طرح CASA۱۰۰۰ یک مطالعه موردی است که منطق انتخاب کاملاً مبتنی بر بهینهسازی هزینه چرخه عمر و ویژگیهای عملیاتی هر مسیر بود به طوریکه خطوط HVAC در بخشهای درونکشوری کوتاهتر (قرقیزستان و تاجیکستان) انتخاب با سازگاری کامل با شبکه محلی، هزینه سرمایهگذاری اولیه پایینتر، و سهولت ایجاد انشعاب برای تأمین بارهای میانی توجیه میشد. برای مسافتهای زیر ۶۰۰ کیلومتر، HVAC اغلب از نظر اقتصادی بهصرفهتر است.
بخش طولانی تر بینکشوری (از تاجیکستان به پاکستان) از HVDC ±۵۰۰ kV استفاده شده است. این تصمیم مستقیماً ناشی از سه عامل کلیدی بود:
۱) مسافت طولانی (~۷۵۰ کیلومتر) که موجب افزایش قابل توجه تلفات در خطوط AC میشد.
۲) نیاز به اتصال دو شبکه ناهمگام با کنترل مستقل.
۳) افزایش قابلیت اطمینان انتقال با حذف مشکلات پایداری زاویه در خطوط AC طویل.
این معماری بین المللی اثبات میکند که معیار کارکرد بر فناوری مقدم است. یک شبکه بهینه، شبکهای است که از هر فناوری در جایگاه مناسب خود استفاده کند.
در شرایط فعلی سیاست توسعه انرژی در کشور یکپارچهسازی منابع انرژی تجدیدپذیر پراکنده و دورافتاده، مستلزم تقویت و گسترش شبکههای انتقال و اتصالهای بینمنطقهای است. این روند در عمل به ضرورت توسعه گسترده فناوری جریان مستقیم ولتاژ فوقبالا پس از تقویت ستون فقرات فعلی شبکه AC کشور است. روند جهانی در توسعه شبکه های انتقال به سمت ایجاد، ابر کریدورها با استفاده از HVDC/UHVDC برای مدیریت جریانهای کلان انرژی بین مناطق است. کشور ما با موقعیت جغرافیایی و ژیوپولیتیک منحصربهفرد خود، میتواند به یک گره حیاتی در چنین شبکههایی تبدیل شود.
در تحلیل چندمعیاره برای کریدور ۷۶۵ کیلوولت کشور بایستی توجه به این نکته مهم داشت که انتخاب HVAC ۷۶۵ kV برای خط اصلی جنوب-شمال، حاصل ارزیابی دقیق عوامل زیر در چارچوب شرایط کنونی و با هدف حل فوری چالش ملی است:
- اولویت راهبردی فاز اول: حل بحران داخل کشور است و هدف اصلی، رفع ناترازی شدید بین مناطق تولید (جنوب) و مصرف (شمال/مرکز) و آزادسازی ظرفیت محبوس شده نیروگاهها با قابلیت انشعابگیری قابل مانور به شبکه پایین دست است.
- مسافت از معیار های مهم دیگر در تصمیم گیری برای اجرای فاز اول پروژه بوده است چرا که مسافت تقریبی قطعات اجرای این طرح، این پروژه را دقیقاً در بازه، مزیت اقتصادی HVAC ( علاوه بر امکان تغذیه متعدد از طول خط) در نظر گرفته شود.
- سومین معیار مهم شبکه ایران یک سیستم یکپارچه AC است. توسعه ۷۶۵ کیلوولت در معماری شبکه، یکپارچگی و سادگی بهرهبرداری را حفظ میکند. برخلاف آنچه گاهی تصور می شود، خطوط طولانی متناوب فوق فشار قوی با استفاده از فناوریهای ادوات جبرانساز پیشرفته میتوانند کاملاً پایدار و کارآمد عمل کنند. فناوریهایی که در شبکه برق برزیل و گرید غربی آمریکا به طور گسترده مستقر شدهاند و امکان کنترل دینامیکی توان راکتیو و افزایش ظرفیت انتقال خطوط طولانی AC را فراهم میکند.
- مدل مالی و زمان اجرا چهارمین معیار برای جذب سرمایه و اجرای سریع، مدیریت هزینه سرمایهگذاری اولیه عاملی کلیدی است. پروژههای HVAC به دلیل حذف ایستگاههای مبدل، از نظر CAPEX جذابیت بیشتری دارند و زمان راهاندازی کوتاهتری دارند.
آنچه اجتنابناپذیر خواهد شد، گذار به شبکه ترکیبی برای فازهای آتی است و باید به آن توجه داشت که تمرکز صرف بر HVAC، کشور را از دستیابی به موقعیت راهبردی خود در جغرافیای انرژی آینده محروم خواهد کرد. افقهای جدید، مستلزم برنامهریزی فوری برای ادغام HVDC هستند. اولین مهم اتصال به بازارهای انرژی اروپا از طریق کریدور شرق-غرب-ترکیه است که ایده انتقال انرژی بادی شرق کشور به بازار اروپا از طریق ترکیه، دقیقاً همان سناریویی است که برای آن HVDC/VSC طراحی شده است. دلایل فنی قاطع عبارتند از:
- مسافت بسیار طولانی که بر اساس مدلهای تلفات خط، HVAC در این مسافت غیراقتصادی خواهد بود. دومین دلیل مهم اتصال به شبکههای ناهمگام: شبکههای اروپا (ENTSO-E) و ترکیه از نظر فنی مستقل عمل میکنند. تنها فناوری HVDC به ویژه نوع مبدل منبع ولتاژ میتواند یک اتصال غیرهمزمان پایدار، با کنترل مستقل بر توان اکتیو و راکتیو ایجاد کند. این فناوری در پروژههایی مانند اینتِرآرای (بین آلمان و نروژ) اثبات شده است.
سومین عامل پشتیبانی از منابع تجدیدپذیر متغیر است که قابلیت ذاتی برای تثبیت ولتاژ و تزریق توان راکتیو به شبکههای ضعیف (مانند شبکههای نزدیک مزارع بادی) را دارد، که برای ادغام بهینه انرژی بادی حیاتی است
در سایه این ترکیب هوشمند می توان ایران به هاب انرژی منطقه با معماری Back-to-Back HVDCدر کنار شبکه مقاوم HVAC با ستون فقرات قابل اتکا تبدیل کرد. برای ایفای نقش مرکزی، نیازمند ایستگاههای مبدل HVDC پشتبهپشت (BtB) در مرزهای کلیدی کشور خواهیم بود. این ایستگاهها مانند سوئیچهای فازی هوشمند عمل کرده و امکان تجارت انرژی بین کشورهای همسایه با شبکههای ناهمگام مثلاً شبکه GCC با ایران را بدون ایجاد اختلال در ثبات شبکه داخلی ایران فراهم میکنند. این الگو مستقیماً از تجربه سوییس در قلب شبکه اروپا الهام گرفته شده است.
مزارع بزرگ بادی یا خورشیدی در مناطق دورافتاده (مانند خواف و میل نادر) میتوانند از طریق خطوط HVDC نقطهبهنقطه به شبکه اصلی متصل شوند. این امر نه تنها تلفات را کاهش میدهد، بلکه قابلیت اطمینان اتصال را افزایش داده و مشکلات پخش بار در شبکههای AC محلی ضعیف را حذف میکند.
مسیر بهینه برای ایران، نه انتخاب یکی به جای دیگری، بلکه تدوین و اجرای یک نقشه راه مرحلهای و منسجم برای ایجاد یک شبکه ترکیبی پیشرفته است:
مرحله اول: اجرای کریدور HVAC ۷۶۵ کیلوولت جنوب-شمال به عنوان ستون فقرات اصلی داخلی.
طراحی پستهای ۷۶۵ کیلوولت در نقاط استراتژیک (مثلاً نزدیک مرزهای غربی و شرقی) باید از هماکنون پیشبینی فضا و امکانات برای نصب آینده مبدلهای HVDC را در خود بگنجاند. این امر هزینه و پیچیدگی توسعه آینده را به شدت کاهش میدهد.
کریدور ۷۶۵ کیلوولت AC، سنگ بنای ضروری و هوشمندانهای برای شبکه امروز ایران است. اما آینده از آن کشوری است که زیرساخت امروز خود را به گونهای بنا نهد که بستر پذیرش فناوری فردا باشد. ایران میتواند و باید با یک برنامه منسجم، ستون فقرات AC قدرتمند داخلی خود را با کریدورهای HVDC بینالمللی پیوند زند و به یک بازیگر تعیینکننده در امنیت انرژی اوراسیا تبدیل شود. این امر نیازمند ارادهای راسخ، برنامهریزی دقیق مبتنی بر دانش روز، و همکاری همهجانبه در سطح ملی است.