ALOKASI PEMBEBANAN UNIT PEMBANGKIT TERMAL DENGAN MEMPERHITUNGKAN RUGI-RUGI SALURAN TRANSMISI DENGAN ALGORITMA GENETIKA PADA SISTEM KELISTRIKAN BALI

Transkripsi

1 ALOKASI PEMBEBANAN UNIT PEMBANGKIT TERMAL DENGAN MEMPERHITUNGKAN RUGI-RUGI SALURAN TRANSMISI DENGAN ALGORITMA GENETIKA PADA SISTEM KELISTRIKAN BALI TUGAS AKHIR Diajukan guna memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana S1 pada Jurusan Teknik Elektro Disusun oleh : I MADE ADHI PERMANA S NIM JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN - BALI 2011

2 LEMBAR PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan sebagai tugas penelitian di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Denpasar, 22 Juli 2011 I Made Adhi Permana S ii

3 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR JUDUL : Alokasi Pembebanan Unit Pembangkit Termal Dengan Memperhitungkan Rugi-Rugi Saluran Transmisi Dengan Algoritma Genetika Pada Sistem Kelistrikan Bali. NAMA : I MADE ADHI PERMANA S NIM : BIDANG STUDI : TEKNIK SISTEM TENAGA PROGRAM STUDI : TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS : TEKNIK PERIODE : 2010/2011 Menyetujui Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II (Ir. I Wayan Arta Wijaya, M.Erg., MT.) NIP (Ir. I Nyoman Budiastra, M Kes., MT) NIP Mengetahui KetuaJurusanTeknikElektro FakultasTeknikUniversitasUdayana (Ir. Lie Jasa, MT.) NIP

4 ABSTRAK Pengoperasian sistem tenaga listrik harus optimal, yaitu pembangkit harus mampu memenuhi kebutuhan beban dengan biaya paling minimum (Economic Dispatch). Economic Dispatch adalah kombinasi optimal dari daya yang dibangkitkan oleh semua pembangkit dalam upaya memenuhi beban dengan biaya minimum tanpa mengabaikan batasan yang ada. Untuk menentukan kombinasi yang optimal ada banyak metode yang digunakan, salah satu metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan permasalahan optimasi (Economic Dispatch) adalah dengan menggunakana metode Algoritma Genetika (GA). Algoritma Genetika ini kemudian akan digunakan untuk menyelesaikan permasalahan Economic Dispatch pada Sistem Kelistrikan Bali. Dalam penelitian ini, penentuan kombinasi optimal dari tiap pembangkit yang beroperasi (Economic Dispatch) akan menggunakan Algoritma Genetika. Sebelum melakukan perhitungan dengan metode Algoritma Genetika, terlebih dahulu dilakukan perhitungan karakteristik input-output tiap unit pembangkit, karakteristik gabungan bus pembangkit (composite generation fuel cost), karakteristik unit kontrak interkoneksi Jawa-Bali dan koefisien losses (matrix B). Kemudian hasil perhitungan akan digunakan untuk menghitung alokasi pembebanan pada Sistem Kelistrikan Bali dengan total beban sebesar 436,4 MW yang dibantu dengan software MatLab 7.1. Hasil perhitungan kemudian akan dibandingkan dengan metode Iterasi Lambda. Dari hasil analisa diketahui besar biaya yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan beban Bali sebesar MW sebesar Rp ,2629 per jam. Hasil simulasi dengan Algoritma Genetika memiliki perbedaan sebesar 0,0243 % dengan metode Iterasi Lambda. Dimana Iterasi lambda memiliki biaya yang lebih ekonomis. Kata kunci : Economic Dispatch, Algoritma Genetika, Koefisien Matrix B, Sistem Kelistrikan Bali iv

5 ABSTRACT The operation of power systems to have optimal, which generation can supply the demand with minimum cost (Economic Dispatch). Economic Dispatch is to determine the optimal combination of power outputs of all generating units so as to meet the required load demand at minimum operating cost while satisfying system constraints. To detemine the optimal combination, many method those are utilized one of method which will be utilized to solve optimization (Economic Dispatch) is Genetic Algorithm (GA). Genetic Algorithm will be utilized to solves economic dispatch problem on Bali s power system. In this research, the optimal combination determination of all operating units (Economic Dispatch) will utilize GA. Before calculation by Genetic Algorithm method, earlier to compute fuel cost of all unit, composite generation fuel cost, contract unit characteristic of interconnection Java- Bali and coefficient B (losses matrix). Then the result of calculation will be utilized to solves the economic dispatch on Bali s power system with total load demands MW, with GA aided with MatLab s software 7.1. Then the result with GA will be compared with Lambda Iteration Method. From the analysis result are known, total cost to supplied Bali s load demands MW is ,2629 Rp/h. The value of simulated with GA has different value about 0,0243 % to Lambda Iteration Method. Where lambda iteration has a cost of more economical. Keyword : Economic Dispatch, Genetic Algorithm, Coefficient B, Bali s Power System v

6 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa/Ida Sang Hyang Widhi Wasa atas karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir yang berjudul Alokasi Pembebanan Unit Pembangkit Termal Dengan Memperhitungkan Rugi-Rugi Saluran Transmisi Dengan Algoritma Genetika Pada Sistem Kelistrikan Bali ini disusun sebagai syarat untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan Program Sarjana S-1 pada Program Studi Teknik Elektro Universitas Udayana. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bimbingan dan petunjuk dari berbagai pihak sehingga dapat diselesaikan dengan baik. Untuk itu, dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia yang telah diberikan-nya hingga saat ini. 2. Keluarga Besar yang telah memberikan dukungan baik moral maupun material. 3. Bapak Prof. Ir. I Wayan Redana, M.A.Sc., PhD. sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 4. Bapak Ir. Lie Jasa, M.T. sebagai Ketua Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 5. Bapak Ir I Wayan Arta Wijaya, M.Erg.,MT sebagai Dosen Pembimbing I yang telah memberikan petunjuk dan bimbingan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini. 6. Ibu Ir I Nyoman Budiastra, M.Kes.,MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan petunjuk dan bimbingan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini. 7. Bapak Ir I Nyoman Setiawan, MT. sebagai Dosen Pembimbing Akademis yang telah memberikan bimbingan, perhatian dan dorongan selama menempuh kuliah di Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 8. Bapak/Ibu Dosen Pengajar khususnya Dosen Pengajar mata kuliah Sistem Tenaga Listrik di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas vi

7 Udayana yang telah memberikan bimbingan selama proses perkuliahan dan penyusunan Tugas Akhir ini. 9. Bapak/Ibu Pegawai di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana yang telah membantu selama proses perkuliahan. 10. Dan segenap pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala bentuk kritik dan saran yang konstruktif dari berbagai pihak sangat penulis hargai dan harapkan. Akhir kata, semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya dan masyarakat pada umumnya. Denpasar, Juli 2011 Penulis vii

8 DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL i LEMBAR PERNYATAAN... ii LEMBAR PENGESAHAN.... iii ABSTRAK iv ABSTRACT... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Sistematika Pembahasan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Operasi Sistem Tenaga Listrik Persoalan Pokok pada Pembangkitan Tenaga Listrik Optimalisasi dalam Operasi Sistem Tenaga Listrik Karakteristik Input-Output Unit Pembangkit Karakteristik input-output unit pembangkit gabungan Karakteristik unit kontrak Kuantitas per unit Operasi Ekonomis Sistem Tenaga Listrik Admitasi Bus dan Matrik Impedansi viii

9 2.8 Kehilangan Daya Transmisi Sebagai Fungsi Pembangkitan Aliran Daya pada Sistem Tenaga Listrik Algoritma Genetika Algoritma Perhitungan dengan Metode Algotitma Genetika BAB III METODE 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Data Sumber data Jenis data Metode Analisis Alur Analisis BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sistem Pembangkitan Bali Pemodelan Karakteristik Unit Pembangkit Karakteristik input-output unit PLTD dan PLTG Model biaya bahan bakar dalam persamaan polinomial orde Karakteristik input-output gabungan ( composite generation production cost function ) Karakteristik input-ouput unit kontrak Koefisien Matriks B Pemodelan Pembebanan Pembangkit dengan Algoritma Genetika Hasil Simulasi Economic Dispatch dengan Metode Algoritma Genetika Perbandingan Penggunaan Metode Algoritma Genetika dengan Metode Iterasi Lambda BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA ix

10 LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Keterkaitan kegiatan-kegiatan pada operasi sistem tenaga listrik... 4 Gambar 2.2 Kurva Input-Output Ideal suatu Steam generator... 8 Gambar 2.3.Kurva cost rate... 8 Gambar 2.4 Karakteristik input-output unit pembangkit gabungan Gambar 2.5.a Diagram sistem sederhana dengan empat bus Gambar 2.5.b Diagram arus tanpa beban dari gambar 2.5 a Gambar 2.5.c Diagram dari bus generator (bus 2) bersama dengan adanya komponen arus beban I2d Gambar 2.6 Pengkodean Biner Gambar 2.7 Roda Roulatte Gambar 2.8 Pindah silang satu titik Gambar 2.9 Pindah silang banyak titik Gambar 2.10 Mutasi Gambar 3.1 Diagram alir Alur Analisis Gambar 4.1 Karakteristik input-output PLTD Gambar 4.2 Karakteritik Input-output Gabungan Bus Pesanggaran Gambar 4.3 Karakteritik Input-output Gabungan Bus Pemaron Gambar 4.4 Pemodelan Algoritma Genetika Gambar 4.5 Proses Crossover banyak titik Gambar 4.6 Proses Mutasi Kromosom Gambar 4.7 Proses Input data pada PowerGenWin Gambar 4.8 Hasil Running Program PowerGenWin x

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Parameter Pembangkit Tabel 2.2 Pengkodean Parameter Pembangkit Tabel 2.3 Kromosom dengan nilai fitness Tabel 4.1 Data performance test PLTD Tabel 4.2 Hasil perhitungan biaya bahan bakar PLTD-2 (Rp/h) Tabel 4.3 Karakteristik input-output polinomial orde-2 unit-unit termal UBP Bali Tabel 4.4 Karakteristik input-output bus Pesanggaran Tabel 4.5 Karakteristik input-output gabungan dari bus pembangkit... Pesanggaran Tabel 4.6 Karakteristik input-output Unit Kontrak Tabel 4.7 Karakteristik input-output bus pembangkit Bali Tabel 4.8 Hasil keluaran aliran daya Tabel 4.9 Hasil perhitungan arus beban Tabel 4.10 Data Penghantar dan Impedansi Saluran Transmisi 150 kv Bali. Tahun Tabel 4.11 Resolusi Pengkodean Kromosom Tabel 4.12 Pengkodean Parameter Pembangkit Tabel 4.13 Perbandingan hasil AG dengan Iterasi Lambda xi