STUDI KEANDALAN KETERSEDIAAN DAYA PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK PT PLN SISTEM SULSELBAR TAHUN 2010-2020 Indar Chaerah Gunadin 1*, Zaenab Muslimin 2, Ikzan 3, Edy Sudrajat 4 Universitas Hasanuddin 1,2,3,4 indarcg@gmail.com Abstrak Meningkatnya permintaan tenaga listrik harus diimbangi dengan perbaikan keandalan sistem tenaga, dalam hal ini adalah ketersediaan daya. Daya tersedia dalam sistem tenaga listrik haruslah cukup untuk melayani kebutuhan beban sistem tersebut. Untuk melayani peningkatan permintaan tenaga listrik tersebut, PLN merencanakan pembangunan pembangkit listrk, termasuk di Sulawesi Selatan. Keandalan pembangkit dalam melayani kebutuhan pelanggan tenaga listrik dinyatakan dengan indeks LOLP (Loss of Load Probability) atau dapat disebut sebagai probabilitas kehilangan beban. Pada penelitian ini akan disimulasikan untuk menentukan keandalan dari sistem Sulawesi Selatan sampai tahun 2020 dengan cara menentukan nilai LOLP(Loss Of Load Probability) berdasarkan data perkiraan beban harian dan rencana pembangunan pembangkit baru PLN di Sulawesi Selatan. Perhitungan nilai LOLP(Loss Of Load Probability) dilakukan dengan menggunakan metode segmentasi. Selain itu akan dicari juga keandalan dari sistem apabila ada pembangkit yang keluar dari sistem. Hasil proyeksi kebutuhan daya listrik sampai tahun 2010 adalah sebesar 576,20 MW sementara proyeksi rencana kapasitas pembangkit untuk tahun tersebut adalah sebesar 687 MW dan diperoleh LOLP sebesar 0,8585 hari/tahun. Demikian pula untuk tahun selanjutnnya, diperoleh nilai LOLP yang lebih kecil dari 1 hari/tahun Kata kunci: keandalan, unserved energy, loss of load probality, metode segmentasi Abstract The increasing power demand must be balanced with improved reliability of power systems,in this case is the availability of power. Available power in the power system must be adequate to serve the needs of the system load. To serve the increasing demand for electric power, PLN company planned construction, including in South Sulawesi. Reliability plants in serving the needs of customers of electric power is expressed by the index LOLP (Loss of Load Probability) or can be referred to as the probability of loss of load. This research will be simulated to determine the reliability of the system in South Sulawesi in 2020 by determining the value of LOLP (Loss Of Load Probability) based on the daily load forecast data and PLN plans to build a new plant in South Sulawesi. The calculation of the value of LOLP (Loss Of Load Probability) were calculated using segmentation. Additionally, it will also look for the reliability of the system if there is power coming out of the system. Results projected power requirements up to the year 2010 amounted to 576.20 MW while the generation capacity projection plan for the year amounted to 687 MW and LOLP obtained by 0.8585 days / year. Similarly to the next LOLP values obtained are less than 1 day / year Keywords : reliability, unserved energy, loss of load probality, segmentation method 1. Pendahuluan Meningkatnya permintaan tenaga listrik sudah tidak dapat dielakkan lagi, saat ini tenaga listrik sudah menjadi salah satu kebutuhan primer manusia. Tentu saja meningkatnya permintaan tenaga listrik ini harus juga diimbangi dengan perbaikan keandalan sistem tenaga, dalam hal ini adalah ketersediaan daya. Daya tersedia dalam sistem tenaga listrik haruslah cukup untuk melayani kebutuhan tenaga listrik dari pelanggan. Kemungkinan bahwa sistem tidak dapat melayani beban dinyatakan dengan indeks 1021
unserved energy dan LOLP (loss of load probability) yang biasa dikenal dengan istilah probabilitas kehilangan beban. LOLP menggambarkan besar kecilnya peluang terhadap terjadinya kehilangan beban sebagai akibat kurangnya daya tersedia dalam sistem. Unserved energy menunjukkan besar energi yang hilang sehubungan dengan kapasitas gangguan yang lebih besar daripada kapasitas cadangan atau kapasitas tersedia lebih kecil daripada permintaan beban maksimumnya. Seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, perkembangan jaman dan teknologi, maka seiring pula permintaan tenaga listrik akan terus meningkat, terlebih di daerah-daerah besar yang menjadi pusat ekonomi, termasuk Sulawesi Selatan. Dari data-data yang ada selama ini terlihat bahwa permintaan akan energi listrik terus mengalami peningkatan. Pada tahun 2001, tercatat jumlah penjualan energi yaitu sebesar 1.667,67 MWH dan pada tahun 2002 mengalami peningkatan menjadi 1.697,28 MWH. Pada tahun-tahun selanjutnya hingga tahun 2010 juga terlihat kecendrungan untuk terus mengalami peningkatan (berdasarkan Statistik PT. PLN Wil. VIII, 2005:8) (AP2B PT PLN Wil. Sultanbatara,2010).Meningkatnyapermintaan tenaga listrik ini tentu saja harus diiringi dengan meningkatnya jaminan tingkat ketersediaan daya. Usaha untuk meningkatkan jaminan ketersediaan daya ini sendiri dapat dilakukan dengan menambah kapasitas suplai sistem Sulawesi Selatan tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat keandalan sistem Sulseltabar pada saat terjadi pertumbuhan beban sampai tahun 2020. 2.1 Pengertian Keandalan dan Gangguan Keandalan sistem pembangkit diartikan sebagai probabilitas berhasilnya operasi dari sistem pembangkitan untuk melayani beban sistem pada periode dan kondisi tertentu, dalam hal ini diambil satu hari pertahun karena angka tersebut sebagai patokan tingkat keandalan. Penentuan tingkat keandalan sistem pembangkitan berbedabeda disatu Negara dengan Negara lainnya, bahkan satu perusahaan listrik dengan perusahaan listrik lainnya. Dalam tugas akhir ini metode yang digunakan untuk menentukan tingkat keandalan sistem pembangkit ialah probabilitas kehilangan beban atau LOLP (Loss of Load Probability) dan energi tidak terlayani (Unserved Energy) seperti yang dianut oleh PT PLN (Persero) maupun dibanyak Negara(Herianto & Faisal Barokah,2007). Beberapa hal yang menyebabkan suatu unit pembangkit tidak dapat melayani beban, antara lain adalah karena dihentikannya pengoperasian untuk pemeliharaan atau karena terjadi gangguan. Maka untuk menganalisa keandalan sistem pembangkitan dibutuhkan suatu parameter (ukuran) yang dapat mewakili besar kemungkinan tadi. Ukuran tersebut dikatakan sebagai Force Outage Rate (Tingkat gangguan paksa). 2.2 Indeks Keandalan LOLP Unit-unit pembangkit bertugas menyediakan daya dalam sistem tenaga listrik, agar beban dapat dilayani. Dilain pihak unit pembangkit setiap waktu bisa mengalami gangguan sehingga tidak beroperasi. Jika gangguan ini terjadi pada saat yang bersamaan atas beberapa unit pembangkit yang besar, maka ada kemungkinan bahwa daya tersedia dalam sistem berkurang sedemikian besarnya sehingga tidak cukup untuk melayani beban. Maka dalam keadaan tersebut terpaksa dilakukan pelepasan beban, atau terpaksa sistem kehilangan beban, dan terjadi pemadaman dalam sistem (Marsudi, Ir. Djiteng, 1990) Besarnya cadangan daya tersedia yang bisa diandalkan tergantung kepada FOR (Force Out Rate) unit-unit pembangkit. Dimana makin kecil Force Out Rate nya makin tinggi jaminan yang didapat, begitupula sebaliknya(pillai, Vijayamonahanan, 2008). Yang disebut Kemungkinan Kehilangan Beban atau dalam bahasa Inggris disebut Loss of Load Probability dan biasanya disingkat dengan LOLP adalah : LOLP = p t Keterangan : P : Probabilitas terjadinya beban sama atau lebih besar dari besar daya tersedia. t : waktu kehilangan beban. LOLP (Loss Of Load Probability) sebenarnya merupakan angka resiko yang dihadapi dalam operasi, berapa jauh kapasitas daya tersedia menurun karena pemeliharaan maupun forced outage dalam kaitannya terhadap pemotongan kurva lama beban. LOLP (Loss Of Load Probability) biasa dinyatakan dalam hari pertahun. Makin kecil nilai LOLP (Loss Of Load Probability) berarti garis daya tersedia harus makin kecil kemungkinannya memotong garis kurva lama beban, ini berarti bahwa daya terpasang harus makin tinggi serta juga Force Outage Rate harus semakin kecil, dengan perkataan lain diperlukan investasi 1022
yang lebih besar dan juga kualitas pembangkit yang lebih baik (Prawira, 2008). 2.3 Probabilitas Terjadinya Gangguan Apabila suatu sistem pembangkitan mempunyai satuan-satuan pembangkitan dengan probabilitas terganggu (q i ) serta probabilitas bekerja (p i ), dengan anggapan bahwa koefisien gangguan paksa satuansatuan pembangkit merupakan kejadiankejadian acak yang tidak saling bergantungan maka probabilitas gangguan sistem pembangkitan yang terdiri atas n satuan pembangkitan adalah sebagai berikut: i=3 i=1 = p 1 p 2 p 3 + p 1 p 2 q 3 + p 1 p 3 q 2 + p 2 p 3 q 1 + p 1 q 2 q 3 + p 2 q 1 q 3 + p 3 q 1 q 2 + q 1 q 2 q 3 = 1 Untuk sistem pembangkitan yang terdiri atas 3 satuan pembangkit ada 8 kondisi gangguan yang mungkin terjadi. Untuk n satuan pembangkit akan terdapat dua kondisi gangguan yang mungkin terjadi 2.4 Energi Elektrik yang Belum Dipenuhi Unserved energy (energy elektrik yang belum dipenuhi) adalah energy yang dibutuhkan beban yang belum terlayani. Hal ini menunjukkan besarnya energi yang hilang, sehubungan dengan kapasitas gangguan yang lebih besar daripada kapasitas cadangan, atau kapasitas tersedia lebih kecil daripada permintaan beban maksimumnya. Dalam penentuan besarnya unserved energy ini digunakan kurva lama beban puncak per jam. Suatu sistem pembangkitan yang mempunyai kurva lama beban sebagai berikut : Gambar 1. Kurva lama beban 2.5 Keadaan Beban Dari keterangan pada bab sebelumnya, dapat dilihat keterkaitan antara kapasitas terpasang sistem pembangkit dengan beban yang dilayani. Pada perencanaan sistem pembangkit, sebaiknya pertumbuhan beban diperkirakan dengan cermat dan diantisipasi dengan perencanaan penambahan kapasitas terpasang sistem pembangkit. Masalah yang dihadapi adalah perencanaan penambahan kapasitas terpasang sistem pembangkit sehingga mampu melayani pertumbuhan beban dengan mempertahankan loss of load probability. Suatu konsekuensi bahwa pergerakan kearah industrialisasi adalah kecenderungan membesarnya kebutuhan energy atau kebutuhan kwh per kapita, suatu keadaan dimana kelompok pekerjaan yang dominan berada pada sektor industri manufakturing untuk mengolah bahan mentah menjadi produk-produk tertentu. Oleh karena itu, pertumbuhan beban tenaga listrik di masa mendatang akan ditentukan selain oleh nilai output produksi ekonomi, juga banyak dipengaruhi oleh perubahan struktur konsumsi tenaga listrik di setiap sektor. 3.1 Prakiraan Pertumbuhan Beban Metode yang akan digunakan dalam prakiraan pertumbuhan beban dalam skripsi ini adalah regresi linier sederhana. Dalam metode tersebut akan digunakan rumusrumus seperti yang telah diuraikan pada Bab II. Perkiraan pertumbuhan beban harian di wilayah Sulawesi Selatan dari tahun 2010 sampai tahun 2020. 3.2 Pembangkit Sistem Perlu atau tidaknya penambahan unit pembangkit di dalam sistem sendiri ditentukan berdasarkan keandalan LOLP (loss of load probability), yaitu besarnya kemungkinan kehilangan beban. Nilai LOLP (loss of load probability) yang digunakan disini adalah 1 hari/tahun sesuai dengan standar yang digunakan PLN. Dalam proses perhitungan LOLP (loss of load probability) seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya, variabel variabel utama yang digunakan dalam perhitungan adalah besar beban, kapasitas pembangkit dan besar FOR (Force Outage Range). Terkait dengan kapasitas pembangkit di sistem Sulawesi Selatan, pada tahun 2010 sistem Sulawesi Selatan telah memiliki 169 unit pembangkit, yang terdiri dari 7 unit pembangkit hidro dan 162 unit pembangkit termis. Dari ke 168 pembangkit tersebut, 46 pembangkit merupakan pembangkit milik PLN sedangkan 123 pembangkit merupakan pembangkit milik swasta/sewa 3.3 Rencana Pembangunan Pembangkit Untuk mengantisipasi pertumbuhan beban tiap tahunnya, PLN telah merencanakan pembangunan pembangkit baru ataupun 1023
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 SEMINAR NASIONAL RISET INOVATIF II, TAHUN 2014 menyewa sejumlah pembangkit diesel dalam jangka pendek. Pembangunan pembangkit tersebut ada yang merupakan proyek PLN dan ada juga yang proyek swasta. Dibawah ini dapat dilihat gambar rencana pembangunan pembangkit yang dilakukan PLN. 1400,00 1200,00 1000,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00 Beban Puncak Grafik 2.Beban puncak, kapasitas pembangkit existing dan rencana pembangkit tahun 2010-2020 Gambar 2 Rencana pembangunan pembangkit 3.4 Kapasitas Pembangkit dan Beban Puncak Untuk merencanakan penambahan pembangkit, kapasitas pembangkit dan besar beban puncak memiliki pengaruh yang besar. Jika dianggap pembangkit yang beroperasi sekarang masih mampu beroperasi sampai tahun 2020, maka berdasarkan perkiraan beban harian dan kapasitas pembangkit, dapat digambarkan grafik hubungan antara kapasitas pembangkit dan beban puncak sebagaimana terlihat pada grafik 1. 800 700 600 500 400 300 200 100 0 kapasitas pembangkit beban puncak Grafik 1. Pertumbuhan beban puncak dan kapasitas terpasangsulawesi Selatan 2010 2020 Oleh karena itu PLN melakukan penambahan pembangkit yang dilakukan hingga tahun 2020. Berdasarkan perkiraan beban harian, kapasitas pembangkit saat ini dan rencana penambahan pembangkit baru, maka grafik yang menunjukkan hubungan antara kapasitas pembangkit dan beban puncak dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Perhitungan LOLP (loss of load probability) dan UE (Universe Energy) selanjutnya menggunakan program Matlab. Data yang digunakan untuk menghitung LOLP (loss of load probability) yaitu data perkiraan pertumbuhan beban serta data kapasitas pembangkit dan FOR, baik yang existing maupun yang masih rencana. Setelah semua data dimasukkan seperti diuraikan diatas, kemudian mengeksekusinya, akhirnya diperoleh nilai LOLP (loss of load probability) untuk masingmasing tahun, dari tahun 2010 sampai tahun 2020. tabel 4.5 akan menunjukkan besarnya nilai LOLP (loss of load probability) dan UE (Universe Energy) bila tidak terjadi penambahan pembangkit. Hasil perhitungan LOLP (loss of load probability) dan UE (Universe Energy) bila tidak terjadi penambahan pembangkit : Tabel 1: LOLP dari tahun 2010 2020 tanpa Penambahan Kapasitas Pembangkit Beban Kapasitas LOLP Tahun Puncak Pembangkit (hari/tahun) (MW) (MW) UE(MWH) 2010 576.20 688.50 0.933438061 478.2845794 2011 593.67 688.50 1.99493285 1104.897818 2012 611.36 688.50 3.950163083 2301.733484 2013 627.63 688.50 8.260865538 4924.926762 2014 644.87 688.50 14.65216475 9704.610157 2015 662.34 688.50 25.04053066 17894.08616 2016 678.91 688.50 37.04862282 28476.1036 2017 696.37 688.50 40.95396728 31475.26318 2018 714.28 688.50 45.33279733 33522.46491 2019 730.92 688.50 41.86499907 28553.70373 2020 748.03 688.50 53.34646626 39403.64628 Pada Tabel diatas terlihat bahwa pada tahun 2010 nilai loss of load probability adalah 0,933 hari/tahun. Pada tahun 2011 nilai LOLP sudah lebih besar dari 1 hari/tahun, yaitu 1,994 hari tahun. Nilai LOLP terus naik hingga tahun 2020 sebesar 53,346 hari/tahun. Untuk mengatasinya dilakukan 1024
penambahan pembangkit. Nilai LOLP setelah dilakukan penambahan pembangkit dapat dilihat pada table beriku Hasil perhitungan LOLP (loss of load probability) setelah dilakukan penambahan pembangkit Tabel 2: LOLP dari tahun 2010 2020 dengan Penambahan Kapasitas Pembangkit Beban Kap. LOLP Tahun Puncak Gen UE(MWH) (hari/tahun) (MW) (MW) 2010 576.20 687 0.858514683 434.9546743 2011 593.67 750 0.931959183 519.24134 2012 611.36 806 0.52139542 480.00472 2013 627.63 896 0.313284593 194.93886 2014 644.87 1039 0.192078961 171.94911 2015 662.34 1102 0.156901884 130.22471 2016 678.91 1165 0.071389651 55.433336 2017 696.37 1165 0.086996257 88.449342 2018 714.28 1165 0.17653451 146.34508 2019 730.92 1165 0.229517736 234.47054 2020 748.03 1165 0.325118058 355.81170 Pada tabel 2 terlihat bahwa LOLP (loss of load probability) pada tahun 2010 sebesar 0,8585 hari/tahun. Nilai ini turun jika dibandingkan dengan LOLP (loss of load probability) sebelum ditambahkan pembangkit yaitu 0,933 hari/tahun. Pada tahun 2011, nilai LOLP (loss of load probability) kembali naik menjadi 0,9319 hari/tahun. Pada tahun 2012 sampai tahun 2016 nilai LOLP (loss of load probability) terus menurun, ini artinya pembangkit semakin andal. Pada tahun 2017 sampai tahun 2020, nilai LOLP (loss of load probability) kembali naik. 4. Kesimpulan Berdasarkan hasil simulasi menggunakan Matlab sesuai dengan rencana penambahan pembangkit yang dilakukan PLN mulai tahun 2010 sampai 2020, maka diperoleh nilai Loss Of Load Probability dibawah 1 hari/tahun, kecuali pada tahun 2011 diperoleh 0,9319 hari/tahun. Dilihat dari nilai Loss Of Load Probability dari tahun 2010-2020, penambahan pembangkit yang dilakukan oleh PLN sudah andal, karena dapat memenuhi nilai indeks keandalan Loss Of Load Probability yaitu dibawah 1 hari/tahun. 5. Daftar Pustaka Evaluasi Operasi Sistem Kelistrikan Sulawesi Selatan dan Barat Mei 2010. AP2B PT PLN Wil. Sultanbatara. Makassar. 2010 Kondisi Kelistrikan Sulawesi Selatan Bulan Oktober 2009. AP2B PT PLN Wil. Sultanbatara. Makassar. 2009 Rencana Pengembangan Pembangkit Sulsel 2010-2020. AP2B PT PLN Wil. Sultanbatar. Makassar. 2010 Herianto & Faisal Barokah. Studi Keandalan Pembangkit Dalam Mengatasi Perkembangan Beban Propinsi Sulawesi Selatan dan Sulawesi Barat Samapai dengan 2025. Makassar. 2007. Marsudi, Ir. Djiteng. Operasi Sistem Tenaga Listrik. Balai Penerbit & Humas ISTN. Jakarta. 1990. Muslim, Supari. Teknik Pembangkit Tenaga Listrik Jilid 2. Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Jakarta. 2008 Pasaribu. A. Pengantar Statistika. Bumi Aksara. Jakarta. 1975. Prawira. Studi Sekuriti Sistem Ketersedian Daya DKI Jakarta & Tangerang 2007-2020. Bandung. 2008. Subekti, Massus. Analisis Keandalan Sistem Perencanaan Pembangkit Listrik PLN Region 3 Tahun 2008-2017. Jakarta. 2008 Zuhal. Ketenagalistrikan Indonesia. PT Ganeca Prima. Jakarta. 1995 Pillai, Vijayamonahanan. Loss Of Load Probability of a power system. 2008 1025