30 BAB III METODE PENELITIAN Peelitia pejadwala pembagkit termal ii adalah utuk membadigka metode Lagragia Relaxatio yag diajuka peulis dega metode yag diguaka PLN. Di sii aka diuji metode maa yag peramalaya lebih optimal dalam pembagkita daya da ekoomis dalam pegguaa biaya pejadwala pembagkit. Hal ii dapat dilihat dari realisasi pembagkita yag dilaksaaka oleh PLN. 3.1. Metode Prakiraa Beba yag Dipakai PLN Utuk membuat prakiraa beba listrik jagka pedek, PLN megguaka suatu metode yag sudah lama diguaka, yaitu metode koefisie beba. Pada metode ii utuk meetuka koefisie diguaka beba-beba masa lalu da beba pucak. Utuk algoritma metode koefisie ii disusu sebagai berikut: 1. Meyusu data beba-beba masa lalu pada jam ke-t pada hari ke (h-1), (h-2), (h-3),, (h-). Ii disimbolka X t(h-1), X t(h-2), X t(h-2),, X t(h-) dega t = 1,2,3, 24 da h adalah hari sei sampai miggu. 2. Meetuka beba pucak da beba dasar utuk setiap beba pada hari (h-1), (h-2), (h-3),, (h-) pada hari sei sampai miggu. 3. Meetuka koefisie (α) utuk setiap jam t dega cara membadigka besarya beba pada jam t, hari h dega beba pucak pada hari h tersebut. α = X t(h 1),t(h 2),,t(h ) X maks (h 1),(h 2),,(h ) (3-1) dimaa, α = koefisie beba X t(h ) = beba pada jam t hari h, miggu sebelumya (=1, 2, 3 ) X maks (h ) = beba maksimum hari h, miggu sebelumya ( = 1, 2, 3 )
31 4. Meetuka pertumbuha (β) yag dihitug dega membadigka beba pada jam t hari h dega beba pada t yag sama da hari yag sama sebelumya. β = X t(h 1),t(h 2),,t(h ( 1)) X t(h 2),(h 3),,(h ) (3-2) β = pertumbuha beba 5. Meghitug prakiraa beba pada jam t hari h dega rumus: Y th = α x β x X maks (h 1) (3-3) Y th = prakiraa beba pada jam t hari h 3.2. Data Aktual Pembagkit Data aktual pembagkit merupaka data lapaga dari Bidag Operasi Sistem, PT PLN (Persero) Pusat Pembagi Beba (P3B) Jawa Bali. Data pembagkit-pembagkit termal utuk wilayah (regio) yag dipilih adalah APB Jawa Timur (APB 4) dega sub sistem Kria-Gresik, da Paito-Grati. Berikut ii adalah data-dataya: Tabel 3.1 Batas Kemampua Operasi Uit Pembagkit Termal No Jeis MW Uit Pembagkit Pembagkit Mi Maks 1 PLTGU Gresik Baru 1.0 115 180 2 PLTGU Gresik Baru 3.0 115 180 3 PLTGU Grati 1.0 90 156 4 PLTGU Grati 1.1 40 100 5 PLTGU Grati 1.2 40 100 6 PLTGU Grati 1.3 40 100 7 PLTU Paito uit 1 225 370 8 PLTU Paito uit 2 225 370
32 Jam Tabel 3.2 Pejadwala Pembebaa Uit Pembagkit Termal Kamis, 8 Mei 2014 Beba D t (MW) Beba Uit Pembagkit (MW) PLTGU Gresik Baru PLTGU Grati PLTU Paito 1.0 3.0 1.0 1.1 1.2 1.3 1 2 1 965 180 180 85 0 0 0 260 260 2 965 180 180 85 0 0 0 260 260 3 965 180 180 85 0 0 0 260 260 4 965 180 180 85 0 0 0 260 260 5 965 180 180 85 0 0 0 260 260 6 965 180 180 85 0 0 0 260 260 7 902 117 180 85 0 0 0 260 260 8 965 180 180 85 0 0 0 260 260 9 965 180 180 85 0 0 0 260 260 10 965 180 180 85 0 0 0 260 260 11 971 180 180 91 0 0 0 260 260 12 965 180 180 85 0 0 0 260 260 13 968 180 180 85 0 0 0 260 263 14 987 180 180 107 0 0 0 260 260 15 965 180 180 85 0 0 0 260 260 16 965 180 180 85 0 0 0 260 260 17 1.033 180 180 153 0 0 0 260 260 18 1.050 180 180 153 0 0 0 263 274 19 1.065 180 180 153 0 0 0 263 289 20 1.041 180 180 153 0 0 0 263 265 21 1.033 180 180 153 0 0 0 260 260 22 965 180 180 85 0 0 0 260 260 23 965 180 180 85 0 0 0 260 260 24 973 180 180 93 0 0 0 260 260 Jumlah 23.533 4.257 4.320 2.416 0 0 0 6.249 6.291 Mi 902 117 180 85 0 0 0 260 260 Max 1.065 180 180 153 0 0 0 263 289 Rata-Rata 980,5 177,4 180,0 100,7 0 0 0 260,4 262,1
33 Data pejadwala pembebaa pada tabel 3.6 ii megabaika rugirugi trasmisi. Sedagka utuk rugi-rugi trasmisi yag dimiliki pembagkit-pembagkit termal di atas adalah P Lt = 2,35% atau setara dega 0,0235 pu, dega 100 MVA base. Ii berlaku utuk semua pembagkit termal tersebut di atas selama 24 jam. Tabel 3.3 Data Heat rate Uit Pembagkit Termal Pembagkit Daya Pembagkit (MW) Heat Rate (kcal/kwh) Rp/jam PLTGU PLTU Gresik Baru Uit 1.0 da 3.0 Grati Uit 1.0 Grati Uit 1.1, 1.2, da 1.3 Paito Uit 1 da 2 1 115 90 40 225 2 124 102 50 260 3 133 107 70 300 4 160 149 99 370 1 2.356 3.183 3.996 2.855 2 2.350 2.656 3.415 2.752 3 2.347 2.625 3.327 2.681 4 2.344 2.604 3.264 2.630 1 72.753 64.320 35.888 95.872 2 78.247 60.827 38.338 106.788 3 83.819 63.064 52.290 120.038 4 100.706 87.115 72.552 145.231 Nilai heat rate pada tabel tergatug pada pembebaa tiap uit pembagkit termal. Walaupu waktu tiap uit telah beroperasi berbeda, jika suatu uit memiliki pembebaa yag sama maka ilai heat rate-ya pu sama, begitu pula sebalikya. Hubuga ilai heat rate da kemampua pembeba ii dapat dilihat dari tabel 3.3 da 3.1. Tabel 3.4 Baha Bakar Pembagkit Termal No Pembagkit Jeis Jeis Baha Pembagkit Bakar Harga Baha Bakar 1 Gresik Baru PLTGU Gas Alam 715,7220 Rp/kg 2 Grati PLTGU Gas Alam 664,1175 Rp/kg 3 Paito PLTU Batu Bara 811,5129 Rp/Btu
34 Jeis baha bakar PLTGU Gresik Baru uit 1.0 da 3.0 serta PLTGU Grati uit 1.0 memakai gas buag dari pembakara GT (geerator turbi) yag beroperasi dari blok tersebut. Gas buag pembakara tersebut diguaka utuk merebus air yag berada di HRSG (Head Recovery Steam Geerator) yag berfugsi seperti boiler pada PLTU. Jadi uit PLTGU yag memakai gas buag pembakara pada HRSG adalah semua STG atau STG 1.0 atau 2.0 atau 3.0. Maka, PLTGU Gresik Baru ST (steam turbi) 1.0 beroperasi megguaka gas buag pembakara dari GT 1.1, 1.2, da 1.3; PLTGU Gresik Baru ST 3.0 memakai gas buag dari GT 3.1, 3.2, da 3.3; PLTGU Grati ST 1.0 megguaka gas buag dari GT 1.1, 1.2, da 1.3. Sedagka utuk baha bakar setiap GT yag beroperasi baik dari uit PLTGU Gresik Baru maupu PLTGU Grati adalah gas alam. Utuk baha bakar PLTU Paito uit 1 da 2 megguaka batu bara. 3.3. Tahap Perhituga Fugsi Biaya Baha Bakar Mulai Baca Data Meghitug kostata a, b, da c I/O uit pembagkit termal Membetuk karakteristik I/O F i (P it ) = a i + b i P it + c i P it 2 Meghitug icremetal fuel cost Meghitug fugsi biaya baha bakar / persamaa icremetal fuel cost uit pembagkit termal F i (P it ) = a i + b i P it + c i P it 2 x icremetal fuel cost Keluara fugsi biaya baha bakar uit pembagkit termal Selesai Gambar 3.1 Flowchart Perhituga Fugsi Biaya Baha Bakar Pembagkit Termal
35 Dalam pejadwala pembagkit termal dega metode Lagragia Relaxatio diperluka peetua fugsi biaya baha bakar terlebih dahulu. Di bawah ii adalah flowchart da tahapa-tahapaya, atara lai: 1. Membaca data heat rate setiap uit pembagkit, yag terdapat pada tabel 3.4. 2. Meghitug kostata a, b, da c iput/output dari tiap uit pembagkit dega megolah data heat rate da daya pembagkit, kemudia membetuk karakteristik iput/output dega memasuka hasil dari koefisie a, b, da c ke persamaa F i (P it ) = a i + b i P it + c i P it 2 3. Meghitug icremetal fuel cost ( Rp jam ) x 10 3 heat rate(kcal/kwh) x daya pembagkit (MW) (3-5) (3-4) 4. Meghitug fugsi biaya baha bakar atau persamaa icremetal fuel cost. F i (P it ) = a i + b i P it + c i P it 2 x icremetal fuel cost (3-6) 3.4. Pejadwala Pembagkit Termal dega Kekaga Trasmisi Megguaka Metode Lagragia Relaxatio Susua algoritma pejadwala pembagkit termal dega kekaga trasmisi megguaka metode Lagragia Relaxatio adalah sebagai berikut: 1. Meetuka da megumpulka data, yaki data biaya baha bakar, rugi-rugi trasmisi, da daya yag dihasilka oleh pembagkit termal, dalam waktu 24 jam. Selai itu, ditetapka juga kekaga-kekaga pada pembagkit termal, atara lai: a. Permitaa sistem / keseimbaga daya (MW) i=1 u it P it = P Lt + D t (3-7) Dimaa adalah jumlah uit pembagkit termal. b. Kapasitas operasioal pembagkit P i(mi) < P it < P i(maks) jika P it > 0, P it = 0 jika P it < 0 (3-8) c. Cadaga berputar
36 i=1 u it P i(maks) > D t + P Lt + R t (3-9) 2. Meghitug karakteristik iput/output da fugsi biaya baha bakar atau persamaa icremetal fuel cost pembagkit termal. 3. Membuat perkiraa biaya baha bakar da daya yag dihasilka pembagkit termal megguaka metode Lagragia Relaxatio, dega pemecaha masalah gada 4. q*= max λ { mi Pit T t=1 i=1f i (P it ) + T t=1 [λ t ( i=1( P itu it D t +P Lt ) + µ t ( i=1 P i (maks) u it R t ) + i=1 µ i(maks) (P it P i (maks) ) + i=1 µ i(mi) (P it P i(mi) )] (3-10) Persamaa ii aka megalami proses peurua rumus, sehigga ati aka melalui proses iterasi utuk megolah data. Proses iterasi ii terdapat pada poi 5. 5. Proses iterasi a. Iterasi pertama k = 1 Membuat perkiraa ilai atau iisialisasi terhadap λ t Hitug: P it = λ t bi 2(c i +λ t Bii(t) ) (3-11) P Lt = T 2 t=1 i=1 B ii(t) P it (3-12) P t = D t + P T L(t) t=1 i=1 Pit (3-13) T ( P it t=1 i=1 = T t=1 i=1 (3-14) λ t ) λ t = P t ( df(λ t) dλt ) c i +B ii(t) b i 2(c i +λ t Bii(t) ) 2 = P t T ( dp it) t=1 i=1 dλt (3-15) Kemudia, proses iterasi berlajut ke iterasi k + 1. b. Iterasi k + 1 (k+1) Memperbaharui ilai λ t = λ t + λ t (3-16) Hitug:
37 (k+1) P it = λ t (k+1) bi 2(c i +λ t (k+1) Bii(t) ) (3-17) P (k+1) Lt = T 2 t=1 i=1 B ii(t) P it (3-18) P (k+1) t = D t + P (k+1) T (k+1) Lt t=1 i=1 Pit (3-19) T ( P it t=1 i=1 = t=1 λ t ) (k+1) λ t (k+1) = P t (k+1) = ( df(λ t ) ) (k+1) dλt P t (k+1) T ( dp it t=1 i=1 dλt ) T i=1 c i +B ii(t) b i 2(c i +λ t (k+1) Bii(t) ) 2 (3-20) (k+1) (3-21) Ulagi proses perhituga b ii, jika belum mecapai hasil yag optimal. 6. Meghitug biaya baha bakar total F T = T t=1 i=1 F i (P it ) (3-22) Dalam peelitia ii perhituga haya sampai memperhitugka biaya baha bakar (fuel cost) saja, karea biaya start up tidak dimiimalisasi, maka start/stop, miimum up/dow time, da biaya-biaya maupu pegaruh akibat proses start up uit pembagkit termal tidak dipertimbagka dalam perhituga. 3.5 Flow Chart Peyelesaia Pejadwala Pembagkit Termal dega Kekaga Trasmisi Megguaka Metode Lagragia Relaxatio
38 Mulai A Meetuka da megumpulka data Perbaharui λ t (k+1) Meghitug karakteristik I/O da fugsi biaya baha bakar / persamaa icremetal fuel cost pembagkit termal Membuat prakiraa biaya baha bakar da daya yag diproduksi dega metode Lagragia Relaxatio Iterasi k = 1 Iisialisasi λ t Meghitug P it, P Lt, ) λ t P t, T ( f(λ t ) t=1 i=1 da λ t, Tidak Meghitug P it (k+1), P Lt (k+1), P t (k+1), T ( f(λ t ) (k+1), da (k+1) λt t=1 i=1 λ t ) Apakah kekaga / daya optimum terpeuhi? Ya Meghitug biaya baha bakar total T t=1 i=1 F T = F i (P it ) Keluara data biaya baha bakar, rugi-rugi trasmisi da daya pembagkita Pejadwala Pembagkit Termal A Selesai Gambar 3.2 Flowchart Algoritma Lagragia Relaxatio utuk Pejadwala Pembagkit Termal