S TE 0801379 Chapter1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam upaya pembangkitan tenaga listrik diperlukan suatu perencanaan
yang baik. Kebutuhan beban dewasa ini sangat bervariasi dan meningkat,
sehingga pusat-pusat pembangkit listrik dituntut membangkitkan daya listrik
untuk memenuhi kebutuhan beban tersebut. Daya listrik yang telah dibangkitkan
didistribusikan melalui jaringan transmisi sebab jarak antara pusat pembangkit
dengan pusat beban satu sama lain saling berjauhan. Selain bertujuan untuk
memenuhi kebutuhan beban, tujuan ekonomis berupa minimalisasi biaya
pembangkitan listrik dan kerugian teknis merupakan faktor yang harus
diperhatikan.
Inti dari bidang tenaga listrik Independent System Operator (ISO) yang
ekonomis, efisien, dan handal adalah permasalahan Alternating Current Optimal
Power Flow (ACOPF). Masalah ini merupakan masalah kompleks dari ekonomi,
tenaga listrik, dan komputasi. Pada aspek ekonomi, keseimbangan pasar yang
efisien membutuhkan beberapa faktor dalam penetapan harga secara nonlinier.
Dari aspek tenaga listrik, aliran daya arus bolak-balik (AC) membutuhkan faktorfaktor nonlinier. Di bidang komputasi, optimasi merupakan hal rumit mencakup
variabel biner dan fungsi kontinyu yang membuat permasalahan sulit dipecahkan.
Sistem tenaga listrik harus mampu menekan kerugian dari generator atau bagian
transmisi. (Cain et al, 2012 : 4)
Analisis aliran daya optimal adalah perhitungan untuk meminimalkan
suatu fungsi tujuan, dalam hal ini adalah biaya pembangkitan suatu pembangkit
tenaga listrik atau rugi-rugi (losses) pada saluran transmisi, dengan mengatur
pembangkitan daya aktif dan daya reaktif setiap pembangkit yang terinterkoneksi
dengan memperhatikan syarat batas tertentu. Batas yang umum dinyatakan dalam
1
Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013
Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
2
perhitungan analisis aliran daya optimal adalah berupa batas minimum dan
maksimum untuk pembangkitan daya aktif pada pembangkit. (Baskoro, 2009 : v)
MINOPF merupakan salah satu MatPower Toolbox (MPT) pada perangkat
lunak MATLAB. Pada tahun 2005, Ray Daniel Zimmerman memperkenalkan
MatPower Toolbox (MPT) sebagai paket program yang terintegrasi dengan
MATLAB untuk penyelesaian aliran daya optimal dan analisis aliran daya
lainnya.
Metode
ini
adalah
metode
penyelesaian
minimalisasi
fungsi
pembangkitan daya aktif dan reaktif terhadap besar dan sudut tegangan. (Nrartha
dan Muljono, 2006 : 14-15)
Aliran daya optimal metode MINOPF merupakan salah satu alternatif
upaya yang digunakan dalam penyelesaian masalah aliran daya optimal dengan
waktu singkat dan ekonomis. Hasil dari penelitian ini dibandingkan dengan hasil
optimasi yang dilakukan oleh P.T. PLN (Persero) dan metode algoritma genetika.
Perbandingan ini dilakukan agar aliran daya optimal metode MINOPF dapat teruji
sehingga menjadi salah satu metode yang dapat diimplementasikan pada
permasalahan aliran daya optimal di masa mendatang.
1.2 Perumusan Masalah
Fokus penelitian pada Skripsi ini adalah sebagai berikut :
1.
Bagaimana penerapan aliran daya optimal metode MINOPF pada sistem
interkoneksi 500 kV Jawa-Bali?
2.
Bagaimana analisis perbandingan hasil optimasi metode MINOPF dengan
hasil optimasi yang dilakukan P.T. PLN (Persero) dan metode algoritma
genetika pada sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali?
1.3 Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah pada Skripsi ini :
1.
Data yang digunakan adalah data pembebanan Sistem Standar IEEE 30 bus,
sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali pembebanan tanggal 17 Maret 2009
pukul 13.30 WIB dan tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB yang bersumber
Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013
Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
3
dari Bidang Operasi Sistem, Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban (P3B)
Jawa-Bali, P.T. PLN (Persero).
2.
Data pembanding yang digunakan untuk pembebanan tanggal 17 Maret 2009
pukul 13.30 WIB adalah hasil aliran daya optimal oleh P.T. PLN (Persero)
dan metode algoritma genetika oleh Buyung Baskoro tahun 2009, sedangkan
untuk pembebanan tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB menggunakan data
realisasi pembangkitan oleh P.T. PLN (Persero).
3.
Penelitian ini hanya memperhitungkan sistem pembangkitan dan pembebanan
pada sisi 500 kV (tidak memperhitungkan sisi sub sistem 150 kV), serta tidak
memperhitungkan masalah Unit Commitment.
4.
Batasan optimasi tidak berfokus pada biaya pembangkitan, melainkan
pengaturan pembangkitan daya nyata (PG) dan daya reaktif (QG) untuk
kestabilan sistem dalam pemenuhan kebutuhan beban.
5.
Perangkat keras yang digunakan yaitu Laptop Intel ® Core™ 2 Duo Processor
1.66 GHz, RAM 512 MB DDR2. Perangkat lunak pendukung untuk
merancang program digunakan MATLAB ver. R2009a dari The MathWorks,
Inc dengan MatPower Toolbox (MPT) versi 4.1.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penulisan Skripsi ini adalah :
1. Mengetahui hasil optimasi sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan
menggunakan metode MINOPF.
2. Membandingkan hasil optimasi dari beberapa metode, yaitu metode yang
dilakukan oleh P.T. PLN (Persero), metode algoritma genetika, dan metode
MINOPF.
Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013
Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
4
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari Skripsi ini yaitu:
1.
Menambah pengetahuan, pemahaman, dan kemampuan penulis dalam
mengaplikasikan teori kelistrikan khususnya studi aliran daya optimal.
2.
Memberikan referensi bagi perusahaan listrik dalam upaya pembangkitan
tenaga listrik secara ekonomis dan efisien sehingga dapat mengurangi
kerugian finansial akibat produksi daya listrik yang kurang akurat.
3.
Dengan studi aliran daya optimal ini, diharapkan perusahaan listrik dapat
memenuhi kebutuhan beban yang bervariasi dengan efektif dan efisien.
4.
Meningkatkan kualitas sumber daya manusia pada bidang kelistrikan yang
berbasis komputasi terutama dalam studi aliran daya optimal.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan dalam membaca dan memahami Skripsi ini, maka
disusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Berisi mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan
masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang studi aliran daya, jenis-jenis bus, persamaan aliran daya,
metode Newton-Raphson, aliran daya optimal, MatPower Toolbox (MPT)
versi 4.1, aliran daya optimal metode MINOPF, dan penelitian tentang aliran
daya optimal.
BAB III METODE PENELITIAN
Berisi tentang pengujian data Sistem Standar IEEE 30 bus dan Sistem
Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan aliran daya optimal metode MINOPF.
Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013
Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
5
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang pembahasan hasil aliran daya optimal Sistem Standar IEEE 30
bus dan Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali metode MINOPF.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dan saran berdasarkan hasil penelitian.
Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013
Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam upaya pembangkitan tenaga listrik diperlukan suatu perencanaan
yang baik. Kebutuhan beban dewasa ini sangat bervariasi dan meningkat,
sehingga pusat-pusat pembangkit listrik dituntut membangkitkan daya listrik
untuk memenuhi kebutuhan beban tersebut. Daya listrik yang telah dibangkitkan
didistribusikan melalui jaringan transmisi sebab jarak antara pusat pembangkit
dengan pusat beban satu sama lain saling berjauhan. Selain bertujuan untuk
memenuhi kebutuhan beban, tujuan ekonomis berupa minimalisasi biaya
pembangkitan listrik dan kerugian teknis merupakan faktor yang harus
diperhatikan.
Inti dari bidang tenaga listrik Independent System Operator (ISO) yang
ekonomis, efisien, dan handal adalah permasalahan Alternating Current Optimal
Power Flow (ACOPF). Masalah ini merupakan masalah kompleks dari ekonomi,
tenaga listrik, dan komputasi. Pada aspek ekonomi, keseimbangan pasar yang
efisien membutuhkan beberapa faktor dalam penetapan harga secara nonlinier.
Dari aspek tenaga listrik, aliran daya arus bolak-balik (AC) membutuhkan faktorfaktor nonlinier. Di bidang komputasi, optimasi merupakan hal rumit mencakup
variabel biner dan fungsi kontinyu yang membuat permasalahan sulit dipecahkan.
Sistem tenaga listrik harus mampu menekan kerugian dari generator atau bagian
transmisi. (Cain et al, 2012 : 4)
Analisis aliran daya optimal adalah perhitungan untuk meminimalkan
suatu fungsi tujuan, dalam hal ini adalah biaya pembangkitan suatu pembangkit
tenaga listrik atau rugi-rugi (losses) pada saluran transmisi, dengan mengatur
pembangkitan daya aktif dan daya reaktif setiap pembangkit yang terinterkoneksi
dengan memperhatikan syarat batas tertentu. Batas yang umum dinyatakan dalam
1
Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013
Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
2
perhitungan analisis aliran daya optimal adalah berupa batas minimum dan
maksimum untuk pembangkitan daya aktif pada pembangkit. (Baskoro, 2009 : v)
MINOPF merupakan salah satu MatPower Toolbox (MPT) pada perangkat
lunak MATLAB. Pada tahun 2005, Ray Daniel Zimmerman memperkenalkan
MatPower Toolbox (MPT) sebagai paket program yang terintegrasi dengan
MATLAB untuk penyelesaian aliran daya optimal dan analisis aliran daya
lainnya.
Metode
ini
adalah
metode
penyelesaian
minimalisasi
fungsi
pembangkitan daya aktif dan reaktif terhadap besar dan sudut tegangan. (Nrartha
dan Muljono, 2006 : 14-15)
Aliran daya optimal metode MINOPF merupakan salah satu alternatif
upaya yang digunakan dalam penyelesaian masalah aliran daya optimal dengan
waktu singkat dan ekonomis. Hasil dari penelitian ini dibandingkan dengan hasil
optimasi yang dilakukan oleh P.T. PLN (Persero) dan metode algoritma genetika.
Perbandingan ini dilakukan agar aliran daya optimal metode MINOPF dapat teruji
sehingga menjadi salah satu metode yang dapat diimplementasikan pada
permasalahan aliran daya optimal di masa mendatang.
1.2 Perumusan Masalah
Fokus penelitian pada Skripsi ini adalah sebagai berikut :
1.
Bagaimana penerapan aliran daya optimal metode MINOPF pada sistem
interkoneksi 500 kV Jawa-Bali?
2.
Bagaimana analisis perbandingan hasil optimasi metode MINOPF dengan
hasil optimasi yang dilakukan P.T. PLN (Persero) dan metode algoritma
genetika pada sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali?
1.3 Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah pada Skripsi ini :
1.
Data yang digunakan adalah data pembebanan Sistem Standar IEEE 30 bus,
sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali pembebanan tanggal 17 Maret 2009
pukul 13.30 WIB dan tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB yang bersumber
Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013
Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
3
dari Bidang Operasi Sistem, Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban (P3B)
Jawa-Bali, P.T. PLN (Persero).
2.
Data pembanding yang digunakan untuk pembebanan tanggal 17 Maret 2009
pukul 13.30 WIB adalah hasil aliran daya optimal oleh P.T. PLN (Persero)
dan metode algoritma genetika oleh Buyung Baskoro tahun 2009, sedangkan
untuk pembebanan tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB menggunakan data
realisasi pembangkitan oleh P.T. PLN (Persero).
3.
Penelitian ini hanya memperhitungkan sistem pembangkitan dan pembebanan
pada sisi 500 kV (tidak memperhitungkan sisi sub sistem 150 kV), serta tidak
memperhitungkan masalah Unit Commitment.
4.
Batasan optimasi tidak berfokus pada biaya pembangkitan, melainkan
pengaturan pembangkitan daya nyata (PG) dan daya reaktif (QG) untuk
kestabilan sistem dalam pemenuhan kebutuhan beban.
5.
Perangkat keras yang digunakan yaitu Laptop Intel ® Core™ 2 Duo Processor
1.66 GHz, RAM 512 MB DDR2. Perangkat lunak pendukung untuk
merancang program digunakan MATLAB ver. R2009a dari The MathWorks,
Inc dengan MatPower Toolbox (MPT) versi 4.1.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penulisan Skripsi ini adalah :
1. Mengetahui hasil optimasi sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan
menggunakan metode MINOPF.
2. Membandingkan hasil optimasi dari beberapa metode, yaitu metode yang
dilakukan oleh P.T. PLN (Persero), metode algoritma genetika, dan metode
MINOPF.
Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013
Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
4
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari Skripsi ini yaitu:
1.
Menambah pengetahuan, pemahaman, dan kemampuan penulis dalam
mengaplikasikan teori kelistrikan khususnya studi aliran daya optimal.
2.
Memberikan referensi bagi perusahaan listrik dalam upaya pembangkitan
tenaga listrik secara ekonomis dan efisien sehingga dapat mengurangi
kerugian finansial akibat produksi daya listrik yang kurang akurat.
3.
Dengan studi aliran daya optimal ini, diharapkan perusahaan listrik dapat
memenuhi kebutuhan beban yang bervariasi dengan efektif dan efisien.
4.
Meningkatkan kualitas sumber daya manusia pada bidang kelistrikan yang
berbasis komputasi terutama dalam studi aliran daya optimal.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan dalam membaca dan memahami Skripsi ini, maka
disusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Berisi mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan
masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang studi aliran daya, jenis-jenis bus, persamaan aliran daya,
metode Newton-Raphson, aliran daya optimal, MatPower Toolbox (MPT)
versi 4.1, aliran daya optimal metode MINOPF, dan penelitian tentang aliran
daya optimal.
BAB III METODE PENELITIAN
Berisi tentang pengujian data Sistem Standar IEEE 30 bus dan Sistem
Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan aliran daya optimal metode MINOPF.
Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013
Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
5
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang pembahasan hasil aliran daya optimal Sistem Standar IEEE 30
bus dan Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali metode MINOPF.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dan saran berdasarkan hasil penelitian.
Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013
Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu