PENGATURAN KAPASITAS PEMBANGKIT TERMAL SAAT TERJADI GANGGUAN BEBAN MINIMUM MENGGUNAKAN METODE UNIT COMMITMENT

Pusat pembangkit tenaga listrik berfungsi untuk mengkonversikan sumber daya energi primer menjadi energi listrik. Secara umum sistem pembangkitan energi listrik didominasi oleh pembangkit termal. Demikian juga pada Sistem Pembangkitan Jawa Bali yang dikelola oleh PT. PLN (Persero) pembangkit termal mendominasi sistem pembangkitan Jawa Bali sebesar 84,52 % sedang pembangkit hydro (PLTA) hanya 15,48 %. Sistem pembangkitan ini akan melayani kebutuhan yang selalu bervariasi dalam suatu periode waktu. Variasi beban itu bisa dari beban dasar sampai pada beban puncak dalam suatu periode waktu. Perubahan beban pada sistem bisa terjadi secara tiba-tiba dalam periode waktu tertentu, yaitu selama rentang 24 jam. Jumlah beban pada sistem bisa menjadi rendah yang terjadi pada periode selama akhir malam sampai menjelang pagi dan akan bisa menjadi puncak yang terjadi selama siang hari sampai menjelang malam.Perubahan beban pada sistem yang terjadi secara tiba-tiba dapat menyebabkan jumlah supply melebihi demand, ini terjadi pada periode beban minimum. Menurut Claudia (1999) beban minimum dalam periodenya menghasilkan supply melebihi demand, pada industri dikenal sebagai periode beban minimum. Batas pengaturan pada kondisi kerja normal adalah memelihara fleksibilitas sumber-sumber supaya beban selalu dapat dikurangi atau dinaikkan saat itu juga. Akan tetapi batas pengaturan pada kondisi pembebanan minimum adalah tidak cukup dengan mengoreksi kelebihan supply atas demand, dan penggunaan harus membatasi supply yang tidak fleksibel. Oleh karena itu pada kondisi pembebanan minimum dari suatu sistem memerlukan pembagian beban pada masing-masing pusat pembangkitan. Proses pembagian beban total dari suatu sistem pada masing-masing pusat pembangkit dilakukan dengan metode penjadwalan, yaitu metode Unit Commitment (UC).A. Karakteristik Pembangkit TermalPersoalan dasar pada pengoperasian sistem tenaga listrik secara ekonomis terletak pada karakteristik input output. Karakteristik input output menggambarkan tentang efisiensi unit pembangkit. Begitu juga untuk pembangkit termal, efisiensinya digambarkan oleh kurva input output. Kurva input-output menggambarkan karakteristik sebuah unit termal yang menyatakan hubungan antara input pembangkit sebagai fungsi dari output pembangkit. Input pembangkit ialah satuan panas (Btu/jam) dari bahan bakar yang diberikan pada boiler untuk menghasilkan output pembangkit (MW).B. Optimasi Penjadwalan Pembangkit TermalOptimasi penjadwalan pembangkit termal sesungguhnya merupakan proses pembagian beban total sistem kepada masing-masing unit pembangkit yang dilakukan oleh sistem kontrol komputer dalam lingkup pembangkit dengan melibatkan pembatas (constraint), sehingga pada saat terjadi variasi perubahan beban diperoleh pengaturan pembebanan yang ekonomis. Pengaturan pembebanan secara ekonomis memerlukan solusi perhitungan untuk setiap nilai perubahan beban. Konfigurasi sistem yang terdiri dari N unit pembangkit termal yang dihubungkan dengan bus bar untuk melayani beban listrik Pload.C. Prosedur Unit CommitmentProses pembagian beban total dari suatu sistem kepada masing-masing pusat pembangkit dapat dilakukan dengan metode penjadwalan. Metode penjadwalan ini disebut Unit Commitment (UC). Metode ini merupakan salah satu metode yang sangat penting untuk melakukan suatu pengaturan kapasitas unit-unit pembangkit dalam suatu sistem. Prosedur unit commitment ini yaitu pada penjadwalan awal unit-unit yang menanggung beban akan terjadi kelebihan batas cadangan putar (excees spinning reserve) yang menyebabkan sistem beroperasi secara tidak ekonomis. Untuk memperoleh pengoperasian yang ekonomis maka harus ada unit-unit yang harus dimatikan (shut down) dari penjadwalan semula. Waktu yang digunakan untuk tidak beroperasinya unit tergantung dari proses komputasi yang dilakukan berdasarkan unit commitment. Prosedur mematikan beberapa unit disebut proses unit decommitment (UD).Metode unit commitment diawali dengan melakukan economic dispatch dengan pendekatan iterasi lambda. Kemudian melakukan unit commitment dengan forward dynamic programming berdasarkan kriteria ekonomis untuk F1 memperoleh penghematan biaya relatif (relative cost saving). Unit yang tidak ekonomis akan dimatikan lebih dulu, kemudian dilanjutkan dengan unit yang tidak ekonomis pada urutan kedua, dan begitu seterusnya. Proses commitment berlangsung secara kontinyu dan dianggap selesai bila tidak mungkin lagi dilakukan reduksi terhadap biaya total (total cost). Program dikodekan dengan bahasa pemrograman Borland Delphi 5.0 dan dijalankan pada PC Pentium III.

D. Sistem Data Simulasi Pengaturan PembangkitanSimulasi metode unit commitment pada studi ini mencakup tiga tahapan yang harus dilakukan yaitu:1) Penentuan besar beban yang harus ditanggung oleh tiap-tiap unit secara ekonomis dengan Economic Dispatch yang menggunakan faktor pengali lagrang.2) Perhitungan biaya bahan bakar minimum dengan metode Forward Dynamic Programming.3) Metode unit commitmentData diambil dari PT. PLN (Persero) Pembangkitan Jawa Bali untuk pembangkit termal sebanyak 20 unit (P3B, PT. PLN, 2000) yang beroperasi. Data yang diambil merupakan parameter-parameter yang diperlukan untuk komputasi antara lain:a) Persamaan karakteristik unit termal.b) Kapasitas minimum maksimum unit.c) Minimum up time, minimum downtime.d) Biaya tanpa beban, harga bahan bakar, biaya start up.e) Beban harian.E. Hasil Simulasi dan Analisis DataProses pengaturan kapasitas pembangkit termal menggunakan metode unit commitment menghasilkan penjadwalan yang feasible, yang artinya terdapat unit-unit yang tidak ekonomis mengalami decommitting untuk shut down, dan menghasilkan penghematan pembangkitan yaitu, unit 8 sebesar = 507,4572 MW selama 11 jam, unit 16 sebesar = 50 MW selama 24 jam, unit 17 sebesar = 50 MW selama 24 jam, dan unit 18 sebesar = 200 MW selama 24 jam.F. KesimpulanHasil studi mengenai pengaturan kapasitas pembangkit termal menggunakan metode unit commitment pada beban minimum dengan cara simulasi menghasilkan:1) Kombinasi penjadwalan pada kondisi beban minimum, yang relatif feasible.2) Menghasilkan penghematan pembangkitan yang relatif signifikan.