BAB I PENDAHULUAN. kehidupan manusia saat ini, dimana hampir semua aktivitas manusia berhubungan

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok yang sangat penting dalam kehidupan manusia saat ini, dimana hampir semua aktivitas manusia berhubungan dengan listrik. Tenaga listrik harus terjamin ketersediaannya dalam jumlah yang cukup sesuai kebutuhan beban yang ada, dan ketersediaan energi listrik dapat diperoleh dari konversi beberapa jenis energi primer: batu bara, minya bumi, gas alam, energi potensial dari massa air, cahaya matahari, dan juga energi angin. Pembangkit listrik umumnya terdiri atas dua jenis yaitu, pembangkit listrik termal dan nontermal. Pembangkit termal merupakan pembangkit dengan proses menghasilkan panas (kalor) dan terjadi transfer kalor di dalamnya untuk menggerakkan turbin untuk menghasilkan energi listrik. Sebaliknya, pembangkit nontermal tidak terdapat proses transfer panas (kalor) di dalamnya. Sumber energi bisa didapat dari air, angin dan cahaya matahari. Pada umumnya pembangkit termal merupakan pembangkit yang paling banyak digunakan. Sebagian besar kebutuhan listrik di Indonesia dicatu oleh pembangkit termal [1]. Hal ini disebabkan karena sumber energi primer yang paling mudah didapat dan dikonversikan menjadi energi listrik adalah energi dari fosil: minyak bumi, batu bara, dan gas alam. Sistem tenaga listrik merupakan sistem kelistrikan yang cukup kompleks untuk kepentingan penyaluran tenaga listrik dari pembangkitan listrik sampai ke 1

2 2 beban. Proses penyaluran energi listrik untuk sampai ke beban harus melewati beberapa proses yang terdapat dalam suatu sistem tenaga listrik. Sistem tenaga listrik umumnya dapat terdiri dari tiga bagian, yaitu sisi pembangkitan, sisi transmisi, dan sisi distribusi sehingga sampai ke beban [2], seperti pada Gambar 1.1. Gambar 1.1 Sistem Tenaga Listrik di Indonesia Jumlah daya listrik yang dibangkitkan harus mencukupi kebutuhan beban dan rugi-rugi yang timbul di saluran transmisi, namun selain jumlah daya listrik yang mencukupi, sistem tenaga listrik juga dituntut untuk tetap beroperasi dalam standar yang ditentukan. Ada tiga hal yang perlu diperhatikan dalam pengoperasian sistem tenaga listrik: keandalan, mutu, dan ekonomi. Kualitas listrik yang diterima konsumen diharapkan baik. Sistem juga dituntut untuk tetap andal jika terjadi gangguan. Namun dari kedua hal sebelumnya, sangat diharapkan juga sistem yang paling ekonomis, biaya pengoperasian sistem yang sekecil mungkin. namun juga mencakup sisi mutu dan keandalannya. Indonesia tergolong sebagai penyumbang emisi CO2 yang besar di dunia. Indonesia menduduki peringkat ke-11 dunia dengan jumlah emisi di Indonesia sendiri (khususnya CO2) sudah mencapai angka 636 juta ton pada tahun 2015 [3], yang mana sektor pembangkitan tenaga listrik merupakan bagian paling besar

3 3 penyumbang emisi CO2 tersebut, yakni sebesar 201 juta ton pada tahun 2015 [4]. Angka tersebut bukan merupakan angka kecil, dan lagi di Indonesia sedang direncanakan dan direalisasikan pembangunan pertambahan pembangkit untuk meningkatkan rasio eletrifikasi negara ini, yang mana dengan bertambahnya pembangkit tersebut, emisi yang dihasilkan juga semakin besar, dan dapat diproyeksikan untuk dua puluh tahun ke depan emisi yang dihasilkan dari sektor pembangkit saja bisa mencapai juta ton CO2 untuk tahun Untuk itu sangat diharapkan emisi di Indonesia dapat ditekan, khususnya pada sisi pembangkitan tenaga listrik. Maka dari itu emisi pembangkitan tenaga listrik menjadi salah satu bagian yang perlu diminimalkan seiring pertambahan pembangkit. Dalam operasi sistem tenaga listrik, diupayakan suatu sistem yang optimal, atau dengan kata lain sistem didesain dan diatur sebaik mungkin untuk mencapai keadaan yang paling baik. Pada umumnya sistem tenaga listrik diupayakan memiliki biaya yang paling rendah dalam pengoperasiannya. Melihat kondisi yang terjadi pada lingkungan, terkait dengan banyaknya emisi dari hasil pembangkitan tenaga listrik, perlu untuk dilakukan studi kasus untuk optimasi sistem tenaga listrik yang juga berfokus pada penekan produksi emisi oleh unit pembangkit termal. Proses untuk mencapai keadaan sistem yang terbaik disebut optimasi. Optimasi yang dilakukan pada studi kasus ini adalah dengan mencapai suatu objective atau tujuan sistem yang paling ekonomis serta sistem yang paling ramah lingkungan dari sisi emisi yang dihasilkan pembangkit termal. Selain untuk

4 4 mencapai kedua hal tersebut, optimasi aliran daya dilakukan untuk mencapai keadaan sistem baik dari sisi tegangan, penyaluran daya listrik, dan juga rugi-rugi daya yang kecil. Nilai yang diatur atau divariasikan dalam proses optimasi dapat berupa jumlah daya output di setiap unit pembangkit, pengaturan tap trafo, dan nilai kompensasi daya reaktif (VAR) dari kapasitor. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah, dalam menerapkan aliran daya yang optimal peneliti merumuskan masalah sebagai berikut: 1. Berapa besarnya pengurangan biaya pembangkitan tiap pembangkit listrik setelah dilakukan proses optimasi. 2. Berapa besarnya reduksi emisi yang dikeluarkan pembangkit listrik setelah dilakukan proses optimasi. 3. Berapa besarnya nilai daya aktif yang dibangkitkan untuk keadaan yang optimal terhadap faktor biaya dan emisi. 4. Bagaimana pengaruh perubahan biaya jika faktor emisi juga dipertimbangkan. 5. Bagaimana keadaan nilai optimal jika terjadi pertambahan beban. Batasan Masalah Untuk memfokuskan penelitian pada bagian yang dianggap paling penting, maka dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut: 1. Sistem tenaga listrik yang menjadi objek penelitian adalah sistem IEEE 30 bus.

5 5 2. Kondisi sistem diasumsikan dalam keadaan tunak. 3. Simulasi dilakukan dengan keadaan beban yang konstan. 4. Memperhatikan batasan besar pembangkit daya aktif masing-masing pembangkit sesuai dengan data IEEE 30 bus. 5. Memperhatikan batasan besaran tegangan bus sistem yakni tidak lebih kecil dari 95% besar tegangan nominal tidak lebih besar dari 105% tegangan nominal [5]. 6. Pengaturan optimasi aliran daya pada kasus ini dilakukan dengan variasi jumlah daya output pembangkit dengan tidak mempertimbangkan variasi nilai daya reaktif kapasitor dan pengaturan tap trafo. 7. Optimasi aliran daya dilakukan dengan memasukkan fungsi tujuan biaya pembangkitan dan emisi unit pembangkit termal, dan dengan tidak mempertimbangkan nilai rugi-rugi daya aktif dan reaktif. Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan nilai biaya dan emisi yang optimal pada sistem IEEE 30 bus dan juga melihat pengaruh kestabilan nilai optimal terhadap pertambahan beban dengan menggunakan metode PSO. Sistematika Penulisan Karya tulis ini disusun ke dalam lima bab. Bab I adalah pendahuluan yang berisi latar belakang, rumusan masalah dan batasannya, serta tujuan dilakukannya

6 6 penelitian ini. Teori dasar mengenai parameter dan karakteristik pada pembangkit dan jaringan, konsep analisis aliran daya dan metode PSO dijelaskan pada Bab II. Bab III berisi jalannya penelitian dan perancangan simulasi. Bab IV berisi tentang hasil simulasi dan pembahasan. Karya tulis ini ditutup dengan kesimpulan dan saran pada Bab V.