bab 1 pendahuluan

BAB 1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sejak awal listrik ditemukan sudah memiliki nilai manfaat yang tinggi baik
untuk keperluan residen ataupun industri. Listrik merupakan faktor penunjang yang
sangat penting bagi kelangsungan kehidupan di dunia ini. Mulai dari penerangan
sampai mesin penggerak hampir semuanya adalah instrumen produktifitas yang
menggunakan energi listrik. Bahkan sistem komunikasi modern dengan telepon
genggam yang menjadi kebutuhan primer di era saat ini tidak akan mampu berjalan
tanpa adanya suplai daya listrik.
Seiring dengan berkembangnya jumlah penduduk dunia, keperluan akan
listrik semakin tinggi, sehingga diperlukan pula kapasitas daya yang lebih tinggi.
Oleh karena itu dibutuhkan penempatan pembangkit-pembangkit baru yang
nantinya akan mengisi kebutuhan daya tersebut. Dalam penempatan pembangkit
juga dibutuhkan perencanaan yang baik agar memberikan hasil yang memuaskan
(Wang, 1994). Untuk itu diperlukan perencanan sistem tenaga listrik yang baik
untuk meningkatkan daya saing di era globalisasi.
Dalam perencanaan sistem tenaga listrik ada tiga hal yang perlu
diperhatikan yaitu kualitas, nilai investasi, dan juga keamanan sistem. Yang
dimaksud kualitas disini adalah kualitas secara teknis mampu memenuhi keperluan
pengguna listrik seperti kapasitas daya, kontinuitas, dan juga profil listrik yang
baik. Nilai investasi juga tidak kalah pentingnya, karena di dalam dunia kompetisi,
orang berbondong-bondong mencari keuntungan sebesar-besarnya dan pengeluaran
sekecil-kecilnya agar nantinya didapatkan nilai yang paling efisien dari
perencanaan sistem tenaga listrik. Keamanan juga sangat penting mengingat adanya
faktor resiko gangguan yang mungkin akan terjadi yang dapat memberikan
kerugian baik dari segi produsen ataupun konsumen, sehingga perlunya
perencanaan sistem tenaga listrik yang dengan baik untuk mengurangi resiko
gangguan tersebut.
1
Energi terbarukan sudah bukan lagi menjadi tren baru dalam teknologi
energi saat ini. Sudah banyak industri dan perumaahan yang menggunakannya
sebagai salah satu penyuplai daya kebutuhan energi mereka.
Pembangkit listrik dengan energi terbarukan biasanya dihubungkan dalam
jaringan kelistrikan secara off grid dan on grid. Off grid adalah jaringan pembangkit
yang dihubungkan langsung ke beban tanpa melalui jaringan listrik utama seperti
jaringan transmisi dan distribusi dari PLN, sedangkan jaringan on grid adalah
jaringan pembangkit yang dihubungkan ke beban melalui jaringan utama. Pada
jaringan on grid, pembangkit listrik energi terbarukan biasanya diletakan di
jaringan distribusi. Hal ini dikarenakan kapasitas dayanya yang cenderung lebih
kecil dibandingkan pembangkit listrik konvensional, serta lokasi penempatan
pembangkit yang terbatas cenderung hanya bisa diletakan di daerah tertentu saja
dimana terdapat sumber energi terbarukan tersebut, sehingga biasanya pembangkit
listrik energi terbarukan tersebar ke berbagai tempat pada jaringan distribusi. Oleh
karena itu pembangkit listrik seperti ini disebut dengan Distributed Generation
(Ackermann, 2011).
Distributed Generation (DG) memiliki banyak keunggulan yaitu dapat
memperbaiki profil tegangan, mengurangi rugi-rugi daya dalam aliran listrik,
mitigasi kapasitas pembangkitan di jaringan transmisi dan distribusi, meningkatkan
keandalan, dan kualitas daya (Mohammadi, 2013). Selain itu DG juga berperan
mengurangi biaya operasional pada saat beban puncak, kemampuan menyokong
grid, dan meningkatkan sekuritas pada beban–beban kritis (Garcia, 2013).
Penempatan DG dengan alokasi kapasitas daya tertentu merupakan kasus
yang akan sering dipertimbangkan mengingat resiko daya yang hilang pada saluran
distribusi dan faktor investasi dalam pengembangan serta perencanaan dengan nilai
ekonomi DG yang tidak terbilang murah (Jenkins, 2008). Oleh karena itu
dibutuhkan penempatan DG dan alokasi kapasitas daya yang optimal untuk
mendapatkan biaya serendah-rendahnya dan manfaat setinggi-tingginya (Khalesi,
2011) tanpa mengurangi kebutuhan daya pelanggan dengan metode optimasi.
Beberapa metode optimasi banyak yang bermunculan mulai dari optimasi
klasikal, pendekatan analitis, sampai yang terbaru yaitu metaheuristik. Salah satu
2
metode optimasi metaheuristik terbaru adalah Flower Pollination Algorithm (FPA)
yang merupakan metode optimasi yang terinspirasi dari proses penyerbukan bunga.
FPA lebih efisien dengan menghasilkan hasil yang lebih baik dan memiliki
kecepatan konvergen yang lebih tinggi jika dibandingakan dengan metode
metaheuristik lainnya seperti Genetic Algorithm dan Particle Swarm Optimization
(Yang, 2012).
Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang mendasari penelitian ini adalah:
1. Bagaimana letak dan berapa kapasitas daya optimal dari penempatan DG
untuk meminimalkan fungsi tujuan rugi-rugi daya aktif pada jaringan
distribusi dengan menggunakan metode FPA?
2. Bagaimana letak dan berapa kapasitas daya optimal dari penempatan DG
untuk memaksimalkan fungsi tujuan benefit cost ratio pada jaringan
distribusi dengan menggunakan metode FPA?
3. Bagaimana manfaat optimasi penempatan dan kapasitas DG pada jaringan
distribusi?
4. Bagaimana unjuk kerja metode FPA untuk kasus optimasi penempatan
dan kapasitas DG pada jaringan distribusi?
5. Bagaimana analisis sensitivitas harga energi listrik, biaya kerugian ENS,
biaya investasi, dan biaya operasi dan perawatan DG terhadap
penempatan DG untuk memaksimalkan fungsi tujuan benefit cost ratio
pada jaringan distribusi dengan menggunakan metode FPA?
Batasan Masalah
Batasan masalah yang diberlakukan pada penelitian ini adalah:
3
1. Sistem kelistrikan yang digunakan sebagai contoh kasus penyelesaian
masalah menggunakan sistem distribusi tes 33-bus dan 69-bus
terstandarisasi IEEE.
2. Beban operasi yang digunakan pada kondisi semua beban berbeban
puncak.
3. Pada penelitian ini tidak memertimbangkan kekangan kapasitas arus
saluran distribusi.
4. Pada sistem distribusi tes semua beban disuplai dengan satu sumber dari
jaringan transmisi sebelum adanya penambahan DG.
5. Semua beban diasumsikan seimbang, sehingga tidak ada pembahasan
ketidakseimbangan beban.
6. Beban yang disuplai memiliki kurva beban datar dengan asumsi satu
tahun 8760 jam.
7. Diasumsikan beban tidak mengalami pertumbuhan beban dan variable
harga-harga juga tidak berubah selama masa investasi.
8. Kondisi pasar yang digunakan adalah kondisi dalam keadaan deregulasi,
dimana perusahaan pembangkit, perusahaan transmisi, dan perusahaan
distribusi merupakan perusahaan yang berbeda. Tidak dalam satu
kesatuan perusahaan.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui letak dan kapasitas daya optimal dari penempatan DG dengan
meminimalkan rugi-rugi daya aktif pada saluran sebagai fungsi objektif
pada jaringan distribusi dengan menggunakan metode FPA.
4
2. Mengetahui letak dan kapasitas daya optimal dari penempatan DG dengan
memaksimalkan benefit cost ratio sebagai fungsi objektif pada jaringan
distribusi dengan metode FPA.
3. Mengetahui manfaat optimasi penempatan dan kapasitas DG pada
jaringan distribusi.
4. Mengetahui unjuk kerja metode FPA untuk kasus optimasi penempatan
dan kapasitas DG pada jaringan distribusi.
5. Mengetahui analisis sensitivitas harga energi listrik, biaya kerugian ENS,
biaya investasi, dan biaya operasi dan perawatan DG terhadap
penempatan DG untuk memaksimalkan fungsi tujuan benefit cost ratio
pada jaringan distribusi dengan menggunakan metode FPA.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapatkan dari penelitian ini adalah:
1. Bagi peneliti, untuk menambah wawasan mengenai manfaat penambahan
DG dan unjuk kerja optimasi dengan metode FPA pada jaringan
distribusi.
2. Bagi mahasiswa, sebagai gambaran bagaimana cara penyelesaian
masalah pada jaringan distribusi dengan menambahkan DG.
3. Bagi pemerintah, sebagai dasar pengambilan keputusan dengan opsi
penambahan DG untuk menyelesaikan permasalahan jaringan distribusi.
4. Bagi perusahaan, sebagai dasar pengambilan keputusan untuk
memberikan pelayanan terbaik untuk masyarakat dengan penambahan
DG pada jaringan distribusi.
5
5. Bagi masyarakat, untuk meningkatkan pengetahuan masyarakat
mengenai metode optimasi sebagai cara untuk menyelesaikan masalah
dan memerkenalkan DG beserta manfaatnya.
Sistematika Penulisan
Penulisan laporan penelitian ini terdiri dari lima bab yaitu:
BAB I: Pendahuluan yang berisi pembahasan mengenai latar belakang
permasalahan, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat
penelitian, dan sistematika penulisan penelitian.
BAB II: Dasar teori yang berisi perbandingan penelitian-penelitian
sebelumnya dan dasar teori yang menunjang pembahasan penelitian ini.
BAB III: Metode penelitian yang membahas alat penelitian, sumber data,
diagram alir penelitian, variabel pengamatan, dan parameter batasan sistem.
BAB IV: Hasil dan pembahasan yang berisi hasil simulasi dan pembahasan
unjuk kerja metode optimasi penempatan dan kapasitas DG dengan metode FPA.
BAB V: Kesimpulan dan saran yang berisi kesimpulan yang dapat ditarik dari
seluruh hasil pembahasan dan saran untuk pengembangan dan perbaikan penelitian
di waktu yang akan datang.
6