PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK UNTUK PEMBEBANAN OPTIMAL DAN BIAYA BAHAN BAKAR STASIUN PEMBANGKIT

Transkripsi

1 MENARA Ilmu Vol. X Jld 2 No.73 esember 2016 PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK UNTUK PEMBEBANAN OPTIMAL AN BIAYA BAHAN BAKAR STASIUN PEMBANGKIT Yulsma prod tekk elektro ft - umsb emal: fte.umsb12@mal.com ABSTRAK Pada sstem peoperasa teaa lstrk kompoe baya operas terbesar adalah baya baha bakar, oleh kareaya efse pemakaa baha bakar saat besar pearuhya terhadap pehemata baya operas. Pealokasa pembebaa pembakt ya optmal merupaka suatu usaha utuk memmumka baya operas pada sstem teaa lstrk, tapa melaar persyarata operas. Utuk meura baya baha bakar maka pejadwala optmal ut pembakt termal pada sstem perlu dlakuka. Permasalaha ya meyakut pejadwala terdr dar ecoomc dspatch yatu pembaa pembebaa pada setap ut pembakt seha dperoleh kombas ut pembakt ya dapat memeuh kebutuha beba dea baya ya optmum. Pembaa beba utuk mas-mas ut pembakt termal dapat dperoleh dea meuaka metoda teras lambda. Pembaa beba dea meuaka teras lambda aka memberka hasl ya lebh optmal. I. PENAHULUAN Eer lstrk merupaka betuk eer ya mudah dkoverska, dbaktka da dsalurka/ddstrbuska walaupu jarakya jauh. Proses lebh efse, efektf da ekooms dbadka betuk eer la. Sedaka permasalaha ya dhadap pada teaa lstrk ya murah, ama, da bak utuk pelayaa dalam sstem ataupu d luar sstem teaa tu sedr, dea tdak membulka dampak pada lkua adalah pada ss peoperasaya. Kemajua peradaba mausa d bum dapat dukur dea tekolo ya dhaslkaya utuk memapulas alam ya duaka utuk kebutuha mausa tu sedr. Tekolo ya duaka ba memapulas alam membutuhka eer ya cukup bayak ya umumya dalam betuk teaa lstrk. Tapa teaa lstrk, tekolo ya dhaslka hampr tdak berdaya-ua ba kehdupa. Betu besarya peraaya maka kosekuesya dtutut ketersedaa, kesambua, dampak lkua ya bersh, kuattas, da kualtas ya t, serta hara ya wajar. alam perecaaa, peoperasa, da peedala sstem teaa lstrk mucul berbaa persoala teks maupu ekooms, salah satuya dakbatka oleh beba sstem ya dams. ss la eer lstrk tdak dapat dsmpa dalam jumlah bayak seha harus dsedaka pada saat dbutuhka oleh kosume, akbatya tmbul persoala dalam mehadap kebutuha daya lstrk ya berubah dar waktu ke waktu. Apabla daya ya dkrm dar bus-bus pembakt lebh besar dar kebutuha daya pada bus-bus beba, maka aka tmbul pemborosa daya. Sedaka apabla daya ya dbaktka lebh redah dar kebutuha maka aka tmbul pemadama lokal pada bus-bus beba, ya aka meakbatka kerua pada kosume. Pada sstem peoperasa teaa lstrk, kompoe baya operas terbesar adalah baya baha bakar. Pehemata baya baha bakar dalam prosetase ya kecl aka member dampak ya besar dalam jumlah rupah, meat besarya jumlah baya baha bakar tersebut d atas. Oleh kareaya efse pemakaa baha bakar saat besar pearuhya terhadap pehemata baya operas. ISSN LPPM UMSB 159

2 Vol. X Jld 2 No.73 esember 2016 MENARA Ilmu II. TINJAUAN PUSTAKA a. Permasalaha da solus peyelesaa. Kebutuha aka lstrk ya saat besar tdak dapat dpeuh oleh satu atau dua ut pembakt saja tap harus dpeuh oleh beberapa ut pembakt. Sstem teaa lstrk dea bayak jes pembakt ya ada merupaka suatu kelebha, tap hal tersebut meyebabka semak kompleks permasalaha ya ada. ea karakterstk ya berbedabeda maka peoperasa suatu eerator pada pembakt harus optmal utuk melaya kebutuha beba ya ada seha baya operas dapat dteka. Peoptmala eerator schedul dalam sstem teaa lstrk saat dperluka, karea proses pembakta da peyalura dalam sstem teaa lstrk memerluka baya ya saat besar. Koordas atar pembakta dperluka dalam upaya melakuka optmal eerator schedul utuk memperoleh baya ya mmum, karea besar beba pada suatu sstem teaa selalu berubah setap perode waktu tertetu. Salah satu tekk solus masalah optmas ya dapat dmafaatka adalah dea meuaka metoda teras Lambda. alam tulsa, metoda teras Lambda duaka utuk meyelesaka pembaa pembebaa pada pembakt-pembakt ya ada d dalam suatu sstem secara optmal ekoom, pada hara beba sstem tertetu. Metoda daplkaska pada suatu persamaa karakterstk put-output suatu sstem pembakt da dselesaka dea meuaka proram Matlab. b. Optmas ut pembakt termal. Ya dmaksud dea operas ekooms pembakt termal alah proses pembaa atau pejadwala beba total dar suatu sstem pembakta kepada mas-mas pusat pembaktya, sedemka rupa seha jumlah baya peoperasa adalah semmal muk. Seluruh pusat-pusat pembakt dalam suatu sstem dkotrol terus meerus seha pembakta teaa dlakuka dea cara ya pal ekooms. c. Karakterstk put-output pembakt. Utuk meaalss permasalaha meea operas dalam sstem teaa, khususya masalah operas ekooms dperluka dasar teta karakterstk put-output dar suatu ut pembakt termal. Karakterstk put-output pembakt termal adalah karakterstk ya meambarka hubua atara put baha bakar (lter/jam) da output ya dhaslka oleh pembakt (MW). Utuk meambarka karakterstk put-output dapat dlhat pada ambar-1 berkut : Gambar-1. Kurva karakterstk put-output pembakt termal Gambar-1 d atas, meujukka karakterstk put-output suatu ut pembakt teaa uap ya deal. Iput ut ya dtujukka pada sumbu ordat adalah kebutuha eer paas (MBtu/jam) atau baya total per jam (R/jam). Outputya adalah output daya lstrk dar ut tersebut. d. Kemampua pembebaa ut pembakt termal. Setap mes pembakt lstrk (eerator) mempuya kemampua pembebaa ya dbatas oleh kapastas maksmum da mmum. Adaya batas-batas sela karea keterbatasa kemampua kompoe-kompoe mes (thermal rat), jua dsebabka oleh alasa ekooms yatu efses kerja dar mes tersebut. 160 LPPM UMSB ISSN

3 MENARA Ilmu Vol. X Jld 2 No.73 esember 2016 Bla suatu ut pembakt doperaska atau dbeba dluar batas maksmum da mmumya sela efsesya redah, umur (lfetme) dar mes tersebut aka meuru terutama bla ser mealam pembebaa lebh (overload). Oleh karea tu aar pembakt tersebut selalu dapat bekerja dea efses ya cukup bak (ekooms) serta stabl, maka pembakt tersebut harus doperaska dalam daerah pembebaaya. e. Baya operas pembakt termal. Faktor-faktor ya mempearuh perma daya yata ya optmal pada suatu pembakt adalah beroperasya eerator ya efse, baya baha bakar, da ru-ru daya pada salura trasms. Bayak jua eerator ya beroperas secara efse d dalam suatu sstem teaa amu hal tu tdak mejam bahwa baya operasya mmum. Hal dsebabka oleh baya baha bakar ya t. Jka stasu pembakt berada pada tempat ya jauh dar pusat beba maka ruru daya pada salura trasms dapat mejad besar. Oleh sebab tu stasu pembakt tersebut mejad saat tdak ekooms. Karakterstk put-output pembakt termal adalah karakterstk ya meambarka hubua atara put baha bakar (lter/jam) da output ya dhaslka oleh pembakt (MW). Pada umumya karakterstk put-output pembakt termal ddekat dea fus polomal orde dua sepert sebuah fus kuadrat dar daya yata pada pembakt, yatu : 2 C P P Turua baya baha bakar terhadap daya yata berupa kurva baya tambaha baha bakar, dea turua sebaa berkut : dc 2 P dp dea : C adalah baya produks dar pembakt ke, P adalah daya yata dar pembakt ke I,, adalah kostata put-output pembakt ke. Memmumka baya operas pembakta adalah merupaka optmas, seha optmas pembakta dapat ddefeska sebaa suatu proses pembakta ya bertujua utuk meoptmalka daya da memmumka baya pembakta. f. Alokas pembebaa ekooms. alam suatu sstem teaa lstrk, basaya ada beberapa macam pembakt teaa (power plat), sepert pembakt teaa termal, pembakt hdro, pembakt teaa uklr da sebaaya. Pembakt termal sedr jua mempuya beberapa pebedaa, sebaa cotoh perbedaa baha bakar, hara maksmum da mmum keluara pembakt da sebaaya ya basa dsebut dea alokas pembebaa ekooms (ecoomc load dspatch). Salah satu karakterstk terpet adalah baya operas. Baya operas mas-mas pembakt berbeda, tdak haya atar pembakt, melaka jua teratu pada besarya daya ya dbaktka. la phak, sstem teaa lstrk mempuya beberapa pembakt dea karakterstk berbeda-beda. Masalah alokas pembebaa ekooms drumuska utuk memperoleh kods optmal pembakt dea memmalka total baya baha bakar. Utuk meetuka total baya produks pada pembakt d mas-mas stasu duaka persamaa berkut : da C t 1 1 C P P 1 P P 2 ISSN LPPM UMSB 161

4 Vol. X Jld 2 No.73 esember 2016 MENARA Ilmu dmaa : C t adalah total baya produks, C adalah baya produks dar pembakt ke, P adalah baya yata dar pembakt ke, P adalah total daya yata pada permtaa beba, adalah total aka stasu. Sebuah tpkal pedekata utuk meambah batasa ke dalam fus objektf dea meuaka blaa peal Larae sepert persamaa berkut : L C t P P 1 Mmum dar fus tapa batas utuk meetuka ttk dmaa sebaa dar fus utuk varabel-varabel sama dea ol adalah sepert persamaa berkut : L L 0 0 P Ct dberka P karea C C C... t 1 2 C Ct dc maka P dp Seha kods utuk perma baya produks dar pembakt ke ya optmum adalah : dc 1,..., dp atau 2 P utuk meetuka hara P adalah : P 2 Hubua-hubua ya dberka dar persamaa-persamaa d atas dketahu sebaa persamaa-persamaa koordat sebaa fus dar Lambda, ya dapat dselesaka secara teras dea hara Lambda dperoleh sebaa berkut : 1 P 2 atau Peyelesaa perma daya yata ya optmal dar pembakt dapat dselesaka secara teras, yatu dea peyelesaa metoda teras Lambda dmaa pada metode lambda dtetuka terlebh dahulu, kemuda dea meuaka syarat optmum dhtu P (output setap pembakt). ea meuaka costrat ( ), dperksa apakah jumlah total dar output sama dea beba sstem, bla belum hara lambda dtetuka kembal. P dmaa P P df ( ) dp d d 162 LPPM UMSB ISSN

5 MENARA Ilmu Vol. X Jld 2 No.73 esember 2016 atau seha da k P 1 2 ( k 1) ( k) ( k) P P 1 P. Iteras Lambda. Iteras Lambda merupaka salah satu metode ya duaka dalam ecoomc dspatch. Pada metode Lambda () dasumska terlebh dahulu, kemuda dea meuaka syarat optmum, dhtu P 1 (output setap pembakt). ea meuaka kostra dperksa apakah jumlah total dar output sama dea kebutuha beba sstem, bla belum hara Lambda dtetuka kembal. h. Hal-hal ya mempearuh borosya kosums baha bakar pembakt. Usa mes, semak tua usa mes maka performa kerja mes semak meuru. Kods ol pelumasa, jka ol pada baa ya beputar pada mes telah kotor maka eseka aka bertambah seha meyebabka kosums baha bakar bertambah pula karea mes membutuhka aya putar ya lebh t. Sstem peda mes mealam aua, seha mes mejad paas akbatya udara sear ya terhsap oleh sstem pemasuka udara adalah udara paas. Udara ya masuk kedalam rua bakar terlalu paas ( >600 o C ) seha perbada kompres udara da baha bakar mekat ya meyebabka debt baha bakar ya dbutuhka mekat. Sstem pemasuka udara da baha bakar, terlalu bayak udara atau terlalu sedkt udara aka meyebabka pemakaa baha bakar mejad boros. Besar kecl beba ya aka dpkul, semak besar beba maka semak bayak membutuhka baha bakar. Karea ketka beba ak maka frekues meuru, putara rotor eerator harus dakka seha kopel mes desel harus dakka. Gaya putar mes desel dakka dea membuka lebh katup baha bakar seha baha bakar ya masuk ke rua bakar bertambah kemuda mehaslka tekaa (ya dhaslka dar ledaka hasl pembakara) ya semak t seha mehaslka aya putar ya semak besar da frekues kembal pada la ormalya, da sebalkya.. Keadala operas. Tujua utama dar sstem operas pembakta teaa lstrk adalah memastka keadala, ya berart pasoka lstrk terus meerus dalam reta (rae) varas teaa da frekwes ya dpersyaratka. Basaya dalam omal kecl atau redah. Pada dasarya memerluka adaya kecocoka output dar sstem pembakta dea beba, suatu proses ya mempertmbaka varas beba da daya ya dbaktka dalam perode kura dar satu detk ha beberapa tahu. Utuk jaka pedek reta ya terjad terkat dea meea perubaha beba ormal da perubaha daya pembakta akbat adaya keaala tba-tba dar sstem pembakt. Utuk jaka paja reta ya terjad terkat dea pertumbuha beba ormal da waktu atau perode pembaua pembakt-pembakt besar ya baru. Utuk pertmbaa keadala dea adaya varas beba musma perlu dtetuka mar cadaa (reserve mar) sepaja tahu ya melput beba pucak musma pada setap musm dalam setahu. Varas pet utuk mejadwalka pemelharaa ut pembakta. ISSN LPPM UMSB 163

6 Vol. X Jld 2 No.73 esember 2016 MENARA Ilmu III. PEMBAHASAN AN HASIL a. Racaa perakat luak da proram. Peyelesaa metoda teras Lambda d atas aka meuaka proram Matlab, dea flowchart sebaa berkut : Start Meetuka lambda Meetuka hara P utuk = 1 ha Mehtu : P P 1 Iteras pertama toleras? Hasl Stop Gambar-2. Blok daram dar ecoomc dspatch dea teras Lambda ar flowchart d atas kemuda dsusu kedalam bahasa proram Matlab sepert betuk d bawah : alpha = [510; 310; 78]; beta = [7.92; 7.85; 7.97]; amma = [ ; ; ]; P = 850; delta_p = 0.001; lambda = put(' Hara Estmas Awal Lambda = '); dsp(' ') dsp(' Iteras Lambda (Rp./MW-jam) P1 (MW) P2 (MW) P3 (MW) ') teras = 0; whle abs(delta_p) >= LPPM UMSB ISSN

7 MENARA Ilmu Vol. X Jld 2 No.73 esember 2016 teras = teras + 1; % aya dar mas-mas stasu pembakt dalam betuk matrks kolom : P = (lambda - beta)./(2*amma); % Traspose daya dar stasu pembakt : Pt = P'; delta_p = P - sum(p); J = sum(1./(2*amma)); delta_lambda = (delta_p)/j; fprtf(' %2.0f %8.4f %9.4f %9.4f %10.4f \',teras, lambda, P(1), P(2), P(3)) lambda = lambda + delta_lambda; ed % Baya total baha bakar : Ct = sum(alpha)+sum(pt*beta)+sum([p(1)^2 P(2)^2 P(3)^2]*amma); dsp(' ') dsp([' ','Baya Total Baha Bakar = ' um2str(ct),' ', 'Rp./jam ']) Proram d atas bla djalaka, dea meambl hara estmas awal Lambda sebesar 8, aka mehaslka la-la berkut : Hara Estmas Awal Lambda = 8 Iteras Lambda (Rp./MW-jam) P1 (MW) P2 (MW) P3 (MW) Baya Total Baha Bakar = Rp./jam IV.SIMPULAN a. alam tulsa masalah optmal eerator schedul dapat dselesaka dea meuaka batua proram Matlab ya memberka la kovere ya cepat. b. Perhtua daplkaska pada data persamaa karakterstk put-output suatu pembakt ya mehaslka la pembebaa ya ekooms utuk mas-mas ut pembakt da hara total baha bakar ya duaka. AFTAR PUSTAKA Cekd, C., Sstem Teaa Lstrk, Cotoh Soal da Peyelesaa Meuaka Matlab, Ad. Yoyakarta, Gross, Charles. A, Power System Aalyss, Joh Wley & Sos, Ic, Hutauruk, TS., Aalsa Sstem Teaa Lstrk, Jld-I, ITB, Krchmayer, L K Ecoomc Operato of Power System. Joh Wley ad Sos Ic: New York. Marsud, Operas Sstem Teaa Lstrk. Bala Peerbt & Huma ISTN: Jakarta. Sta, G.W., El-Abad, A.H., Computer Methods Power System Aalyss, McGraw- Hll, Sa, Ja Jek, rs., MSc., Jara Syaraf Trua & Pemroramaya Meuaka Matlab, Peerbt Ad Yoyakarta, Sahd, rs., MSc., Padua Prakts Matlab, Peerbt Ad Yoyakarta, Wood Alle, J. ad Bruce F. Woolleber Power Geerato Operato ad Cotrol. Joh Wley & Sos : Sapore. ISSN LPPM UMSB 165