مدلسازی و اولویتبندی سیاستهای توسعه نیروگاههای حرارتی ایران با توجه به محدودیتهای محیطزیستی
شهزاد ثابتی مطلق، مصطفی پناهی، امیرهومن حمصی، جمال قدوسی/ آینده نگر
انتشار سالانه نزدیک به ۱۸۰ میلیون تن گاز دیاکسید کربن در نیروگاههای حرارتی کشور یکی از عوامل قرارگیری ایران در جایگاه نهم کشورهای تولیدکننده گازهای گلخانهای دنیا است. بر این اساس، شهزاد ثابتی مطلق، مصطفی پناهی، امیرهومن حمصی، جمال قدوسی و علیرضا حاج ملاعلی کنی تحقیقی درباره انتشار گازهای گلخانهای در نیروگاههای حرارتی انجام دادهاند که با عنوان «مدلسازی و اولویتبندی سیاستهای توسعه نیروگاههای حرارتی ایران با توجه به محدودیتهای محیطزیستی» در شماره ۷۰ فصلنامه «مطالعات اقتصاد انرژی» منتشر شده است. در این پژوهش، سیاستهای دیسپاچینگ بهینه اقتصادی محیطزیستی بار و پورتفولیویی از استراتژیهای بهبوددهنده کارایی در دو سمت عرضه و تقاضا در سناریوهای مختلف شبیهسازی و بهینهیابی شدهاند. برای این منظور، از دادههای سری زمانی ۱۳۸۷ تا ۱۳۹۷ ترازنامه انرژی کشور استاده شده است و با مدلسازی سیستم انرژی، به شناسایی وضعیت موجود و پیشبینی عرضه و تقاضای برق حرارتی و انواع هزینهها و میزان انتشار گازهای گلخانهای در بازه زمانی بیستساله ۲۰۱۱ تا ۲۰۳۰ برای کشور اقدام شده است. سپس سبا تعیین دیسپاچینگ بهینه نیروگاههای حرارتی، کارآمدترین سیاست برای بهبود کارایی اقتصادی محیطزیستی بخش برق حرارتی در راستای دستیابی به توافقنامه پاریس در قالب برترین سناریو از طریق تحلیل هزینه و منفعت معرفی شده است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان دادند که تمامی سناریوهای جایگزین با کاهش بیش از ۱۵ درصد انتشار و بیش از ۸ میلیارد دلار نسبت به سناریوی مرجع منافع اقتصاد محیطزیستی دارد. علاوه بر این، چنین کاری امکان تحقق توافق مشروط و غیرمشروط ایران را در دستیابی به اهداف توافق پاریس میسر خواهد ساخت.
***
نیروگاههای حرارتی یکی از مصرفکنندگان و تولیدکنندگان اصلی انرژی عامل انتشار حدود یکسوم گاز گلخانهای در سراسر جهان هستند. از طرفی، آمارها حاکی از آن است که رشد جهانی مصرف انرژی دنیا در سال ۲۰۱۷ نسبت به ۲۰۱۶ حدود ۲.۲ درصد و رشد مصرف انرژی ایران در بازه فوق حدود ۶.۳ درصد افزایش داشته است. همچنین بر اساس گزارشهای بینالمللی، تولید برق در سال ۲۰۱۸ به میزان ۲۶ هزار و ۶۱۴.۸ تراواتساعت بوده است که معادل ۱۹ درصد کل مصرف نهایی انرژی جهانی است. از این رو، برق بهعنوان موتور توسعه نقش قابلتوجهی در رشد و توسعه اقتصادی و اجتماعی و فرهنگی کشورها به خود اختصاص داده است. در خصوص مصرف برق نیز پیشبینیها بیانگر آن است که مصرف برق در جهان طی سالهای ۲۰۰۵ تا ۲۰۳۰ حدود دو برابر افزایش خواهد یافت، چنانکه بر اساس آخرین گزارش پیشبینی انرژی آژانس بینالمللی انرژی، روند مصرف برق در کشورهای توسعهیافته طی سالهای ۲۰۰۶ تا ۲۰۳۰ با متوسط رشد سالانه کشورهای در حال توسعه مانند ایران ۳.۸ درصد پیشبینی شده است.
در طی سالهای اخیر، مصرف برق در کشور ما نیز بهدلایلی از قبیل رشد جمعیت و توسعه شهرنشینی و افزایش سطح زندگی و رفاه و توسعه صنعتی و تجاری و تغییرات آبوهوایی را به افزایش بوده است، بهطوریکه بر اساس آخرین آمار تفصیلی صنعت برق کشور، کل مصرف برق ایران برابر با ۲۶۱ هزار و ۳۶۷ میلیون کیلوواتساعت است که نسبت به سال قبل از آن، رشدی معادل ۲.۵ درصد داشته است. متقابلاً، تولید برق نیروگاههای کشور در سال ۱۳۹۷ با رشدی معادل یکدرصد نسبت به سال قبل به ۳۱۱ میلیارد کیلوواتساعت بالغ شده است. افزایش مصرف انرژی با رشد انتشار گازهای گلخانهای همراه بوده است بهطوریکه در سال ۲۰۱۸، ایران با حدود ۲ درصد انتشار کربن در جهان، همرتبه کشورهایی مانند کانادا و کره جنوبی بوده است، درحالیکه در همان سال، تولید ناخالص داخلی کانادا در رتبه دهم و کره جنوبی در رتبه یازدهم و ایران در جایگاه بیستوهفتم جهان قرار داشته است. همچنین، تولید برق ایران در سال ۲۰۱۸ رتبه هفدهم جهان را به خود اختصاص داده است، درحالیکه کانادا و کره جنوبی بهترتیب در رتبه ششم و دهم در این زمینه قرار دارند.
از سوی دیگر، ایران بر اساس برآورد اوپک از بزرگترین ذخایر اثباتشده گاز طبیعی و نفت در جهان برخوردار است. بخش بزرگی از درآمد کشور وابسته به صادرات نفت خام است. بنابراین فعالیت تولید بخش صنعت نقش چشمگیری در درآمد کشور ندارد. در نتیجه، سطح بالای انتشار گازهای گلخانهای ایران از فعالیتهای اقتصادی یا تولید برق ناشی نمیشود، بلکه ناشی از شدت بالای مصرف انرژی نشئت میگیرد که از علل عمده آن میتوان به پایین بودن نرخ کارایی انرژی در کشور اشاره کرد. متوسط راندمان نیروگاههای حرارتی کشور که در سال ۱۳۹۷ در حدود ۹۲ درصد تولید برق کشور را بر عهده داشتهاند، ۳۷.۶ درصد بوده است، درحالیکه این عدد در حدود ۱۰ درصد از متوسط راندمان اتحادیه اروپا پایینتر است. بر اساس گزارش مرکز پژوهشهای مجلس، درصورتیکه راندمان نیروگاههای حرارتی یک درصد افزایش یابد، علاوه بر اینکه شبکه برق کشور از سرمایهگذاری برای ساخت یک نیروگاه ۶۰۰مگاواتی بینیاز میشود، مصرف سوخت نیز دستکم به اندازه یک درصد کاهش خواهد یافت. نکته حائز اهمیت دیگر در فعالیت نیروگاهها توجه به عمر مفید آنهاست که بهطور استاندارد ۲۵ درصد برآورد میشود. در ایران از مجموع ظرفیت اسمی ۸۰ هزار و ۳۶۳ مگاواتی واحدهای حرارتی در سال ۱۳۹۷، بیش از ۱۷ هزار واحد حرارتی عمری بیشتر از ۲۵ سال دارد و در حدود ۳ هزار مگاوات از تولید برق کشور توسط نیروگاههای فرسوده با بازده حدود ۲۲ درصد تأمین میشود. نکته قابلتوجه دیگر ترکیب تولید انواع نیروگاههای حرارتی است که عامل تأثیرگذار دیگری بر متوسط راندمان نیروگاههای حرارتی کشور است. بر مبنای آمار تفصیلی صنعت برق در سال ۱۳۹۷، حدود ۳۹.۳ درصد از قدرت اسمی نیروگاههای حرارتی کشور توسط نیروگاههای گازی با راندمان ۳۱.۶ درصد و ۲۴.۲ درصد در اختیار نیروگاههای بخاری با راندمان ۳۶.۳ درصد و ۳۰.۹ درصد در اختیار نیروگاههای سیکل ترکیبی با راندمان ۴۴.۴ درصد بوده است. بنابراین بهینهسازی ساختار تولید برق حرارتی و اولویتبندی تولید با استفاده از فناوریهای راندمان بالاتر و فناوریهای پیشرفتهتر از استراتژیهای کارآمد در بهبود کارایی بخش برق حرارتی شناخته میشود. بدین ترتیب، آمار و ارقام فوق همگی مؤید اهمیت سیاستهای بهبود کارایی در نیروگاهها است. بر همین اساس، شناسایی و تحلیل راهکارهای ارتقای کارایی در بخش برق حرارتی از موضوعات مهم مورد بررسی محققان مختلف در سراسر دنیا و همچنین در ایران بوده است.
دستاوردهای تحقیق: سناریوی ترکیبی
در این تحقیق، از مدلسازی علمی برای تعیین برترین استراتژی بهبوددهنده کارایی اقتصادی محیطزیستی در بخش برق حرارتی کشور استفاده شد. بهکمک سناریوهای تدوینشده، امکان مقایسه بین دو جهتگیری توسعه و بهینهسازی ساختار سمت عرضه و مدیریت همزمان سمت تقاضا و عرضه (سناریوی ترکیبی) محقق شد. در سه سناریوی این تحقیق، سناریوی ترکیبی که سبدی از استراتژیهای بهبوددهنده کارایی در آن لحاظ شده است استراتژی برتر شناخته میشود و همین جمعبندی در مطالعات مشابه داخلی و خارجی نیز قابلمشاهده است. از سوی دیگر، با بهینهسازی ساختار تولید برق حرارتی کشور با لحاظ قید کاهش انتشار ۴ و ۱۲ درصد، علاوه بر اینکه برق مورد نیاز در سال ۲۰۳۰ تأمین میشود و کشور تقریباً از ۹ میلیارد دلار سود منتفع میشود، بیش از ۲۴۰ میلیون تن صرفهجویی در انتشار گازهای گلخانهای نیز محقق خواهد شد. این میزان کاهش انتشار و منفعت اقتصادی تنها از طریق ترکیب بهینه نیروگاههای حرارتی با توسعه مختصری از فناوریهای پیشرفته حرارتی بسیار ارزشمند است زیرا در مطالعه مشابهی که دیسپاچینگ بهینه بار با هدف کمینهسازی هزینهها و کنترل انتشارات زیستمحیطی انجام شده است، کاهش قابلتوجه انتشار گازهای گلخانهای بهدنبال افزایش هزینهها و بار بهینهسازی ترکیب تولید برق حرارتی بههمراه توسعه فناوریهای تجدیدپذیر ممکن شده است. بدین ترتیب، استراتژیهای مدیریت همزمان عرضه و تقاضا در توسعه برق حرارتی، بهبود کارایی اقتصادی محیطزیستی و عمل به توافقات بینالمللی منجر به دستیابی به نتایج مطلوبتری خواهد شد. نکته حائز اهمیت در استراتژيهای ترکیبی این است که برای مدیریت سمت تقاضا، اصلاح مصرف با مکانیسم افزایش قیمت برق باید صورت پذیرد که یکی از مهمترین موانع در اجرای سیاستهای افزایش قیمت برق، پرداخت یارانههای سنگین بر سوختهای مصرفی نیروگاهها از سوی دولت است. اگرچه دولت نیز با آگاهی از چنین چالشهایی در مقاطع مختلف زمانی سعی بر تغییر و اصلاح شرایط کرده است بهطوریکه قانون هدفمندسازی یارانهها (۱۳۹۰) و اغلب قوانین برنامههای توسعهای پنجساله (بهویژه برنامههای پنجم و ششم) همواره بر اصلاح قیمت برق تأکید داشتهاند. از این رو، در سالهای اخیر افزایش پلکانی تعرفه برق برای مشترکان پرمصرف در دستور کار قرار گرفته است. همچنین دولت بهمنظور ایجاد بازاری رقابتی برای برق، اقدام به کاهش انحصار مالکیت دولت بر نیروگاهها و انتقال به بخش خصوصی کرده است. اما هنوز کنترل بخش بزرگی از بازار برق در دستان دولت است و بین قیمت هزینه نهایی برق با میانگین تعرفه فروش آن در بخشهای مختلف تفاوت زیادی وجود دارد. این اختلاف قیمت و تعرفه پایین خردهفروشی برق سبب تضعیف انگیزههای اقتصادی تولیدکنندگان برق در بخش خصوصی و حتی در بخش دولتی شده است و در نتیجه، مانع از انجام اقدامات مؤثر در زمینه بهبود تکنولوژی و کاهش انتشار گازهای گلخانهای شده است. بهطور کلی، چنین استنباط میشود که علت ناکامی دولت در اجرای برنامههای مذکور، علاوه بر موارد اشارهشده فوق، ناشی از عدم توجه به رابطه دوطرفه بین بهبود کارایی و تولید و افزایش قیمت محصول برق است چرا که افزایش کارایی و افزایش قیمت برق لازم و ملزوم یکدیگر شناخته میشوند و اجرای هر یک بهتنهایی موفقیتآمیز نخواهد بود. اما از سوی دیگر، در شرایط فعلی کشور که بهعلت تحریمها امکان صادرات گاز طبیعی بسیار محدود شده است و هزینه فرصت گاز طبیعی نیز نسبت به دوران قبل از تحریمها بسیار کمتر برآورد میشود، شاید حذف یارانه سوخت استراتژی یاریرسانی به نظر نرسد. بدین ترتیب، در شرایط فعلی هرگونه اقدام یکجانبه در سمت عرضه یا در سمت تقاضا بدون توجه به شرایط فعلی کشور بهویژه در برنامهریزیهای کوتاهمدت غیرمؤثر پیشبینی میشود. بنابراین توجهنکردن به سیاستهای ترکیبی سبب افزایش خسارات مالی و زیستمحیطی خواهد شد که جایگاه دولت را در حکمرانی مرتبط با بخش سیاستگذاری انرژی تضعیف خواهد کرد.