فصل اول کلیات تحقیق……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1 1-1 دیدگاه های تولید………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2 1-2 بیان مساله……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 3 1-3 عوامل موثر بار………………………………………………………………………………………………………………………………………. 11 1-3-1 تاثیر پارامترهای محیطی بر بار مصرفی………………………………………………………………………………………………. 12 1-3-2 تاثیر زمان بر بار مصرفی………………………………………………………………………………………………………………………. 15 1-4 منحنی تداوم بار…………………………………………………………………………………………………………………………………… 16 1-5 ضرورتها و انگیزه­ ها………………………………………………………………………………………………………………………………. 20 1-5-1 ضرورتها………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 20 1-5-1-1 ضرورت جلوگیری از رشد غیر منطقی بار و شاخصه های تولید…………………………………………………………. 20 1-5-1-2 ضرورت استفاده از کنتورهای چند تعرفه……………………………………………………………………………………………. 29 1-5-1-3 ضرورت کاهش و کنترل میزان سرسام آور پرداخت یارانه………………………………………………………………….. 30 1-5-2 انگیزه­ ها………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 30 1-5-2-1 مسائل زیست محیطی…………………………………………………………………………………………………………………………. 30 1-5-2-1-1 مسائل زیست محیطی نیروگاه ها در مرحله ی ساخت……………………………………………………………………… 31 1-5-2-1-2 مسائل زیست محیطی نیروگاه ها در مرحله بهره برداری………………………………………………………………….. 32 1-5-2-2 افزایش سهم ناوگان ریلی در جابجایی بار و مسافر……………………………………………………………………………… 34 1-5-2-3 برق هسته ای……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35 1-5-2-4 کاهش خاموشیها ………………………………………………………………………………………………………………………………… 36 1-5-2-5 گرایش به بهینه سازی به جای ظرفیت سازی……………………………………………………………………………………. 39 1-5-2-5-1 سهم بهینه سازی در برنامه ریزی بلندمدت چهار ایالت شمال غرب آمریکا………………………………………. 40 1-5-2-5-2 برنامه 20 ساله در بریتیش كلمبیا- كانادا…………………………………………………………………………………………… 40 1-5-2-6 حمل و نقل برقی…………………………………………………………………………………………………………………………………. 42 1-5-2-7 سود بهینه سازی در بازار برق……………………………………………………………………………………………………………… 43 1-6 مدیریت سمت تقاضا…………………………………………………………………………………………………………………………….. 44 1-6-1 پیک سائی……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 46 1-6-2 دره زدایی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 48 1-6-3 جابجایی بار………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 48 1-6-4 انعطاف پذیر کردن بار………………………………………………………………………………………………………………………….. 50 1-6-5 صرفه جویی راهبردی…………………………………………………………………………………………………………………………… 51 1-6-6 رشد بار راهبردی………………………………………………………………………………………………………………………………….. 51 1-7 مدیریت مستقیم بار…………………………………………………………………………………………………………………………….. 52 1-8 اصلاح منحنی بار با مبادله برق بین کشورها………………………………………………………………………………………. 53 1-9 اصلاح منحنی بار و بارهای با توان مصرفی بالا……………………………………………………………………………………. 54 1-10 اقدامات صورت گرفته جهت اصلاح، کنترل و مدیریت مصرف…………………………………………………………… 56 1-10-1 سیاستهای تدوین قوانین و مقرارت ………………………………………………………………………………………………… 56 1-10-2 سیاستهای کمکهای مالی و تسهیلاتی…………………………………………………………………………………………….. 57 1-10-3 سیاستهای مدیریت بار……………………………………………………………………………………………………………………… 57 1-10-3-1 سیاستهای تعرفه برق………………………………………………………………………………………………………………………. 57 1-10-3-2 سیاستهای نصب کنتورهای چند تعرفه……………………………………………………………………………………………. 58 1-10-3-3 سیاستهای تغییر ساعت کشور…………………………………………………………………………………………………………. 58 1-10-3-4 سیاستهای تغییر ساعت کار اصناف………………………………………………………………………………………………….. 58 1-10-4 سیاستهای توسعه لامپهای کم مصرف…………………………………………………………………………………………….. 59 1-10-5 سیاستهای تبادل برق با کشورهای همجوار…………………………………………………………………………………….. 59 1-10-6 سیاستهای تدوین استاندارد تجهیزات برقی خانگی…………………………………………………………………………. 59 1-10-7 سیاستهای مدیریت مصرف انرژی الکتریکی در صنعت…………………………………………………………………… 60 1-10-8 سیاستهای مدیریت مصرف انرژی الکتریکی در ساختمان……………………………………………………………… 61 1-10-9 سیاستهای آموزش و آگاه سازی………………………………………………………………………………………………………. 61 1-10-10 سیاستهای تحقیق و توسعه……………………………………………………………………………………………………………… 62 1-11 فرضیه ­ها………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 62 فصل دوم مبانی نظری و پیشینه تحقیق……………………………………………………………………………………………………………… 63 2-1 اقدامات پیشین صورت گرفته………………………………………………………………………………………………………………. 64 فصل سوم مواد و روشها……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 102 3-1 الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………………………………………………………………………. 103 3-1-1 جمعیت اولیه………………………………………………………………………………………………………………………………………… 103 3-1-2 مرتب سازی…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 104 3-1-3 حذف افراد ضعیف و انتخاب افراد نخبه……………………………………………………………………………………………….. 104 3-1-4 انتخاب جفت ها جهت جفت شدن……………………………………………………………………………………………………… 105 3-1-4-1 جفت شدن از بالا به پائین…………………………………………………………………………………………………………………… 105 3-1-4-2 انتخاب جفت ها بصورت تصادفی…………………………………………………………………………………………………………. 105 3-1-4-3 انتخاب جفت های تصادفی وزن دهی شده………………………………………………………………………………………… 106 3-1-4-3-1 وزن رتبه……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 106 3-1-4-3-2 وزن هزینه……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 106 3-1-4-4 انتخاب جفت ها بصورت مسابقه ای (تورنمنتی)…………………………………………………………………………………. 107 3-1-5 جفت گیری وترکیب جفت ها……………………………………………………………………………………………………………… 108 3-1-6 جهش……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 108 3-2 الگوریتم اجتماع ذرات…………………………………………………………………………………………………………………………. 110 3-2-1 توپولوژی ذرات…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 110 3-2-1-1 توپولوژی بهینه سراسری (ستاره)……………………………………………………………………………………………………….. 110 3-2-1-2 توپولوژی بهینه ی محلی (توپولوژی حلقوی)……………………………………………………………………………………… 111 3-2-1-3 توپولوژی مربعی (نیومن)…………………………………………………………………………………………………………………….. 111 3-2-2 معادلات سرعت وجابجایی در حرکت ذرات………………………………………………………………………………………… 111 فصل چهارم نتایج…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 114 4-1 تشریح مساله……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 115 4-2 تسطیح منحنی بار با توان مصرفی پیشنهادی نیم­سینوسی………………………………………………………………. 117 4-2-1 روش های برنامه­ ریزی حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………………………… 118 4-2-1-1 بررسی تمام حالات ترتیب حرکت قطارها…………………………………………………………………………………………… 119 4-2-1-2 استفاده از الگوریتم ژنتیک جهت یافتن زمان حرکت هر قطار…………………………………………………………… 129 4-2-1-3 استفاده از الگوریتم اجتماع بهینه ذرات جهت یافتن زمان حرکت هر قطار………………………………………. 130 4-4 مشخصات الگوریتمهای ژنتیک و اجتماع بهینه ذرات به کار رفته……………………………………………………… 131 4-5 مقایسه زمان های اجرا……………………………………………………………………………………………………………………………. 131 فصل پنجم بحث و نتیجه ­گیری………………………………………………………………………………………………………………………………. 133 5-1 نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 134 5-2 مقایسه با اقدامات پیشین…………………………………………………………………………………………………………………….. 136 5-3 پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 137 5-3-1 بهبود ضریب بار با گسترش بارهاگرمایشی…………………………………………………………………………………………. 137 5-3-2 بهبود ضریب بار با بهره گرفتن از خودروهای الکتریکی…………………………………………………………………………….. 138 مراجع…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 139     فهرست جدولها 1-1 مقایسه ی رشد مصرف در روز وقوع حداقل بار سالهای 78 و 84……………………………… 8 1-2 مقایسه ی رشد مصرف در روز حداكثر بار سالهای 78 و 84……………………………………… 8 1-3 مقادیر ضریب بار طی سالهای 73 تا 84……………………………………………………………………… 17 1-4 حداکثر نیاز مصرف، انرژی روزانه و ضریب بار در سال 87…………………………………………. 18 1-5 حداقل نیاز مصرف، انرژی روزانه و ضریب بار در سال 87………………………………………….. 19 1-6 حداکثر نیاز مصرف، انرژی روزانه و ضریب بار در سال 88…………………………………………. 19 1-7 حداقل نیاز مصرف، انرژی روزانه و ضریب بار در سال 88………………………………………….. 19 1-8 پیک بار شبكه سراسری برق ایران طی سالهای ١٣٨٦ تا ١٣٩٥ به ازای سناریوی ادامه وضع موجود (مگاوات) ……………………………………………………………………………………….. 21 1-9 پیک بار شبكه سراسری برق ایران طی سالهای ١٣٨٦ تا ١٣٩٥ به ازای سناریوی رشد معتدل (مگاوات)………………………………………………………………………………………………….. 21 1-10 پیک بار شبكه سراسری برق ایران طی سالهای ١٣٨٦ تا ١٣٩٥ به ازای سناریوی رشد سریع (مگاوات)…………………………………………………………………………………………………….. 21 1-11 انرژی الكتریكی مورد نیاز در ایران طی سالهای ١٣٨٦ تا ١٣٩٥ به ازای سناریوی ادامه وضع موجود(گیگاوات ساعت)…………………………………………………………………………….. 22 1-12 انرژی الكتریكی مورد نیاز در ایران طی سالهای ١٣٨٦ تا ١٣٩٥ به ازای سناریوی رشد معتدل (گیگاوات ساعت)……………………………………………………………………………………… 23 1-13 انرژی الكتریكی مورد نیاز در ایران طی سالهای ١٣٨٦ تا ١٣٩٥ به ازای سناریوی رشد سریع (گیگاوات ساعت)……………………………………………………………………………………….. 23 1-14 میانگین شاخص انتشار گازهای آلاینده و گلخانه­ای از بخش نیروگاهی کشور طی سالهای 80 تا 87 (گرم بر کیلووات ساعت)………………………………………………………………… 33 1-15 میزان انتشار گازهای آلاینده و گلخانه­ای نیروگاه های وزارت نیرو بر اساس نوع نیروگاه در سال 87 (تن)……………………………………………………………………………………………… 33 1-16 مقدار انتشار انواع آلاینده­ها در نیروگاه های کشور به تفکیک نوع سوخت مصرفی در سال 1387 (تن)………………………………………………………………………………………………………….. 34 1-17 علل گرایش به ظرفیت سازی به جای بهینه سازی…………………………………………………….. 39 1-18 پیش بینی انرژی الكتریكی مورد نیاز بخش حمل و نقل در ایران (گیگاوات ساعت)… 43 1-19 انرژی الكتریكی مورد نیاز بخش حمل و نقل در ایران تا سال 1395 بر اساس اهداف سند چشم انداز (گیگاوات ساعت)……………………………………………………………………………….. 43 4-1 معرفی حالات مختلف حرکت قطارها………………………………………………………………………….. 120 فهرست شکلها 1-1 تغییرات بار فصل بهار طی سالهای 84 تا 88 …………………………………………………………….. 4 1-2 تغییرات 24 ساعته نیاز مصرف شبکه سراسری در فصل بهار سال 84 …………………….. 4 1-3 تغییرات بار فصل تابستان طی سالهای 84 تا 88 ……………………………………………………… 4 1-4 تغییرات 24 ساعته نیاز مصرف شبکه سراسری در فصل تابستان سال 84……………….. 5 1-5 تغییرات بار فصل پاییز طی سالهای 84 تا 88…………………………………………………………….. 5 1-6 تغییرات 24 ساعته نیاز مصرف شبکه سراسری در فصل پاییز سال 84…………………….. 5 1-7 تغییرات بار فصل زمستان طی سالهای 84 تا 88……………………………………………………….. 6 1-8 تغییرات 24 ساعته نیاز مصرف شبکه سراسری در فصل زمستان سال 84……………….. 6 1-9 پیک بار سالیانه شبکه سراسری طی سالهای 70 تا 88……………………………………………… 9 1-10 مقایسه رشد تولید برق در ایران با سایر کشورها………………………………………………………… 9 1-11 سهم بارهای مختلف در مصرف انرژی الکتریکی…………………………………………………………. 10 1-12 پیک بار هفتگی شبکه سراسری در سالهای 84 تا 88……………………………………………….. 11 1-13 متوسط دمای حداکثر شهرهای اهواز، تهران و تبریز در 84 تا 88……………………………. 11 1-14 منحنی انرژی مصرفی روزانه در هفته پیک کل سیستم…………………………………………….. 13 1-15 منحنی انرژی مصرفی روزانه در هفته پیک منطقه معتدل(تهران)…………………………….. 14 1-16 منحنی انرژی مصرفی روزانه در هفته پیک منطقه گرمسیر(خوزستان)…………………….. 14 1-17 منحنی بار روزهای هفته تابستان و چند روز خاص به نسبت پیک بار سال 88……….. 15 1-18 منحنی تداوم بار در سالهای 78 و 84…………………………………………………………………………. 16 1-19 منحنی تداوم بار سال 88…………………………………………………………………………………………….. 17 1-20 منحنی تداوم بار سالهای 78 و 84……………………………………………………………………………… 18 1-21 پیک بار سالانه شبكه سراسری برق ایران طی سالهای ١٣٨٦ تا 1395…………………….. 22 1-22 قدرت نامی نیروگاه های کشور از سال 78 تا 88………………………………………………………… 24 1-23 قدرت نامی نیروگاه های بخار کشور از سال 78 تا 88………………………………………………… 24 1-24 قدرت نامی نیروگاه های گازی کشور را به تفکیک سن………………………………………………. 25 1-25 قدرت نامی نیروگاه های برقآبی کشور را به تفکیک سن…………………………………………….. 25 1-26 روند ضریب ذخیره تولید در روز حداکثر نیاز مصرف همزمان نسبت به قدرت عملی در همان روز…………………………………………………………………………………………………………………. 26 1-27 روند ضریب ذخیره تولید در روز حداکثر نیاز مصرف همزمان نسبت به قدرت عملی در همان روز…………………………………………………………………………………………………………………. 27 1-28 سهم عوامل مختلف را در بروز خاموشیها در سال 84………………………………………………… 27 1-29 سهم عوامل مختلف را در بروز خاموشیها در سال 88………………………………………………… 28 1-30 روند ضریب ذخیره تولید در روز حداکثر نیاز مصرف همزمان نسبت به قدرت عملی در همان روز، سال 84…………………………………………………………………………………………………. 28 1-31 روند ضریب ذخیره تولید در روز حداکثر نیاز مصرف همزمان نسبت به قدرت عملی در همان روز، سال 88…………………………………………………………………………………………………. 29 1-32 نیاز مصرف در برنامه 20 ساله آینده با فرض اجرا نكردن برنامه­ های مدیریت مصرف.. 41 1-33 كاهش حدود 20 درصدی كل نیاز مصرف در سال 2025 با فرض اجرای برنامه­ های مدیریت مصرف…………………………………………………………………………………………………………….. 41 1-34 مصرف نهایی برق در بخش مترو كشورهای پیشرفته دنیا و مقایسه آن با ایران در سال 2006………………………………………………………………………………………………………………….. 42 1-35 برنامه پیک سایی مدیریت سمت تقاضا……………………………………………………………………….. 47 1-36 برنامه دره­زدایی مدیریت سمت تقاضا………………………………………………………………………….. 48 1-37 برنامه جابجایی بار مدیریت سمت تقاضا……………………………………………………………………… 49 1-38 برنامه انعطاف پذیر کردن بار مدیریت سمت تقاضا…………………………………………………….. 50 1-39 برنامه صرفه جویی مدیریت سمت تقاضا…………………………………………………………………….. 51 1-40 برنامه رشد بار مدیریت سمت تقاضا…………………………………………………………………………….. 52 1-41 منحنی بار کشور ترکیه………………………………………………………………………………………………… 54 1-42 میزان کاهش اوج بار شیکه سراسرسی با اجرای برنامه تعطیلات صنایع بزرگ…………. 55 1-43 انرژی مصرفی فولاد مبارکه در تابستان 88………………………………………………………………… 55 1-44 انرژی مصرفی فولاد اهواز در تابستان 88……………………………………………………………………. 55 1-45 انرژی مصرفی کارخانه ایرالکو در تابستان 88……………………………………………………………… 56 3-1 فلوچارت الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………………………………………….. 109 4-1 منحنی بار مصرفی ایران………………………………………………………………………………………………. 116 4-2 منحنی توان مصرف پیشنهادی گنبدی قطارها جهت تسطیح منحنی بار…………………. 117 4-3 منحنی توان مصرفی قطار a در یک دوره تناوب سیر…………………………………………………. 118 4-4 منحنی توان مصرفی قطار b در یک دوره تناوب سیر………………………………………………… 119 4-5 منحنی توان مصرفی قطار c در یک دوره تناوب سیر…………………………………………………. 119 4-6 منحنی توان مصرفی قطار d در یک دوره تناوب سیر………………………………………………… 119 4-7 حالت 1 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………… 121 4-8 حالت 2 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………… 121 4-9 حالت 3 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………… 121 4-10 حالت 4 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………… 122 4-11 حالت 5 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………… 122 4-12 حالت 6 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………… 122 4-13 حالت 7 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………… 123 4-14 حالت 8 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………… 123 4-15 حالت 9 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………… 123 4-16 حالت 10 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 124 4-17 حالت 11 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 124 4-18 حالت 12 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 124 4-19 حالت 13 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 125 4-20 حالت 14 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 125 4-21 حالت 15 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 125 4-22 حالت 16 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 126 4-23 حالت 17 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 126 4-24 حالت 18 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 126 4-25 حالت 19 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 127 4-26 حالت 20 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 127 4-27 حالت 21 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 127 4-28 حالت 22 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 128 4-29 حالت 23 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 128 4-30 حالت 24 ترتیب حرکت قطارهای برقی………………………………………………………………………. 128 4-31 منحنی منتج از حرکت قطارها طبق برنامه زمانبندی الگوریتم ژنتیک………………………. 130 4-32 منحنی منتج از حرکت قطارها طبق برنامه زمانبندی الگوریتم اجتماع بهینه ذرات….. 131                     فصل اول   کلیات تحقیق                           مطالعات بار بخشهای گسترده­ای از مباحث مربوط به صنعت برق و انرژی الکتریکی یک کشور را در بر می­گیرد. این مطالعات جهت شناسایی و آنالیز عوامل مؤثر بر انرژی الکتریکی مصرفی صورت می­گیرد، که قسمت عمده ای از این مطالعات روی تغییرات بار، تغییرات روند پیک بار سالانه و برآورد مصارف بخشهای مختلف، طی سال های آتی صورت می­گیرد.   1-1- دیدگاه های تولید در دیدگاه ملی، منافع عمومی کشور نظیر منافع سیاسی، امنیت ملی و اجتماعی مقدم بر مطالعات اقتصادی بوده و حتی می ­تواند در تناقض با آن نیز باشد. در کشورهای توسعه­یافته، با توجه به شفافیت نرخ انواع حامل­های انرژی و کالا و نیز عدم وجود یارانه­های بخشی و بین­بخشی حامل­های انرژی و خدمات، دیدگاه ملی مترادف با دیدگاه کاملاً اقتصادی بنگاهی خواهد بود. اما این امکان نیز وجود دارد که برخی اقدامات، جهت مواجهه با برخی شرایط و حوادث پیش ­بینی نشده مانند بحران­های سیاسی و ملاحظات زیست محیطی، نظیر سیاست های موقت حمایتی و قوانین کلی در کشورهای توسعه­یافته دارای صنعت برق با دیدگاه کاملاً اقتصادی نیز بروز دهد، که موقتاً باعث تفکیک دو دیدگاه ملی و بنگاهی از یکدیگر شود. بنابراین در مطالعه و دیدگاه ملی، عدم حذف یارانه­های سوخت و اعمال هزینه­ های زیست­محیطی و نیز در نظر گرفتن سیاستهای حمایتی می­توانند صنعت برق کشوری را در زمره­ی دیدگاه ­های ملی نگه دارد. اما دیدگاه بنگاهی، دیدگاهی کاملاً متفاوت و حتی در مواردی متناقض با دیدگاه ملی است. در دیدگاه بنگاهی، سناریوهای سرمایه ­گذاری پیش­رو نگاه کاملاً اقتصادی به خود می­گیرد. در ایران شرکت برق و به عبارت بهتر توانیر، همان بنگاه می­باشد که از یارانه­های بخشی و بین­بخشی گسترده­ای بهره می­برد. اگر بخواهیم تفاوت عمده دو دیدگاه را بیان کنیم، باید وجود یا عدم وجود پرداخت یارانه و اقتصاد باز یا انحصارگرایی را در وجود یا عدم وجود هر دیدگاه جستجو کنیم. اما به هر حال امید است در افق بلند مدت و با توجه به برنامه­ ریزی­های صورت گرفته در برنامه­ های توسعه­ای کشور، این دو دیدگاه (همانند کشورهای برخوردار از صنعت برق پیشرفته) به یکدیگر نزدیک شده و یکی شوند.