1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Bali saat ini
advertisement
1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Bali saat ini merupakan daerah dengan tingkat pertumbuhan pembangunan yang tinggi. Ini terlihat dari banyaknya pembangunan yang dilakukan di segala bidang, Hal ini tentu saja memicu permintaan akan kebutuhan listrik yang semakin meningkat. Agar tetap dapat melayani permintaan akan kebutuhan listrik tersebut tidak hanya bergantung pada ketersediaan pasokan listrik yang kontinyu tetapi juga meliputi aspek-aspek dalam sistem tenaga listrik yang lain, seperti dari sisi keandalan yaitu tingkat keamanan sistem terhadap kemungkinan terjadinya gangguan. Sedapat mungkin gangguan di pembangkit maupun transmisi dapat diatasi tanpa mengakibatkan pemadaman disisi konsumen, kualitas yang baik yaitu listrik yang diukur dengan kualitas tegangan dan frekuensi yang dijaga sedemikian rupa sehingga tetap pada kisaran yang ditetapkan serta ekonomi dalam hal ini adalah biaya pembangkitan yang minimum. Untuk kondisi kelistrikan Bali saat ini, beban puncak pada tahun 2011 mencapai 591,60 MW sedangkan Bali sendiri untuk memenuhi permintaan beban tersebut masih mengandalkan tiga pembangkit utamanya yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) Gilimanuk yang berkapasitas 130 MW, Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) Pemaron dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) Pemaron dengan total kapasitas sebesar 136 MW serta Pembangkit Listrik (PLTD) Pesanggaran dan Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)-Minyak Pesanggaran yang berkapasitas 229.8 MW serta pasokan listrik dari Jawa melalui dua kabel laut yang berkapasitas 180 MW ( PLN APP Bali, 2011). Saat ini beberapa perencanaan untuk memenuhi permintaan kebutuhan listrik di Bali juga terus dilakukan, diantaranya penambahan dua sirkuit kabel laut dengan kapasitas 200 MW pada akhir 2012 serta perencanaan sistem interkoneksi Jawa‐Bali dengan menggunakan transmisi Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 500 kV pada tahun 2015 mendatang. Dengan demikian Bali tidak lagi bergantung pada 2 ketiga pembangkit listrik yang mana merupakan jenis pembangkit listrik yang menggunakan HSD (High Speed Diesel) yang menjadikan pembangkit ini merupakan pembangkit listrik yang mahal dibandingkan dengan pembangkitpembangkit listrik lainnya, seperti pembangkit listrik tenaga uap serta gas alam. Jika menggunakan BBM dalam hal ini solar sebagai bahan bakar maka BPP ( Biaya Pokok Penyediaan) listrik sebesar 35-40 sen dollar AS per kWh ini jauh lebih mahal dibandingkan dengan menggunakan gas ataupun bata bara yang mana BPP listrik menjadi 10 sen dollar AS per kWhnya. Dalam pengoperasian sistem tenaga listrik terdapat beberapa persoalanpersoalan yang sering terjadi diantaranya pemakaian tenaga listrik yang selalu berubah dari waktu ke waktu, kondisi alam dan lingkungan yang menghambat jalannya operasi serta masalah biaya bahan bakar yang relatif tinggi. Menurut Marsudi (1990), pada operasi suatu sistem tenaga listrik, biaya bahan bakar pada umumnya adalah biaya yang terbesar, untuk PLN biaya bahan bakar adalah 60 persen dari biaya operasi secara keseluruhan. Oleh karena itu perlu dilakukan optimasi pada sistem kelistrikan untuk mendapatkan daya optimal pembangkitan sehingga biaya bahan bakar dapat ditekan. Selain untuk menekan biaya bahan bakar , suatu sistem akan menjadi optimal jika terpenuhinya beberapa keadaan seperti keseimbangan beban, rugi-rugi optimal, tidak melanggar kendala-kendala yang ada seperti batas maksimum dan minimum daya aktif, daya reaktif serta tegangan. Berdasarkan permasalahan diatas maka diperlukan suatu metode yang bertujuan untuk mengoptimalkan daya yang dibangkitkan oleh masing-masing unit pembangkit dengan tujuan untuk meminimalkan biaya pembangkitan serta mendapatkan rugi-rugi dengan tetap memenuhi keseimbangan beban. Salah satu metode yang dapat digunakan adalah dengan menggunakan analisa aliran daya optimal. Analisa aliran daya optimal merupakan metode perhitungan untuk meminimalkan suatu fungsi tujuan yaitu biaya pembangkitan suatu pembangkit tenaga listrik atau rugi-rugi pada saluran transmisi dengan mengatur pembangkitan daya aktif dan daya reaktif setiap pembangkit yang terinterkoneksi 3 dengan memperhatikan batas-batas tertentu. Metode perhitungan aliran daya optimal juga dapat digunakan untuk mengetahui besarnya nilai parameterparameter di setiap bus sistem yang berupa tegangan bus, daya, arus serta besarnya sudut fasa. Metode perhitungan analisa aliran daya optimal terus berkembang dari waktu ke waktu mulai dari metode klasik seperti metode Newton, Gradient, Pemrograman Linear dan Non-Linear serta Pemrograman Kuadrat lalu berkembang pada implementasi dari kecerdasan buatan yaitu menggunakan metode Algoritma Genetika hingga penggunaan software-software yang diciptakan untuk mempermudah analisa suatu sistem jaringan listrik seperti power world, EDSA, hingga ETAP power station. Penelitian-penelitian terhadap analisa aliran daya optimal juga sudah banyak dilakukan diantaranya menghitung alokasi daya aktif dan reaktif optimal pada sistem kelistrikan Bali dengan menggunakan metode proyeksi gradient (Mahardika, 2004). Alokasi pembebanan ekonomis dengan menggunakan Metode Extended Quadratic Interior Point yaitu mengalokasikan pembebanan ekonomis tanpa memperhatikan rugi-rugi transmisi pada sistem kelistrikan Bali dengan menekankan pada penjadwalan unit-unit pembangkit thermal (Danny, 2004) serta Studi Optimasi Aliran Daya Listrik Sistem Kelistrikan Bali dengan hanya menghitung optimasi daya aktif untuk mendapatkan biaya pembangkitan minimal menggunakan metode DC Optimal Power Flow (Susanti, 2010). Dengan demikian maka dalam penelitian ini akan dianalisis bagaimana mengoptimalkan aliran daya pada sistem kelistrikan Bali menggunakan tiga skenario yaitu skenario pertama pada saat kondisi existing, skenario kedua pada saat penambahan dua sirkuit kabel laut pada akhir tahun 2012 serta skenario ketiga pada saat beroperasinya sistem interkoneksi Jawa-Bali dengan menggunakan SUTET 500 kV. Optimasi yang dilakukan berupa optimasi daya aktif dengan kendala meliputi batasan kendala daya aktif, reaktif serta tegangan. Optimasi ini dilakukan untuk mengetahui berapa daya optimal yang dapat dibangkitkan oleh masing-masing unit pembangkit agar mendapatkan biaya pembangkitan yang minimum serta mendapatkan rugi-rugi dengan tetap memenuhi keseimbangan beban. Untuk menganalisa permasalahan tersebut 4 digunakan metode Interior Point Primal Dual Algorithms dengan Barrier Function melalui Optimal Power Flow Simulation (ETAP 5.03). Metode simulasi dengan bantuan program komputer ini digunakan karena cocok untuk sistem ketenagalistrikan yang besar dan kompleks. Analisa Aliran Daya Optimal juga dapat dilakukan dengan lebih sederhana dan cepat. 1.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang diatas maka masalah yang dapat dirumuskan adalah dengan menggunakan tiga skenario untuk sistem kelistrikan Bali seperti yang telah disebutkan diatas, maka berapa daya optimal yang dibangkitkan oleh masing-masing unit pembangkit agar diperoleh biaya pembangkitan minimum dan rugi-rugi yang optimal. 1.3 Tujuan Tujuan dalam penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui besarnya daya optimal yang dibangkitkan oleh masing-masing unit pembangkit agar diperoleh biaya pembangkitan minimum dan rugi-rugi yang optimal dengan menggunakan tiga skenario untuk sistem kelistrikan Bali. 1.4 Manfaat Manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah mendapatkan suatu analisa dari pengoptimalan aliran daya pada sistem kelistrikan Bali pada saat ini serta kondisi mendatang sehingga nantinya diharapkan dapat digunakan sebagai bahan masukan dalam pengoperasian unit-unit pembangkit pada sistem kelistrikan Bali, sehingga dapat diperoleh biaya pengoperasian yang minimum. Selain itu penulisan tugas akhir ini juga diharapkan dapat memberikan sumbangan pemikiran yang mungkin dapat diterima dan dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam pengembangan penelitian dan penulisan karya tulis yang lebih lanjut. 5 1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Mengingat demikian luas ruang lingkup permasalahan, maka untuk menghindari perluasan masalah perlu pembatasan masalah dengan asumsi sebagai berikut: 1. Analisa optimasi aliran daya hanya pada sistem transmisi Bali dengan menggunakan tiga kondisi skenario yaitu pada saat kondisi existing, pada saat masuknya dua buah kabel laut tambahan pada akhir 2012 serta pada saat beroperasinya sistem interkoneksi Jawa-Bali dengan SUTET 500 kV pada tahun 2015 mendatang. 2. Pada saat kondisi existing data pembebanan yang digunakan merupakan data sampel pembebanan pada beban puncak malam hari Senin, 28 Mei 2012. 3. Pada saat beroperasinya 4 sirkuit kabel laut pada akhir 2012 sistem kelistrikan Bali beroperasi normal dengan data pembebanan yang digunakan merupakan data peramalan beban puncak masing-masing Gardu Induk untuk tahun 2012. 4. Pada saat beroperasinya SUTET 500 kV pada tahun 2015 sistem kelistrikan Bali beroperasi normal dengan data pembebanan yang digunakan merupakan data peramalan beban puncak masing-masing Gardu Induk untuk tahun 2015. 5. Unit Commitment di abaikan. 6. Metode yang digunakan untuk menganalisa optimasi aliran daya pada sistem kelistrikan Bali adalah menggunakan metode Interior Point Primal Dual Algorithms dengan Barrier Function melalui Optimal Power Flow Simulation (ETAP 5.03). 1.6 Sistematika Penulisan Secara rinci sistematika penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 6 Bab I Pendahuluan Bab ini berisikan tentang gambaran awal tugas akhir ini yang mana mencakup latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, batasan masalah serta sistematika penulisan. Bab II Tinjauan Pustaka Bab ini berisikan tentang teori- teori dasar yang mendasari pembahasan permasalahan dari topik yang dibahas. Bab III Metodelogi penulisan Bab ini berisikan tentang tempat dan waktu penelitian, sumber data, jenis data, teknik pengumpulan data, analisis data serta alur analisis. Bab IV Analisis dan Pembahasan Bab ini berisikan pembahasan dan analisa data-data yang didapat dari penelitian di lapangan untuk mendapatkan solusi dari permasalahan yang akan dikaji. Bab V Penutup Bab ini berisi tentang rangkuman dari apa yang telah dibahas. Memuat simpulan serta saran-saran yang ditujukan baik kepada penentu kebijakan juga untuk penelitian-penelitian yang lebih lanjut.