ضرورت تحول در نظام تولید برق

به گزارش برق نیوز، هدف و ماموریت اصلی مجموعه صنعت برق کشورتامین برق مطمئن و اقتصادی برای تمام مشترکان و مصرف‌کنندگان برق است. برای تامین مطمئن برق لازم است اولا به میزان کافی زیرساخت‌های تولید، انتقال و توزیع برق (نیروگاه‌ها و خطوط انتقال و توزیع) ایجاد شده باشد و ثانیا این تاسیسات و زیرساخت‌ها به خوبی بهره‌برداری و تعمیر و نگهداری شوند. از بُعد اقتصادی نیزمساله انتخاب نوع نیروگاه‌ها به لحاظ هزینه سرمایه‌گذاری و هزینه O&M آن‌ها و همچنین ایجاد نظام‌های بهینه O&M و آرایش تولید (از جمله بازار برق) حائز اهمیت هستند.

از بعد تامین مطمئن برق مهم‌ترین عامل وجود ظرفیت ذخیره کافی تولید در مجموعه شبکه برق است. در کشور ما به‌خصوص دریک دهه گذشته ایجاد ظرفیت جدید تولید به تناسب رشد مصرف برق صورت نگرفته و این امر موجب شده است نیاز مصرف طی تابستان امسال و سال گذشته حتی از جمع قدرت عملی نیروگاه‌ها نیز پیشی بگیرد که با توجه به محدودیت‌های تولید نیروگاه‌های برقابی ناشی از کمبود ذخیره آب سد‌ها و همچنین ضریب خروج اضطراری متعارف و معمول نیروگاه ها، کمبود قابل‌توجهی نسبت به نیاز مصرف آن گونه که مسوولان صنعت برق نیز اظهار کرده اند، ایجاد شود. واضح است در این شرایط چه فشار مضاعفی را مجموعه نیروگاه‌های کشور و متولیان امر بهره برداری در ستاد شرکت‌های زیرمجموعه وزارت نیرو برای عبور از پیک مصرف تابستان باید متحمل شوند.

بدیهی است در چنین وضعیتی بهره برداری، تعمیر و نگهداری بهینه ازمجموعه نیروگاه‌های موجود برای جبران کمبود تولید از اهمیت خاصی برخوردار است. در این زمینه با وجود اینکه در ۸ ماه از سال به دلیل کاهش نیاز مصرف فرصت کافی برای اجرای تمام برنامه‌های تعمیراتی مطابق با استاندارد‌های کارخانه سازنده هریک ازنیروگاه‌ها وجود دارد و برنامه ریزی دقیق و مناسبی هم با همکاری واحد‌های ذی‌ربط شرکت تولید برق حرارتی و شرکت مدیریت شبکه برای کلیه واحد‌های تولید (اعم از خصوصی و دولتی) صورت می‌گیرد، اما به دلیل کمبود منابع مالی و مشکلات بازرگانی خارجی تامین قطعات یدکی با اشکال یا تاخیر مواجه می‌شود. واحد‌های گازی بسته به مدل آن‌ها ۵ تا ۱۰‌درصد ازطول عمر خود را درحال توقف برای بازدید‌ها یا تعمیرات به سر می‌برند و این زمان برای واحد‌های بخاری ۱۰ تا ۱۵‌درصد است.

باید اشاره کنم که تعمیرات دوره‌ای نیروگاه‌ها به دو منظور انجام می‌گیرد. یکی با هدف حفظ قابلیت اطمینان و استمرار تولید و پیشگیری از بروز حوادث خسارت بار و ثانیا برای حفظ قابلیت تولید کامل و راندمان حرارتی واحدها. درنیروگاه‌های گازی با توجه به حساسیت قطعات اصلی مسیر گاز داغ بازدید‌ها و تعمیرات باید باحساسیت بیشتری مدنظر باشد، چرا که تخطی قابل‌توجه از استاندارد‌های تعمیرات این واحد‌ها می‌تواند منجر به خسارات سنگین شود، اما در مورد نیروگاه‌های بخاری امکان انعطاف تا حدی وجود دارد.

باتوجه به اینکه درحال حاضرحدود ۴۵‌هزار مگاوات از واحد‌های حرارتی ازنوع توربین گاز هستند (همچنین حدود ۱۲‌هزار مگاوات واحد‌های بخاری متصل به واحد‌های گازی درنیروگاه‌های سیکل ترکیبی) در مقایسه با حدود ۱۵۰۰۰ مگاوات نیروگاه‌های بخاری از اکثریت قابل‌توجهی برخوردارند و این روند رو به افزایش است، بنابراین مسئله تعمیرات مجموعه نیروگاه‌ها سال به سال از حساسیت و اهمیت بیشتری برخوردار می‌شود. با وجود مشکلاتی که برای انجام تعمیرات به موقع واحد‌های نیروگاهی وجود دارد و به پاره‌ای از آن‌ها اشاره شد، ولی خوشبختانه به دلیل وجود روح همکاری مجموعه صنعت برق کشور اعم از نیروگاه‌های بخش‌خصوصی و دولتی و شرکت‌های ستادی صنعت برق مشکلات وکمبود‌های فعلی تاحدی برطرف می‌شود، ولی قطعا ادامه این شرایط منجر به کاهش کارآیی و عملکرد نیروگاه‌های موجود در آینده هم به لحاظ میزان قابلیت تولید هم قابلیت اطمینان و هم هزینه تولید خواهد شد.

باتوجه به شرایط فوق به منظور پیشگیری از بروز حوادث غیر‌مترقبه خسارت بار برای واحد‌های گازی که بازسازی آن‌ها به دلیل مشکلات تامین قطعات معمولا به طول خواهد انجامید، لازم است انجام تعمیرات این نوع واحد‌ها با توجه به محدودیت‌های مالی نسبت به واحد‌های بخاری در اولویت قرارگیرد.

نکته دیگری که درارتباط با تعمیرنگهداری و بهسازی واحد‌های موجود حائز اهمیت است، اینکه تعداد قابل‌توجهی از واحد‌های شبکه (عمدتا واحد‌های بخاری قدیمی) به دلایل مختلف قادر به تولید توان نامی خود نیستند یا در زمان اوج مصرف تابستان به دلیل عمدتا سیستم خنک کن اصلی (حتی در واحد‌های جدیدتر بخاری معمولی یا سیکل ترکیبی) با محدودیت تولید مواجهند. با اجرای طرح‌های بهسازی و رفع عوامل محدودیت با هزینه به مراتب کمتری نسبت به خرید و احداث واحد جدید می‌توان ظرفیت قابل‌توجهی از تولید این نیروگاه‌ها را احیا کرد. همچنین روش‌های افزایش قدرت عملی توربین‌های گازی از طریق سیستم‌های خنک کن هوای ورودی کمپرسور یا روش‌های متعارف و مطمئن دیگرتحت شرایط فعلی که شبکه با کمبود تولید درتابستان مواجه است راهکار‌های کم هزینه و زودبازده محسوب می‌شوند.

این مساله ازدیدگاه تامین برق اقتصادی هم در بُعد کلان به لحاظ انتخاب نوع نیروگاه‌های جدید در آینده و در حیطه بهره برداری ازنیروگاه‌های موجود به لحاظ کاهش هزینه‌های تولید برق باید مدنظر قرارگیرد.

در مورد هزینه‌های تولید برق در نیروگاه‌های حرارتی ذکر این نکته ضروری است که در اکثرکشور‌های جهان بیش از ۹۰‌درصد هزینه تولیدبرق نیروگاه‌های حرارتی اختصاص به هزینه سوخت دارد؛ بنابراین تعرفه‌های برق به تناسب قیمت‌های جهانی سوخت تغییر می‌کند. به همین جهت عمده فعالیت‌های تحقیقاتی در جهت توسعه تجهیزات تولیدبرق در شرکت‌های سازنده این نوع تجهیزات بر افزایش کارآیی و راندمان عملکرد آن‌ها متمرکز می‌شود. روند تحول وارتقای راندمان نیروگاه‌های حرارتی طی قرن گذشته و قرن حاضر، گواه این مطلب است. در حال حاضر با توسعه دانش ساخت توربین گاز با کاربرد آلیاژ‌های مقاوم درمقابل دما؛ طراحی سیستم خنک کن پره و استفاده از پوشش مناسب برای سطح پره‌ها تولید این نوع توربین با ظرفیت ۵۷۰ مگاوات وراندمان ۴۴‌درصد در دست اقدام است که درحالت سیکل ترکیبی راندمان آن به۶۴‌درصد می‌رسد.

علاوه برتوسعه و پیشرفت دانش ساخت تجهیزات نیروگاهی؛ نظام‌های تعمیر و نگهداری و روش‌های بهره برداری نیز طی دهه‌های گذشته باهدف هرچه اقتصادی‌تر اداره کردن نیروگاه‌های حرارتی با تحولات چشمگیری مواجه بوده که عمدتا نیز در جهت کاهش مصرف سوخت به عنوان مولفه عمده هزینه تولید برق صورت گرفته است، هرچند حفظ قابلیت اطمینان تولید برق به عنوان یکی دیگر از اهداف این نظام‌ها همواره مدنظر بوده است. علاوه براین، تحولات زیرساختی از جمله ایجاد شبکه‌های برق سراسری در کشور‌ها و متعاقبا اتصال آن‌ها به یکدیگر و همچنین خصوصی سازی و تشکیل بازار‌های خرید و فروش برق ازجمله تحولاتی بوده که تاثیر قابل‌توجهی درکاهش هزینه‌های تولید برق و مشخصا بهبود راندمان (کاهش مصرف سوخت) درکشور‌ها و کل دنیا داشته است.

روند تحولات درصنعت برق کشور ما نیز هم راستا با تحولات جهانی و بالطبع با تاخیراتی درتمام زمینه‌های فوق صورت گرفته است و حتی خصوصی سازی هم که از جمله اقدامات بسیار موثر در اقتصاد انرژی کشور‌های مختلف دنیا بوده از سال ۱۳۸۴ درکشورما به تدریج به مرحله اجر ادرآمده است. مساله‌ای که کشور ما را از اکثرکشور‌های دنیا متمایز می‌سازد و تقریبا تمام بدنه مدیریتی وکارشناسی انرژی کشور به آن تاکید دارند، موضوع سیاستگذاری کلان کشور در زمینه قیمت‌گذاری نامتناسب انواع حامل‌های انرژی از جمله برق است که باعث شده علاوه بر رشد بی رویه مصرف، انگیزه و جهت گیری اقتصادی درکسب و کار‌های مرتبط با مقوله انرژی که سهم بالایی در اقتصاد کشور دارند، عملا بلاموضوع شود. عدم‌تناسب قیمت حامل‌های انرژی درمقایسه با قیمت‌های جهانی و حتی عدم‌افزایش آن به تناسب افزایش قیمت سایر کالا‌ها و خدمات داخل کشور باعث مشکلات و معضلات قابل‌توجهی برای اقتصاد ملی شده است.

اگر بخواهیم به مولفه‌های اصلی هزینه تولید برق درنیروگاه‌های حرارتی اشاره کنیم، باید گفت علاوه برهزینه استهلاک، سایر هزینه‌های اصلی به طورکلی عبارتند از: سوخت، قطعات یدکی و مواد مصرفی و حقوق و دستمزد نیروی انسانی. هزینه قطعات و مواد مصرفی برای بهره برداری، تعمیر و نگهداری اعم از تامین داخلی و خارجی فرق چندانی باسایر کشور‌ها ندارد و هزینه حقوق و دستمزد هم تقریبا همین وضعیت را دارد. به عبارتی هرینه O&M (بدون سوخت) فاصله قابل‌توجهی با سایر کشور‌ها ندارد و این هرینه درکشور‌های غربی بسته به نوع نیروگاه حرارتی به طور متوسط درحدود ۳/ ۰ تا ۵/ ۰ سنت است. اما همان گونه که ذکر شد در اکثر کشور‌های دنیا سهم هزینه سوخت بیش از ۹۰‌درصد است، ولی درکشور ما این سهم بسیار ناچیز و بنابراین تعرفه‌ها و قیمت‌های خرید و فروش برق نیز متناسبا بسیار پایین است.
بدیهی است با این وضعیت فعالیت‌های مرتبط با تولید برق آنگونه که درسایرکشور‌ها صورت می ‎گیرد و قبلا به آن اشاره شد در راستای کاهش هزینه سوخت و به عبارتی کاهش مصرف سوخت و بهبود راندمان حرارتی شکل نمی‌گیرد. سرمایه‌گذاری برای اجرای اقداماتی از قبیل احداث نیروگاه‌های جدید پر راندمان، جایگزین کردن نیروگاه‌های قدیمی کم بازده با نیروگاه‌های جدید، بازسازی نیروگاه‌های قدیمی باهدف ارتقای راندمان و جهت گیری روش‌های بهره برداری، تعمیر، نگهداری و... در راستای بهبود راندمان از جمله این اقدامات است.

البته ازجانب دیسپاچینگ ملی باتنظیم آرایش تولید سعی در بهره‌برداری هرچه بیشتر ازنیروگاه‌های پربازده شبکه صورت می‌گیرد و مدیریت نیروگاه‌ها (اعم از خصوصی ودولتی) نیز تلاش خود را در جهت حتی الامکان کاهش مصرف سوخت به عنوان یک وظیفه ملی صورت می‌دهند. اما این اقدامات درچارچوب یک سازوکار موثر و انگیزه‌مند اقتصادی وحرفه‌ای نیست. البته به منظور تشویق بخش‌خصوصی به سرمایه‌گذاری در بخش تولید برق و بهبود راندمان (کاهش مصرف سوخت) قوانین حمایتی متعددی طی سال‌های اخیر وضع شده است که اهم آن‌ها به شرح زیر است:
- قانون برنامه پنجم توسعه اقتصادی اجتماعی وفرهنگی مصوب دی ماه ۱۳۸۹ (ماده ۱۳۳)
- قانون اصلاح الگوی مصرف مصوب اسفند ۱۳۸۹ (ماده ۵۰)
- قانون بودجه سال ۱۳۹۲ (ماده ۱۹)
- قانون بودجه سال ۱۳۹۳ (بند ه تبصره ۱۱)
- قانون رفع موانع تولید مصوب اردیبهشت ۱۳۹۴ (ماده ۱۲)
- قانون برنامه ششم توسعه مصوب فروردین ۱۳۹۶ (بند ب ماده ۴۴)
- آیین نامه ایجاد بازار بهینه سازی انرژی ومحیط‌زیست مصوب اسفند ۱۳۹۶ شورای عالی انرژی

باوجود این تعداد قوانین متنوع حمایتی متاسفانه آنگونه که باید و شاید استقبال مناسبی ازجانب بخش دولتی و خصوصی برای سرمایه‌گذاری نه در زمینه افزایش متناسب ظرفیت تولید و نه افزایش راندمان حرارتی (کاهش مصرف سوخت) صورت نگرفته است که کاهش مستمر ضریب ذخیره تولید شبکه طی سال‌های گذشته و وجود حدود ۱۴‌هزار مگاوات واحد گازی بزرگ (با ظرفیت بیش از صد مگاوات) تبدیل نشده به سیکل ترکیبی که عمر بهره برداری برخی از آن‌ها به بیش از ۱۵ سال می‌رسد و بیشترین تاثیر را می‌توانند در افزایش راندمان حرارتی شبکه برق کشور داشته باشند، گواه این مطلب است.

علاوه براین درحال حاضر بیش از ۳۵۰۰ مگاوات (با توان عملی به مراتب کمتر) واحد‌های گازی قدیمی کم ظرفیت و با راندمان حدود ۲۵‌درصد وکمتردرکشور وجود دارد که در سال ۱۴۰۰ حدود ۴ میلیارد مترمکعب گاز و نیم میلیارد لیتر نفت گاز مصرف کرده اند. ارزش جهانی این میزان سوخت قابل مقایسه با قیمت خرید همین میزان ظرفیت عملی نیروگاه جدید با راندمان دوبرابر است. به این معنی که سرمایه‌گذاری در این زمینه برای جایگزینی آن‌ها با نیروگاه‌های پرراندمان یا انرژی‌های تجدیدپذیر در اقتصاد ملی کاملا موجه است.

شکی نیست که راهکار اصلی که جهت گیری فعالیت‌های بخش تولید صنعت برق را به سمت بهبود راندمان وکاهش مصرف سوخت (به عنوان عامل عمده هزینه واقعی تولید برق) سوق دهد، بسترسازی لازم برای واقعی ترکردن قیمت تمام حامل‌های انرژی (و ازجمله هزینه سوخت مصرفی نیروگاه ها) است تا به این وسیله به طور نظام‌مند رشد مصرف بی رویه کنترل شده و همزمان جاذبه لازم رابرای مشارکت بخش خصوصی چه در جهت افزایش ظرفیت تولید برق و چه اجرای پروژه‌های موثر در کاهش مصرف سوخت ایجاد شود. به هر حال این داروی تلخ را برای درمان این بیماری روزی باید سرکشید و تا آن زمان نمی‌توان به سروسامان دادن به امور مرتبط با انرژی درکشور چندان امیدوار بود. متاسفانه شرایط فعلی اقتصاد کشور و وضعیت معیشت مردم نیز به شکلی است که دفاع از افزایش قیمت حامل‌های انرژی‌برای مسوولان ذی‌ربط کشور مشکل است، اما هرچه زمان از دست برود قطعا شرایط سخت‌تر خواهد شد.

به هر حال با وجود فرسودگی وتکنولوژی قدیمی بخش قابل‌توجهی ازناوگان تولید برق کشورکه حدود ۱۶۰۰۰مگاوات آن بیش از ۳۰ سال و حدود۱۰۰۰۰ مگاوات بیش از ۴۰ سال عمر دارند و راندمان بخش قابل‌توجهی از آن‌ها بسیار پایین است به دلیل نبود ذخیره تولید درشبکه، بهره برداری از همه این ظرفیت در فصل پیک اجتناب ناپذیراست، چرا که امروزه به دلیل وابستگی شدید زندگی مردم به برق و نقش مهم برق در تولیدات صنعتی، هزینه اعمال یک کیلووات ساعت خاموشی چند برابر و بلکه ده‌ها برابر هزینه تولید یک کیلووات ساعت برق در پرهزینه‌ترین وکم راندمان‌ترین نیروگاه حتی با احتساب قیمت‌های واقعی سوخت است و این موضوع البته در تمام دنیا به‌خصوص در کشور‌های پیشرفته صنعتی به مراتب شدیدتر است.

همین امر باعث شده که به‌رغم وجود نیروگاه‌هایی با راندمان ۵۰‌درصد درشبکه، متوسط راندمان نیروگاه‌ها بر اساس گزارش‌ها درسال ۱۴۰۰ حدود ۳۹‌درصد باشد. لازم به ذکراست وجود منابع عظیم گاز درکشور ما و ایجاد زیرساخت‌های عظیم و پرهزینه انتقال گاز درتقریبا کل کشور به طوری که قریب به اتفاق نیروگاه‌ها متصل به شبکه انتقال گاز هستند ودر هر نقطه از کشور که احداث نیروگاه جدیدی برنامه ریزی شود تامین گاز آن با هزینه اندک قابل انجام است این فرصت مغتنم رابرای صنعت برق کشور ایجاد کرده است که توسعه ظرفیت نیروگاه‌های کشور را در آینده برمبنای نیروگاه‌های سیکل ترکیبی راندمان بالا برنامه ریزی کند و به تدریج با بازنشسته کردن نیروگاه‌های قدیمی‌تر متوسط راندمان شبکه بهبود یابد.

در حال حاضر نیز سهم تولید گاز در تولید برق کشور قابل‌توجه است به طوری که حدود ۸۲‌درصد ازبرق نیروگاه‌های حرارتی کشور درسال ۱۴۰۰ توسط گاز ومابقی توسط سوخت مایع تولید شده است. به عنوان مقایسه در کشور آمریکا در سال ۲۰۲۱ حدود ۳۶‌درصد از برق تولیدی نیروگاه‌های حرارتی با گاز طبیعی و یک‌درصد توسط سوخت مایع و مابقی توسط زغال سنگ تولید شده است.

در ارتباط با راندمان حرارتی همان گونه که ذکر شد راندمان ناخالص متوسط شبکه بر اساس آمار منتشره درسال ۱۴۰۰ درحد ۳۹‌درصد بوده که با توجه به ۳ درصد متوسط مصرف داخلی راندمان خالص در حد ۸۵/ ۳۷‌درصد است. راندمان خالص متوسط سال۲۰۲۱ درکشورآمریکا حدود ۹/ ۳۸ است که با توجه به ۵‌درصد متوسط مصرف داخلی نیروگاه‌های حرارتی آمریکا راندمان متوسط ناخالص حدود ۹۵/ ۴۰‌درصد محاسبه می‌شود. البته راندمان خالص متوسط برقِ تولیدشده در آمریکا توسط سوخت گاز درحد ۴/ ۴۴‌درصد وتوسط زغال‌سنگ ۲۵/ ۳۲‌درصد بوده است (علت پایین بودن راندمان نیروگاه‌های بخاری زغال سنگ سوز اولا قدیمی بودن برخی از این نیروگاه هاست و ثانیا به لحاظ لزوم رعایت استاندارد‌های زیست محیطی تمام این نوع نیروگاه‌ها به سیستم حذف اکسید گوگرد مجهز هستند که به سهم خود افت راندمان بویلر را موجب می‌شود. ضمن اینکه مصرف داخلی این نیروگاه‌ها هم بالاست و درکاهش راندمان خالص موثر است).

درخصوص تعرفه‌های فروش برق نیز لازم به ذکراست که به طور نمونه درکشور آمریکا متوسط تعرفه فروش برق (شامل مالیات) در ۹ ماهه اول سال ۲۰۲۲ برابر ۰۲/ ۱۵ سنت برای بخش خانگی، ۵۱/ ۱۲ سنت برای بخش تجاری و ۴۵/ ۸ سنت برای بخش صنعت به ازای یک کیلووات ساعت بوده است (اطلاعات برق آمریکا از سایت EIA استخراج شده است). این نکته نیز قابل ذکر است که در این سطح از راندمان حرارتی نیروگاه‌ها درکشور ما به ازای هر یک‌درصد افزایش راندمان حدود ۵/ ۲ درصد در مصرف سوخت صرفه جویی می‌شود که با توجه به مصرف حدود ۹۰ میلیارد لیتر سوخت سالانه نیروگاه‌ها (سال۱۴۰۰) رقم بسیار قابل‌توجهی است.