ارزیابی قابلیت اطمینان تولید در سیستم های تجدید ساختار یافته صنعت برق به کمک نظریه بازی ها
چکیده
روند نوین برنامه ریزی بلندمدت توسعه تجهیزات تولید برق در محیط تجدیدساختار شده این صنعت با توجه به اهداف متفاوت سرمایه گذاران و بهره برداران در این مقاله مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این روش شرکت های تولید توان (GenCo) با توجه به سرمایه اولیه خود و با منظور نمودن میزان فروش سالیانه برق و در نظر گرفتن میزان سود بازگشتی داخلی (IRR) در بازار رقابتی، اقدام به تصمیم گیری در قالب یک بازی پویا تا پایان افق برنامه ریزی تولید می نمایند. در این روش بهره بردار مستقل سیستم (ISO)، براساس سیاست های کلی خود، اقدام به ارائه مشوق ها به روش تصاعدی برای توسعه و حمایت از انرژی های نو و مخصوصا برق پاک (بادی) می نماید. جریمه ها و مشوق های تعیین شده از سمت مدیران صنعت برق و دولت ها، نظیر جریمه تأخیر در ساخت واحدهای نماینده تولید، جریمه های مربوط به میزان آلایندگی های تولیدی واحدها، مشوق های تعیین شده جهت بهره گیری از منابع تولید پراکنده و بهره گیری از قراردادهای بلندمدت واحدهای تولید بادی در نهایت سبب دستیابی به بهترین و کاربردی ترین استراتژی نصب واحدهای تولید سنتی و پراکنده در محیط رقابتی صنعت برق می گردد. با استفاده از ابزار ظرفیت معادل (Capacity Credit) نیروگاه های بادی در استراتژی اعلام شده میزان تولید پراکنده اضافه شده معادل نیروگاه های سنتی در توسعه تجهیزات تولید تعیین گشته و بهره بردار مستقل سیستم با استناد به ظرفیت نهایی محاسبه شده و با استفاده از شاخص هایی نظیر ENS و EIR بازار توسعه تولید را مورد پایش قرار می دهد. شبیه سازی مونت کارلو ابزاری است که در مراحل تعیین ظرفیت معادل و محاسبه میزان قابلیت اطمینان نهایی سیستم مورد استفاده قرار گرفته است. به کمک روش ارائه شده تعاملی مطلوب و بازار محور بین طیف مختلف سرمایه گذاران محیط رقابتی صنعت برق و بهره برداران سیستم پیرامون گسترش ظرفیت تولید فراهم می شود.
مقدمه
برنامه ریزی توسعه تولید به عنوان یکی از مهمترین مسائل مطرح در حوزه مطالعات سیستم قدرت، در شکل تاریخی و مبتنی بر انحصار خود به معنی تعیین و نوع زمان بهره برداری از نیروگاه های جدید در جهت تأمین بار پیش بینی شده سیستم با کمترین هزینه، همراه با حفظ سطح معینی از اطمینان پذیری در یک افق زمانی درازمدت بوده است. در این مسیر، برنامه ریزان با بهره گیری از روش های گوناگون پیش بینی و بهینه سازی، همواره می کوشیدند تا با فراهم آوردن منابع تولید نیروی جدید، از هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری از سیستم تا حد امکان بکاهند و میان این هزینه ها و اطمینان پذیری یکنواخت در کل سیستم موازنه برقرار کنند. بدیهی است که این صورت مسأله، مستلزم روند برنامه ریزی و بهره برداری یکپارچه و مجتمع در قلمرو انحصاری سیستم خواهد بود. بر همین اساس است که برنامه ریزی توسعه تولید به عنوان یک مسأله بهینه سازی بزرگ و غیرخطی در حوزه مطالعات سیستم قدرت به تدریج شکل می گیرد و گرداگرد خود مجموعه گسترده ای از مدل ها، روش ها، ایده ها و قیود را پدید می آورد.
طبیعت بلندمدت برنامه ریزی توسعه تولید، حضور و بروز پارامترهای مبهم و نامعلوم مربوط به آینده را در آن اجتناب ناپذیر می کند. بر همین اساس، مطالعات با روندی سریع به سمت افزودن بر دقت پیش بینی ها و ابداع روش های نوینی هدایت می شود که امکان انعطاف پذیری لازم را برای نتایج حاصل از روندهای برنامه ریزی فراهم آورد. با این وجود، ناباوری نسبت به آینده بر نگرانی تصمیم گیران می افزاید و آنان را وادار به تصمیم گیری های محتاطانه می کند.
نتیجه نهایی این برنامه ریزی های محافظه کارانه که بر ساختار انحصاری صنعت مبتنی است در کشورهای توسعه یافته و ثروتمند، فراهم آمدن صنعتی گران قیمت و بزرگ با برخورداری از افزونگی تولید است. اما صنعت برق در کشورهای در حال توسعه دارای وضعیتی کاملا متفاوت است. ناکارآمدی تولید، افزایش سرسام آور هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری که بر دولت ها تحمیل می شود و گهگاه از عهده آن بر نمی آیند و رشد سریع تقاضا برای انرژی، صنعت را در بسیاری از این کشورها در معرض فروپاشی قرار می دهد.
اما، فناوری همچنان در حال پیشرفت است. سال به سال، نیروگاه های بزرگتر با بازده بیشتر و هزینه کمتر وارد مدار می شوند و انگیزه های حفظ ساختار انحصاری را افزایش می دهند، چرا که ساخت نیروگاه های بزرگ نیازمند سرمایه های کلان است. گرچه در پایان این مسیر نیروگاه های بزرگ و پر بازده به راندمانی نزدیک به مقدار نظری بیشینه خود می رسند، اما فناوری در این مرز نمی ایستد. با طراحی و ساخت نیروگاه های گازی، یعنی موتورهای جتی که برای تولید برق اصلاح شده اند، روند پیشرفت فناوری شتاب می گیرد و با توسعه نیروگاه های سیکل ترکیبی، که تلف انرژی را نیز به انرژی مفید تبدیل می کنند، این روند به اوج می رسد. این نیروگاه ها علاوه بر بازده فوق العاده، از امتیازات دیگری نیز برخوردارند. آنها کوچکترند، نصب آنها ساده تر و سریع تر است، آلایندگی کمتری دارند و هزینه های سرمایه گذاری و تولید با آنها کمتر است. به این ترتیب دلایل محکم ساخت و بهره برداری از نیروگاه های بزرگ، یکی پس از دیگری از میان می روند. اکنون، ساختار انحصاری و قانونمند که در حمایت از مصرف کننده، عاملی اساسی به شمار می رفت، به تدریج کارکردی در تضاد با ایده نخستین خود پیدا می کند و به ابزاری در جهت حمایت از انحصارگران ناکارآمد تبدیل می شود. آرام آرام، ایده رقابت در صنعت متولد می شود.
دولت ها برای بهبود کارآمدی و افزایش بهره وری به فروش نیروگاه های تحت مالکیت خود اقدام می کنند. شرکت های یکپارچه عمودی، به چندپاره تقسیم می شوند. مقدمات قانونی و ترتیبات مالی و اقتصادی برای بهره برداری عادلانه از سیستم انتقال برای همه فراهم می شود و به تدریج بازارهایی برای خرید و فروش نیروی برق شکل می گیرند که مبنای کارکردی آنها قانون اقتصادی عرضه و تقاضا و نه معیارهای فنی است. با این وجود، مشکلات و مسائل جدید یکی پس از دیگری رخ می نمایند و پژوهشگران را به چالش می کشند. نیروی برق را نمی توان ذخیره کرد و باید آن را درست در لحظه تولید به مصرف رسانید. همین حقیقتی که به نظر ساده می رسد، باعث افزایش پیچیدگی در بازارهای برق می شود. ساختارهای گوناگونی برای بازار پیشنهاد می شود و همه می کوشند تا ثباتی که برای برنامه ریزی ضروری است در قیمت ها پدید آید، ولی رسیدن به این ثبات چندان ساده نیست. بهای انرژی الکتریکی، ساعت به ساعت و روز به روز شکلی که تصادفی به نظر می رسد، در حال تغییر است و تخصیص درست و عادلانه منابع تولید میان مشتریان به عنوان نخستین چالش مهم فراروی نهادهای مدیریت و قانون گذار صنعت، خودنمایی می کند. به تدریج و با افزایش تقاضای انرژی که ناشی از رشد اقتصادی است، افزونگی نخستین تولید نسبت به مصرف از بین می رود و آرام آرام چالش جدی تری مدیریت صنعت را نگران می کند: فراهم آوردن منابع تولید مورد نیاز برای تأمین درازمدت انرژی.
تعداد صفحه : 117
فرمت PDF
تعداد صفحات 117
پایان نامه ارشد برق ارزیابی قابلیت اطمینان تولید در سیستم های تجدید ساختار یافته صنعت برق به کمک نظریه بازی ها
