BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi listrik sangat erat kaitannya dengan kehidupan manusia. Berbagai teknologi yang telah dikembangkan menghasilkan berbagai peralatan yang menggunakan energi listrik. Penggunaan energi listrik dengan skala kecil seperti peralatan rumah tangga misalnya pemanggang roti, kulkas, AC, komputer, dll; sampai dengan skala besar seperti pada peralatan untuk industri misalnya dapur peleburan besi, ban berjalan, crane, dll; merupakan suatu contoh kecil kaitan energi listrik dalam kehidupan manusia. Adanya keterkaitan yang sangat erat tersebut menunjukkan bahwa kebutuhan akan energi listrik sangat besar. Seiring dengan perkembangan teknologi yang didasari oleh energi listrik dan pertumbuhan jumlah manusia, maka kebutuhan akan energi listrik hanya akan menjadi semakin besar untuk tahun-tahun mendatang. Tentunya kebutuhan yang sangat besar akan energi listrik perlu untuk dipenuhi dengan sebaik-baiknya dan hal ini menimbulkan suatu tantangan bagi para penyedia energi listrik untuk memenuhi kebutuhan tersebut secara baik. Pemenuhan kebutuhan akan energi listrik secara umum, mencakup berbagai kegiatan. Kegiatan tersebut dapat dibagi menjadi tiga bagian besar yaitu : Pembangkitan energi listrik. Transmisi energi listrik. Distribusi energi listrik. Kegiatan pembangkitan energi listrik dilakukan oleh pembangkit tenaga listrik dan menyangkut perubahan dari suatu jenis energi tertentu menjadi energi listrik. 1

2 Konversi energi yang terjadi bervariasi jenis dan prosesnya, tergantung dari jenis pembangkit tenaga listrik yang bersangkutan. Kegiatan transmisi energi listrik mencakup pengiriman energi listrik dari pembangkit ke stasiun-stasiun distribusi energi listrik. Energi yang dikirimkan pada kegiatan transmisi berskala besar dan dilakukan pada tegangan tinggi. Kegiatan distribusi merupakan pembagian energi listrik dari stasiun-stasiun distribusi ke tempat-tempat yang membutuhkan pasokan energi listrik. Energi yang dibagikan berskala kecil dan dilakukan pada tegangan yang lebih rendah dari tegangan transmisi. Pada setiap kegiatan dalam pemenuhan kebutuhan akan energi listrik pasti terjadi kerugian berupa energi yang hilang melalui proses yang berlangsung dalam pelaksanaan tiap kegiatan. Apabila tidak ditangani secara baik dan seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan energi listrik, maka kerugian tersebut dapat menjadi besar jumlahnya sehingga tidak dapat diabaikan. Penanganan yang baik semakin diperlukan mengingat sumber-sumber energi yang diubah menjadi energi listrik masih banyak yang digolongkan sebagai sumber energi tidak terbarukan. Keterbatasan sumber energi tidak terbarukan menyebabkan perlunya konservasi energi. Hal ini dikarenakan perkembangan teknologi yang belum dapat menjawab sepenuhnya tantangan pemenuhan kebutuhan energi listrik dengan hanya mengandalkan sumber-sumber energi yang terbarukan. Maka untuk menjaga kelangsungan penyediaan energi listrik, konservasi energi menjadi suatu hal penting untuk diperhatikan dan ditindak-lanjuti. Konservasi energi pada kegiatan-kegiatan untuk memenuhi kebutuhan listrik dapat dilakukan dengan berbagai cara. Contohnya penggantian turbin dengan efisiensi yang lebih baik, pengurangan hambatan di saluran transmisi dan distribusi, dll. Seluruh cara yang dilakukan pada dasarnya dilakukan untuk memperbesar efisiensi proses dalam kegiatan pemenuhan energi. Dengan memperbesar efisiensi, maka jumlah permintaan akan energi yang sama akan 2

3 dapat dipenuhi dengan penyediaan energi yang lebih sedikit. Sehingga diharapkan untuk suatu jumlah energi yang terbatas akan dapat digunakan untuk jangka waktu yang lebih lama. 1.2 Rumusan Masalah Konservasi energi diperlukan untuk meningkatkan jangka waktu penyediaan energi listrik yang berasal dari sumber-sumber energi yang tidak terbarukan. Untuk melaksanakan konservasi energi terdapat berbagai macam cara yang dapat diusahakan, semuanya bertujuan untuk meningkatkan efisiensi proses yang bersangkutan. Tugas akhir ini membahas tentang konservasi energi dari sisi penyaluran energi listrik. Konservasi dapat dicapai apabila efisiensi sistem transmisi dapat ditingkatkan. Cara untuk meningkatkan efisiensi sistem transmisi dilakukan dengan mengurangi rugi-rugi daya pada jaringan transmisi. Permasalahan yang dibahas merupakan suatu permasalahan yang dipecahkan dengan Optimal Power Flow, yaitu suatu permasalahan yang melibatkan pencarian komposisi pembangkitan pada suatu sistem pembangkit dan jaringan transmisi listrik yang menghasilkan nilai biaya pembangkitan yang minimal dengan batasan-batasan berupa karakteristik fisik dari jaringan transmisi energi listrik. 1.3 Batasan Masalah Pada tugas akhir ini permasalahan yang dibahas akan dibatasi sebagai berikut : Pengurangan rugi-rugi daya yang dimaksud adalah daya aktif. 3

4 Metode yang digunakan adalah pembatasan pembangkitan dan penempatan kapasitor pada bus-bus tertentu dalam sistem. Setiap metode akan dibandingkan dalam lingkup permasalahan Optimal Power Flow. Permasalahan Optimal Power Flow akan dipecahkan dengan menggunakan aplikasi Matpower yang dijalankan pada Matlab 7.0. Diasumsikan bahwa komposisi pembangkitan pada sistem tenaga listrik adalah hasil dari metode Optimal Power Flow yang hanya didasarkan pada minimalisasi fungsi biaya total pembangkitan. Biaya yang dinyatakan dalam dollar merupakan biaya dalam dollar Amerika Serikat (USD), kecuali dinyatakan lain. Parameter perbandingan yang digunakan adalah biaya pembangkitan, profil tegangan, pembebanan pada tiap saluran, dan analisis kontingensi dengan menggunakan metode Cascading Index. Perbandingan akan dilakukan pada hasil implementasi metode dalam permasalahan Optimal Power Flow untuk kasus uji sistem tenaga listrik IEEE 57 bus yang telah mengalami modifikasi dan sistem tenaga listrik 500 kv di Pulau Jawa. 1.4 Tujuan Pembahasan Tugas akhir ini dibuat dan dilaporkan untuk mencapai beberapa tujuan tertentu sebagai berikut : Menyajikan suatu permasalahan Optimal Power Flow yang akan menghasilkan komposisi pembangkitan yang optimal secara ekonomis di bawah suatu batasan baru yaitu pembangkitan maksimum yang bertujuan menghasilkan komposisi pembangkitan optimal dengan nilai rugi-rugi daya yang lebih kecil. Menyajikan suatu permasalahan Optimal Power Flow dengan penempatan 4

5 kapasitor pada bus-bus tertentu dalam kasus uji dengan tujuan memperoleh komposisi pembangkitan optimal dengan nilai rugi-rugi daya yang lebih kecil. Membuat suatu perbandingan disertai dengan analisis dari kedua metode tersebut. Menunjukkan keuntungan dan kerugian dari hasil perbandingan dan analisis kedua metode. Memberikan kesimpulan dan saran dengan berdasarkan kepada keuntungan dan kerugian dari masing-masing metode yang diharapkan dapat menjadi bahan pertimbangan dalam penentuan komposisi pembangkitan. 1.5 Sistematika Pembahasan Tugas akhir ini akan disajikan dengan alur sebagai berikut : Bab I memuat latar belakang dari pembuatan tugas akhir ini disertai dengan perumusan dan pembatasan masalah yang dibahas. Bab ini juga memuat tujuan pembahasan dari masalah yang telah dirumuskan dan alur dari pembahasan masalah. Bab II memuat penjelasan mengenai Optimal Power Flow (OPF). Pembahasan mencakup pemodelan komponen-komponen dalam sistem dan perumusan OPF berupa fungsi objektif dan batasan-batasannya. Bab III membahas perihal Cascading Index (CI), definisi dan penggunaannya. Hal lain yang dibahas yaitu penurunan Line Outage Distribution Factor, suatu faktor yang dibutuhkan dalam perhitungan CI. Bab IV memuat penjelasan mengenai kedua metode untuk mengurangi rugi-rugi daya aktif yang diperbandingkan. Penjelasan akan disertai dengan diagram alir untuk masing-masing metode tersebut. Bab V berisi aplikasi kedua metode pembatasan pembangkitan dan 5

6 penempatan kapasitor pada kasus IEEE 57 bus. Pembahasan akan dilihat dari segi biaya, rugi-rugi daya aktif, profil tegangan dan analisis kontingensi menggunakan CI. Bab VI memuat pembahasan mengenai aplikasi kedua metode pada sistem tenaga listrik Jawa-Madura-Bali. Sistem ini akan diambil sebagian saja dalam pembahasan pada tugas akhir ini, yaitu jaringan 500kV saja. Seperti halnya pada bab sebelumnya, pembahasan akan dilihat dari segi biaya pembangkitan, rugi-rugi daya aktif, profil tegangan dan analisis kontingensi menggunakan CI. Bab VII akan memuat kesimpulan dan saran. Kesimpulan merupakan rangkuman hasil dari perbandingan kedua metode bila diaplikasikan ke dua kasus sistem tenaga listrik yaitu sistem tenaga listrik IEEE 57 bus dan sistem tenaga listrik Jawa-Madura-Bali. Saran merupakan usulan berdasarkan hasil dari metode yang diaplikasikan pada sistem tenaga listrik Jawa-Madura-Bali. 6