن اطلاعات مربوط به ميزان مصرف انرژي در مقاطع مختلف زماني و مکاني در سيستم است و يا به عبارت ديگر آگاهي از نيازهاي آينده صنعت برق مي تواند برنامه ريزان را در تعيين قدرت توليدي ، نوع نيروگاهها ، مشخصات سيستم هاي انتقال و توزيع و پستهايي که بايد ساخته شوند ياري دهد . اين آگاهي بر اساس مطالعات اطلاعات گذشته ، بررسي روند رشد بار و يا فرض قوانين تجربي يا مدل رياضي انجام مي گيرد .
4- دوره هاي مختلف پيش بيني بار :
پيش بيني بار در سيستم هاي قدرت عموما در سه دوره زير انجام مي گيرد .
1-4- پيش بيني کوتاه مدت : پيش بيني کوتاه مدت ، براي زمانهاي کوتاه بوده و بار ساعتي را برآورد مي کند . زمان پيش بيني در اين حالت ممکن است ساعتي ، چند ساعتي ، روزانه ، هفتگي ، ماهانه و يا فصلي باشد . برآورد بار کوتاه مدت در بهره برداري سيستم هاي قدرت نقش اساسي ايفا مي کند ، بطوريکه در برنامه ريزي ورود و خروج واحدها، با ملاحظه محدوديتهاي توليد واحدها و محدوديت هاي شبکه ،پخش بار بهينه، تخصيص ذخيره مطمئن بر شبکه ، تجزيه و تحليل وقوع حوداث احتماليو همچنين مطالعات اتصال کوتاه و پايداري شبکه مورد استفاده قرار مي گيرد .
2-4- پيش بيني ميان مدت : پيش بيني ميان مدت براي زمانهاي طولاني تر حدود يک الي سه سال است . اهميت اين پيش بيني براي برنامه ريزيهاي ميان مدت شبکه مي باشد .
3-4- پيش بيني بلند مدت : پيش بيني بلند مدت زمان ده سال يا بيشتر است و گاهي ممکن است به چند دهه هم برسد. با توجه به اينکه با گذشت چند دهه دوره اقتصادي ممکن است تغيير کند و در هر دوره تحول عظيمي رخ دهد و در نتيجه نتايج پيش بيني در اين حالت ممکن است قابل اطمينان نباشد .
برآورد بار بلند مدت از لحاظ توسعه شبکه از اهميت خاصي برخوردار است . افزايش تعداد نيروگاهها ، خطوط انتقال و تجهيزات توزيع در يک شبکه موجود ، بايد حداقل ده سال زودتر انجام گيرد تا همگام با رشد نوعبار بتواند پاسخگوي نياز باشد . جهت پيش بيني بار شبکه روش هاي مختلفي وجود دارد که اين روشها ، در ظاهر متفاوت ولي در اساس عملکرد يکساني دارند. و از يک قانون کلي پيروي مي کنند و آن پيش بيني روند آينده بار بر اساس روند پارامترها ي متاثردر آن در گذشته مي باشد . قانوني که بتواند رابطه بين دو روند را مشخص کند مدل بار ناميده مي شود. عمده روشهاي پيش بيني بار بصورت بلند مدت عبارتند از :
الف) روش مصرف نهاييب) سريهاي زمانيج) سيستمهاي هوشمندد) اقتصاد سنجي
5- پارامترها ي موثر در انتخاب روشهاي پيش بيني بار
در انتخاب يکي از روشهاي فوق الذكر پيش بيني بار بلند مدت عوامل و پارامترهاي زير دخالت دارند .
- شکل پيش بيني مورد نياز
- افق دوره پيش بيني
- در دسترس بودن داده هاي مورد نياز
- دقت مورد نياز
- رفتار فرآيند پيش بيني ( الگوي تقاضا )
- هزينه پيش بيني
-سهولت و سادگي عمليات
1-5- روش مصرف نهايي:
در اين روش ابتدا بايد تعداد و انواع مختلف لوازم و تجهيزات الکتريکي و مقدار مصرف ساليانه هر کدام پيش بيني گردد و سپس انرژي کل مورد نياز که برابر حاصل جمع انرژي کل مصرفي توسط وسايل مختلف است محاسبه گردد. با استفاده از اين روش مي توان مقدار و محل بار را تعيين کرد . اين روش نيز نياز به اطلاعات زيادي از برنامه هاي شهر سازي ، روند مصرف الکتريکي در محدوده هاي کوچک و توسعه صنعتي و کشاورزي و اجتماعي مناطق مختلف دارد . اين روش بيشتر براي تخمين بارهاي خانگي و تجاري مورد استفاده قرارمي گيرد و گاها مي توان براي پيش بيني بارهاي صنعتي و کشاورزي نيز ازآن استفاده کرد .
مراحل انجام اين روش به قرار زير است :
1) ابتدا بايستي در منطقه اي که پيش بيني بار يا انرژي براي آن صورت ميگيرد با توجه به برنامه هاي توسعه شهري ، تصويري از چگونگي توسعه فيزيکي ، صنعتي و اقتصادي شهر يا منطقه مورد مطالعه را بدست آورد . تحقق اين امر با توجه به طرحهاي جامع شهر که توسط مراکز ذيربط در نقاط مختلف دنيا تهيه ميشود . ممکن به نظر ميرسد.
2 ) دسته بندي بارها :
در اين مرحله مشرکين با توجه به الگوي مصرف بار تقسيم بندي ميشوند . اين تقسيم بنديها عموما شامل موارد زير است.
پرمصرف
1كم مصرف
سنگين
سبك
بزرگ
3-2- اماکن تجاريمتوسط
4-2- روشنايي عموميخيابانهاي اصلي
خيابانهاي معمولي
خيابانهاي فرعي
پارکها
بيمارستانها
5-2- اماکن خاصمدارس و دانشگاهها
مساجد
متفرقه
