1 زمینه بحث
سیستم های قدرت الکتریکی به علت وجود عواملی چون اندازه های فیزیکی ، گسترده جغرافیایی ، ملیت و ارتباطات فرا ملیتی بسیار پیچیده می باشد. الکتریسیته جریانی می باشد که برای جاری شدن از هیچ کدام از قواعد حمل ونقل استفاده نمی کند و برعکس آن چه تهیه کنندگان و متصدیان این امر آرزو می کنند این جریان تنها از قوانین فیزیک تبعیت می کند حقیقت این است که جریان برق را نمی توان به طور موثر و کارآمد ذخیره سازی کرد . عملکرد غیر قابل پیشبینی در یک نقطه از سیستم می تواند تاثیر به سزایی در ابعاد و مناطق گسترده دیگری که بسیار دور از منبع می باشند ، بگذارد . به جز این دلایل مشکلات بسیاری برای این موضوع وجود دارد .
این عوامل برای مهندسان و مدیران سیستمهای قدرت کاملا شناخته شده است بنابراین در این کتاب در مورد آن بحثی نخواهیم کرد . پیشرفتهای تاریخی در مورد این مبحث و سناریویی این چنین که تمامی شرکتهای برق با آن سر و کار دارند ، به چرا و چکونگی ارزیابی سیستم های پیچیده قدرت، ربط دارند .انرژی الکتریکی در طول دهها سال ، ابتدایی ترین اصرار متصدیان برای تهیه منبع انرژی ارزان و قابل اطمینان بوده است . ذخیره سازی ومازاد ظرفیت در تولید و ایجاد شبکه تنها جهت اطمینان از وجود منبع پایدار از قدرت بوده تا در مواقع ضروری و یا موارد غیر قابل پیشبینی و پیش آمدن موارد خارج از برنامه ، به کار گرفته می شود .تعداد مازاد باید مطابق احتیاجات باشد و تا حد امکان مقرون به صرفه پس مهمترین و اصلی ترین سؤال این است که" چه مقدار مازاد و به چه قیمت".احتمالات وجود قطعی برق مشتریان را می توان با افزایش سرمایه گذاری ، در زمان انجام طراحی و ساخت از بین برد . هزینه کردن بیش از اندازه تنها ما را به سمت گرانی سوق می دهد که نتیجه ای جز بالا رفتن تعرفه ها ندارد.محدودیتهای اقتصادی می تواند ما را از مسیر اصلی سیستم دور کند هر چند که طراحی سیستم ، کاملا قابل اطمینان باشد . از طرف دیگر می توان گفت محدودیتهای اقتصادی و قابلیت اطمینان هردورقیب یکدیگرند،که این خود می تواند باعث بروز مشکلاتی در تصمیم گیری مدیران در عرصه برنامه ریزی و ساخت شود.این مشکلات همیشه شناخته شده می باشند در نتیجه طراحی ، معیارها وتکنیک های ساخت و ساز بسیار پیشرفت کرده است و این پیشرفتها تنها در جهت حل این معضلات بوده تا بتوان در مورد هر دو گزینه ارزان قیمت شدن و بالا رفتن قابلیت اطمینان جواب قانع کننده به دست آورد .معیارها و تکنیکهایی که برای اولین بار در کاربردی علمی مورد استفاده قرار گرفت ، اگر چه به طور قاطع از اصول این بحث می باشند لکن این معیارها به شرح زیر می باشند :
1لف : طراحی ظرفیت تولیدی منهای ظرفیت نصب شده مساوی است با حداکثر تقاضای مورد نظر به علاوه در صد ثابتی از حداکثر تقاضای پیشبینی شده می باشد.
ب: ظرفیت عملکرد منهای ظرفیت چرخان مساوی است با حد اکثر بار مورد نیاز به علاوه یک یا چند واحد بزگ تر .
د : طراحی ظرفیت شبکه- ساخت حداقل چند مدار برای گروههای مقیاس بار که ( عمدتا به عنوان (n-2) یا (n-1) شناخته می شوند ) و به میزان و مقدار شایستگی بستگی دارد ، تعداد کمی به حداکثر تقاضا یک گروه احتیاج دارند .
اگر چه اینها ودیگر معیار های شبیه به این به منظور پشتیبانی در زمان انجام خرابی است، قطع تصادفی برجریان طراحی و ساخت، ذاتا تصمیم گیرنده و مشخص کننده می باشد . نقص و ضعف اصلی آنها این است که نمی توانند در زمان های تصادفی و اتفاقات غیر قابل پیشبینی که جز ذات عملکرد سیتم می باشد از خود قابلیت نشان می دهند .
بعضی از احتمالات به شرح زیر می باشند :
الف: قطع برق یا قطع جریان توسط واحدهای نیرو گاهی که نتیجه آن تغییر اندازه و نوع واحدی می باشندو متعاقب آن ابقاء درصدی ثابت نمی توانند، ما را از یک ریسک دائمی نجات دهد .
ب:نسبت خرابی ناشی ازخطوط هوایی تابع طول مسیر ، طراحی ، مکان و محیط و در نتیجه قطعی دائمی که نمی توان آن را با تعداد کمی از مدارها برطرف کرد .
د: تمامی تصمیمات در مورد طرح ها و نوع عملکرد براساس تکنیکهای پیش بینی بار انجام میگیرد . این تکنیکها نمی توانند به طور دقیق مقدار بار را پیشبینی کنند .
2-1 تبدیل سناریو
تا اواخر سالهای 1980 تقریبا تمامی سیستمهای قدرت توسط قوانین دولتی به صورت مستقیم یا غیر مستقیم توسط موسسات دولتی کنترل می شد اما گاهی به شرکتهایی که بسیار منضبط بودند سپرده می شد. هر چند همین موسسات نیز در نهایت تابع قوانین دولتی بودند . این باعث به وجود آمدن سیستمی شد که حدود یکصد سال مورد استفاده قرار گرفت و تمامی انتقال از منابع بزرگ انرژی و توزیع و درنهایت مصرف کنندگان را شامل گردیده است .
بی قاعدگی شرکتهای خصوصی و روند خصوصی سازی صنعتی به طور کامل انجام شد. تمایل اصلی برای افزایش رقابت بی هیچ حد و مرزی به وجود آمد و اینکار با اجازه دسترسی دیگر رقباونه مشتریان و تولید کنندگان و فقط به دلالان این انرژی داده شد و در نهایت تبدیل به تجارت بازارها شد و معنای آن از مصرف کننده به مشتری تبدیل شد. تاآنجا که حتی بعضی از مشتریان انرژی را، برای مصرف نمی خواستند و تنها با آن داد و ستد می کردند .
توالی این پیشرفتها منجر به افزایش تولید انرژی توسط ژنراتور های وابسته غیر سودمند و نیز افزایش منابع جدید انرژیهای مخصوص و قابل باز یافت و گرمایی گردید . اگر چه این تغییر سناریو تاثیر بسیار زیادی بر روی پیشرفت سیستم و نیز چگونگی کارکردآنها در آینده وهمین طور برروی قابلیت اطمینان و استانداردگذارد. به هر حال دست یابی به پیشرفت سیستم بر اساس مشتری مداری را مرتفع نکرد. احتیاج دسترسی به عملکرد فعلی و پیش بینی نحوه عملکرد آتی سیستم ، همچنان باقی می ماند و احتمالا افزایش بازیگران بیشتری را در عرصه بازار انرژی الکتریسیته را می طلبد .
3-1 معیارهای قابلیت اطمینان احتمالی
عملکرد سیستم در ذات خود اتفاقی و تصادفیست ، در نتیجه به نظر منطقی می رسد که ارزیابی سیستمها بر اساس تکنیکهایی باشد که به این نحوه عملکرد جواب مثبت دهد .(یعنی به تکنیک احتمالات ) . این مطلب از سال 1930 شناخته شده بود و سرمایه عمومی برای رسیدن به سرمایه گذاری در پیشبرد روشها، تکنیکها و به کار گیری سیستم قدرت با ضریب اطمینان انجام شد. حقیقت این بود که اکثر طرح های ساختاری و مقیاسهای نحوه عملکرد فعلی بر اساس تکنیکهای تصمیم گیرنده انجام می گرفت و این برای دهه مانیز مورد استفاده قرارگرفته شده است و می توان گفت که هم اکنون نیز می تواند خدمات ارزنده ای را که در گذشته به وجود آمده در زمان حال نیز انجام دهد . مشروعیت استفاده از دستاوردهای تکنیکهای احتمالات، ارزیابی بیشتری را در تصمیم گیریها به وجود خواهد آورد . بهتر است جهت فهم این موضوع ،ابتدا به دو موضوع در تاریخ این بحث رجوع کنیم