BAB 1 PENDAHULUAN

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Energi listrik sangat erat kaitannya dengan kehidupan manusia. Berbagai
teknologi yang telah dikembangkan menghasilkan berbagai peralatan yang
menggunakan energi listrik. Penggunaan energi listrik dengan skala kecil seperti
peralatan rumah tangga misalnya pemanggang roti, kulkas, AC, komputer, dll;
sampai dengan skala besar seperti pada peralatan untuk industri misalnya dapur
peleburan besi, ban berjalan, crane, dll; merupakan suatu contoh kecil kaitan
energi listrik dalam kehidupan manusia.
Adanya keterkaitan yang sangat erat tersebut menunjukkan bahwa kebutuhan akan
energi listrik sangat besar. Seiring dengan perkembangan teknologi yang didasari
oleh energi listrik dan pertumbuhan jumlah manusia, maka kebutuhan akan energi
listrik hanya akan menjadi semakin besar untuk tahun-tahun mendatang. Tentunya
kebutuhan yang sangat besar akan energi listrik perlu untuk dipenuhi dengan
sebaik-baiknya dan hal ini menimbulkan suatu tantangan bagi para penyedia
energi listrik untuk memenuhi kebutuhan tersebut secara baik.
Pemenuhan kebutuhan akan energi listrik secara umum, mencakup berbagai
kegiatan. Kegiatan tersebut dapat dibagi menjadi tiga bagian besar yaitu :
●
Pembangkitan energi listrik.
●
Transmisi energi listrik.
●
Distribusi energi listrik.
Kegiatan pembangkitan energi listrik dilakukan oleh pembangkit tenaga listrik
dan menyangkut perubahan dari suatu jenis energi tertentu menjadi energi listrik.
1
Konversi energi yang terjadi bervariasi jenis dan prosesnya, tergantung dari jenis
pembangkit tenaga listrik yang bersangkutan. Kegiatan transmisi energi listrik
mencakup pengiriman energi listrik dari pembangkit ke stasiun-stasiun distribusi
energi listrik. Energi yang dikirimkan pada kegiatan transmisi berskala besar dan
dilakukan pada tegangan tinggi. Kegiatan distribusi merupakan pembagian energi
listrik dari stasiun-stasiun distribusi ke tempat-tempat yang membutuhkan
pasokan energi listrik. Energi yang dibagikan berskala kecil dan dilakukan pada
tegangan yang lebih rendah dari tegangan transmisi.
Pada setiap kegiatan dalam pemenuhan kebutuhan akan energi listrik pasti terjadi
kerugian berupa energi yang hilang melalui proses yang berlangsung dalam
pelaksanaan tiap kegiatan. Apabila tidak ditangani secara baik dan seiring dengan
meningkatnya kebutuhan akan energi listrik, maka kerugian tersebut dapat
menjadi besar jumlahnya sehingga tidak dapat diabaikan. Penanganan yang baik
semakin diperlukan mengingat sumber-sumber energi yang diubah menjadi energi
listrik masih banyak yang digolongkan sebagai sumber energi tidak terbarukan.
Keterbatasan sumber energi tidak terbarukan menyebabkan perlunya konservasi
energi. Hal ini dikarenakan perkembangan teknologi yang belum dapat menjawab
sepenuhnya tantangan pemenuhan kebutuhan energi listrik dengan hanya
mengandalkan sumber-sumber energi yang terbarukan. Maka untuk menjaga
kelangsungan penyediaan energi listrik, konservasi energi menjadi suatu hal
penting untuk diperhatikan dan ditindak-lanjuti.
Konservasi energi pada kegiatan-kegiatan untuk memenuhi kebutuhan listrik
dapat dilakukan dengan berbagai cara. Contohnya penggantian turbin dengan
efisiensi yang lebih baik, pengurangan hambatan di saluran transmisi dan
distribusi, dll. Seluruh cara yang dilakukan pada dasarnya dilakukan untuk
memperbesar efisiensi proses dalam kegiatan pemenuhan energi. Dengan
memperbesar efisiensi, maka jumlah permintaan akan energi yang sama akan
2
dapat dipenuhi dengan penyediaan energi yang lebih sedikit. Sehingga diharapkan
untuk suatu jumlah energi yang terbatas akan dapat digunakan untuk jangka
waktu yang lebih lama.
1.2
Rumusan Masalah
Konservasi energi diperlukan untuk meningkatkan jangka waktu penyediaan
energi listrik yang berasal dari sumber-sumber energi yang tidak terbarukan.
Untuk melaksanakan konservasi energi terdapat berbagai macam cara yang dapat
diusahakan, semuanya bertujuan untuk meningkatkan efisiensi proses yang
bersangkutan.
Tugas akhir ini membahas tentang konservasi energi dari sisi penyaluran energi
listrik. Konservasi dapat dicapai apabila efisiensi sistem transmisi dapat
ditingkatkan. Cara untuk meningkatkan efisiensi sistem transmisi dilakukan
dengan mengurangi rugi-rugi daya pada jaringan transmisi.
Permasalahan yang dibahas merupakan suatu permasalahan yang dipecahkan
dengan Optimal Power Flow, yaitu suatu permasalahan yang melibatkan
pencarian komposisi pembangkitan pada suatu sistem pembangkit dan jaringan
transmisi listrik yang menghasilkan nilai biaya pembangkitan yang minimal
dengan batasan-batasan berupa karakteristik fisik dari jaringan transmisi energi
listrik.
1.3
Batasan Masalah
Pada tugas akhir ini permasalahan yang dibahas akan dibatasi sebagai berikut :
●
Pengurangan rugi-rugi daya yang dimaksud adalah daya aktif.
3
●
Metode
yang
digunakan
adalah
pembatasan
pembangkitan
dan
penempatan kapasitor pada bus-bus tertentu dalam sistem.
●
Setiap metode akan dibandingkan dalam lingkup permasalahan Optimal
Power Flow.
●
Permasalahan
Optimal
Power
Flow
akan
dipecahkan
dengan
menggunakan aplikasi Matpower 3.0.0 yang dijalankan pada Matlab 7.0.
●
Diasumsikan bahwa komposisi pembangkitan pada sistem tenaga listrik
adalah hasil dari metode Optimal Power Flow yang hanya didasarkan pada
minimalisasi fungsi biaya total pembangkitan.
●
Biaya yang dinyatakan dalam dollar merupakan biaya dalam dollar
Amerika Serikat (USD), kecuali dinyatakan lain.
●
Parameter perbandingan yang digunakan adalah biaya pembangkitan,
profil tegangan, pembebanan pada tiap saluran, dan analisis kontingensi
dengan menggunakan metode Cascading Index.
●
Perbandingan akan dilakukan pada hasil implementasi metode dalam
permasalahan Optimal Power Flow untuk kasus uji sistem tenaga listrik
IEEE 57 bus yang telah mengalami modifikasi dan sistem tenaga listrik
500 kV di Pulau Jawa.
1.4
Tujuan Pembahasan
Tugas akhir ini dibuat dan dilaporkan untuk mencapai beberapa tujuan tertentu
sebagai berikut :
●
Menyajikan suatu permasalahan Optimal Power Flow yang akan
menghasilkan komposisi pembangkitan yang optimal secara ekonomis di
bawah suatu batasan baru yaitu pembangkitan maksimum yang bertujuan
menghasilkan komposisi pembangkitan optimal dengan nilai rugi-rugi
daya yang lebih kecil.
●
Menyajikan suatu permasalahan Optimal Power Flow dengan penempatan
4
kapasitor pada bus-bus tertentu dalam kasus uji dengan tujuan
memperoleh komposisi pembangkitan optimal dengan nilai rugi-rugi daya
yang lebih kecil.
●
Membuat suatu perbandingan disertai dengan analisis dari kedua metode
tersebut.
●
Menunjukkan keuntungan dan kerugian dari hasil perbandingan dan
analisis kedua metode.
●
Memberikan
kesimpulan
dan
saran
dengan
berdasarkan
kepada
keuntungan dan kerugian dari masing-masing metode yang diharapkan
dapat
menjadi
bahan
pertimbangan
dalam
penentuan
komposisi
pembangkitan.
1.5
Sistematika Pembahasan
Tugas akhir ini akan disajikan dengan alur sebagai berikut :
●
Bab I memuat latar belakang dari pembuatan tugas akhir ini disertai
dengan perumusan dan pembatasan masalah yang dibahas. Bab ini juga
memuat tujuan pembahasan dari masalah yang telah dirumuskan dan alur
dari pembahasan masalah.
●
Bab II memuat penjelasan mengenai Optimal Power Flow (OPF).
Pembahasan mencakup pemodelan komponen-komponen dalam sistem
dan perumusan OPF berupa fungsi objektif dan batasan-batasannya.
●
Bab III membahas perihal Cascading Index (CI), definisi dan
penggunaannya. Hal lain yang dibahas yaitu penurunan Line Outage
Distribution Factor, suatu faktor yang dibutuhkan dalam perhitungan CI.
●
Bab IV memuat penjelasan mengenai kedua metode untuk mengurangi
rugi-rugi daya aktif yang diperbandingkan. Penjelasan akan disertai
dengan diagram alir untuk masing-masing metode tersebut.
●
Bab V berisi aplikasi kedua metode pembatasan pembangkitan dan
5
penempatan kapasitor pada kasus IEEE 57 bus. Pembahasan akan dilihat
dari segi biaya, rugi-rugi daya aktif, profil tegangan dan analisis
kontingensi menggunakan CI.
●
Bab VI memuat pembahasan mengenai aplikasi kedua metode pada sistem
tenaga listrik Jawa-Madura-Bali. Sistem ini akan diambil sebagian saja
dalam pembahasan pada tugas akhir ini, yaitu jaringan 500kV saja. Seperti
halnya pada bab sebelumnya, pembahasan akan dilihat dari segi biaya
pembangkitan, rugi-rugi daya aktif, profil tegangan dan analisis
kontingensi menggunakan CI.
●
Bab VII akan memuat kesimpulan dan saran. Kesimpulan merupakan
rangkuman hasil dari perbandingan kedua metode bila diaplikasikan ke
dua kasus sistem tenaga listrik yaitu sistem tenaga listrik IEEE 57 bus dan
sistem tenaga listrik Jawa-Madura-Bali. Saran merupakan usulan
berdasarkan hasil dari metode yang diaplikasikan pada sistem tenaga
listrik Jawa-Madura-Bali.
6