View
18
Download
2
Category
Preview:
Citation preview
Optimisasi Operasi Sistem Tenaga Listrik dengan Konstrain Kapabilitas Operasi
Generator dan Kestabilan Steady State Global
Johny Custer (2209201007)J y ( )
Dosen Pembimbing :Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M. Sc., Ph.DP f D I Adi S ij MTProf. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT.
P d h lPendahuluan
Kajian Pustaka dan Dasar Teori
Metoda PenelitianMetoda Penelitian
Simulasi dan Analisis
Penutupp
PendahuluanPendahuluanLatar Belakang
Tenaga Listrik Ekonomis dan Aman
- Biaya Pembangkitan Minimal
Rumusan Masalah
y g(MIPSO OPF)
- Melihat Batasan- Kapabilitas Operasi GeneratorMasalah
Batasan M l h
p p- Indeks Kestabilan Steady State
- IEEE 30 Bus dan Sistem 500 kV Jawa baliMasalah
Tujuan
Jawa bali- Operasi Kondisi Normal- Simulasij
PenelitianKontribusi
- Memperoleh Operasi STL yang Ekonomis dan Aman
Diharapkan bisa dijadikan dasar atau Kontribusi Penelitian
- Diharapkan bisa dijadikan dasar atau pertimbangan untuk pengoperasian STL yang murah dan aman
Kajian Pustaka dan Dasar TeoriKajian Pustaka dan Dasar TeoriKajian Pustaka dan Dasar TeoriKajian Pustaka dan Dasar Teori
Referensi [12-14]Referensi [10-11]
Optimisasi Operasi Sistem Tenaga Listrik dengan Optimisasi Operasi Sistem Tenaga Listrik dengan Konstrain Kapabilitas Operasi Generator dan Konstrain Kapabilitas Operasi Generator dan
Kestabilan Steady State GlobalKestabilan Steady State GlobalKestabilan Steady State GlobalKestabilan Steady State Global
Economic DispatchEconomic DispatchEconomic DispatchEconomic DispatchED : Pembagian pembebanan pada pembangkit pembangkit yang ada ED : Pembagian pembebanan pada pembangkit pembangkit yang ada
dalam sistem secara optimal dan ekonomis pada harga beban sistem tertentu.
Beberapa Metoda ED :
1 Faktor Pengali Lagrange1. Faktor Pengali Lagrange
2. Iterasi Lambda
3. Base Point dan Faktor Partisipasip
Losses Di PerhitungkanLosses Di PerhitungkanLosses Di PerhitungkanLosses Di Perhitungkan
)(∑=N
iiT PFF
NT FFFFF ++++= .....321
2( )F P a b P c P= + +)(1
∑=i
iiT PFF
∑−+==N
iLR PPPoφ φ : Konstrain, Daya yang dibangkitkan sama dengan daya
( )i i i i i i iF P a b P c P= + +
∑=i 1 yang diterima beban ditambah rugi transmisi.
AnalisAnalisaa AliranAliran DayaDaya OptimalOptimalAnalisAnalisaa AliranAliran DayaDaya OptimalOptimal
Analisis untuk mengoptimalkan suatuAnalisis untuk mengoptimalkan suatufungsi objektif yang secara simultanperhitungannya juga memenuhi batasankeseimbangan aliran dayag yFungsi objektif
Biaya pembangkitan Economic DispatchBiaya pembangkitan Economic DispatchRugi-rugi pada jaringanInjeksi daya reaktifdsb.
Batasan batasan dalam Aliran dayaBatasan batasan dalam Aliran dayaBatasan batasan dalam Aliran dayaBatasan batasan dalam Aliran daya
Keseimbangan aliran daya (Equality Constraints)Keseimbangan aliran daya (Equality Constraints)N
PPP +∑Nilai minimum dan maksimum daya pembangkit
LD1i
i PPP +=∑=
Nilai minimum dan maksimum daya pembangkit(Inequality Constraints)
maxPPminP iii ≤≤
Kurva Kapabilitas Generator
Kurva Kapabilitas GeneratorKurva Kapabilitas GeneratorBatas kemampuan generator :
•Batas daya aktif dan reaktif•Batas arus stator (B-C)Batas arus stator (B C)•Batas arus rotor (B-A)•Batas pemanasan ujung inti stator (C-D)
Batas arus kumparan stator ditentukan berdasarkan rating arus yang mengalir di kumparan statorkumparan stator
Batas arus kumparan rotor ditentukan berdasarkan penguatan arus medan yang mengalir dikumparan rotormengalir dikumparan rotor
Batas pemanasan ujung inti stator menentukan batas daya maksimum reaktif generator menerima daya reaktif reaktif generator menerima daya reaktif dari sistem
Radial Equivalent IndependentRadial Equivalent IndependentREI (Radial Equivalent Independent) dibangun untukmenyederhanakan sistem tenaga listrik yang multi bus menjadimenyederhanakan sistem tenaga listrik yang multi bus menjadisistem yang lebih sederhana dengan menggabungkan seluruh busbeban menjadi 1 (satu) perwakilan bus (Bus Load Center)
Metoda PenelitianMetoda Penelitian AMetoda PenelitianMetoda PenelitianMelihat Batasan Tidak
Ya
Mulai
Data SaluranData Pembebanan
Keamanan Generator
Menghitung Batas Kesatabilan Steady State Berdasarkan REI
Data PembebananData Pembangkitan
Menentukan Optimisasi Biaya Pembangkitan Melihat Batasan
Kestabilan Tidak
Optimisasi OPF MIPSO dengan Kontrain Kurva Kapabilitas
Generator
Steady State
Ya
ASelesai
Ya
Flowchart MIPSOFlowchart MIPSOFlowchart OPF MIPSOFlowchart OPF MIPSO
Mulai
Initialisasi Parameter MIPSO Mulai
Initialisasi Posisi Individu Secara Acak
Initialisasi Velocity Individu Secara Acak
Impedansi Beban pada Jaringan
Update Velocity Individu i,
Dengan coefisient constriction (K) adalah :
Pembangkitan Secara Acak
Analisa Aliran Daya
Titik Operasi diperbaruidengan MIPSO
Dengan coefisient constriction (K) adalah :
Update Posisi Individu i, Xk+1 = Xik + Vik+1
Update Pbest dan Gbest
Analisa Aliran Daya
Pengecekan Keamanan Generator
Tidak
Evaluasi Fungsi Obyektif pada Individu i
Update Pbest dan Gbest
Iterasi Selanjutnya
Ya
Fungsi Obyektif Optimal
KriteriaTerpenuhi ?
Tidak Konvergen untuk pemecahan optimisasi
Selesai
Output/Hasil
Selesai
Algoritma PengembanganKurva Kapabilitas Generator
Kurva kapabilitas generator digunakan sebagai batasan keamanan operasi.
Dikembangkan sebuah model dalam bentuk NN yang berfungsi sebagai pengganti kurva kapabilitas
Tahapan pengembangan :1 P bil d 1. Pengambilan data :
Data plot titik P dan Q2. Menghitung daya komplek kurva dan
sudut teta kurva3 NN k di dil ih k 3. NN kemudian dilatih menggunakan
sejumlah data input dan target yang diambil dari sejumlah titik pada kurva.
4 U k ji k k d l 4. Untuk menguji keakuratan model NN yang dihasilkan dilakukan uji coba dengan memasukan input data θ yang tidak dilatih. Keluaran t t k di dib di k targetnya kemudian dibandingkan dengan data kurva sebenarnya.
PengujianPengujian KurvaKurva KapabilitasKapabilitas GeneratorGenerator
P ji 1 K di i Pengujian : 1. Kondisi aman. 2. Kondisi kritis3. Kondisi tidak aman
Syarat genref RR ≥
Keterangan : Rref : Daya komplek PQ kurva ( panjang jari-jari kurva )Rgen : Daya komplek beban ( panjang jari-jari beban )
Blok pengujian keamanan kurva kapabilitas generator
Menentukan Indeks Stabilitas Menggunakan REInDMenentukan Indeks Stabilitas Menggunakan REInDimoimo
Single Line Diagram Single Line Diagram
Jalankan Load Flow
Tentukan Bus Beban
Gambar Bus NetralFiktif
Hubungkan Bus BebanKe Bus Netral Fiktif
1. 2VjQP
Ybus+
=
2.
V
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
=ii
in
jFES*
I
Membuat Bus Load Centre
1. IBLC
2. P menuju Bus Load Centre, P + jQ
Bus Load centre
j , jQ
3. Zlc,
4. Zlc diubah dalam bentuk Ylc
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
×+
=+I*IjQPjXR lclc
lc lc
5. Vlc,
LCLC Z
Y 1=
l
lclc I*
SV =
Jalankan Load Flow
lcI
ReduksiY bus baru
Menghitung Nilai Indeks Stabilitas
∑ ∑ ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛+−=
Δ
m mloadm
m
mm VYYEYQd 2
cosdV δ
Simulasi dan AnalisisSimulasi dan AnalisisSimulasi dan AnalisisSimulasi dan Analisis
IEEE 30 BUSIEEE 30 BUS
Jawa Bali 500 KVJawa Bali 500 KV
IEEE 30 Bus SistemIEEE 30 Bus Sistem
Daya Daya
Lagrange
No Pembangkity
Aktif(MW)
yReaktif(MVar)
Biaya($/h)
Losses (MW)
Indeks Stabilitas
1 Pembangkit 1 44,147 -5,287 126,915
2 Pembangkit 2 57,677 36,479 158,210
3 Pembangkit 3 23,022 12,037 55,877
4 Pembangkit 4 32 762 34 744 118 7994 Pembangkit 4 32,762 34,744 118,799
5 Pembangkit 5 16,721 9,768 56,281
6 Pembangkit 6 17,511 12,744 59,289
Total 191,841 100,484 575,37 2,649 -8.388
IEEE 30 Bus SistemIEEE 30 Bus SistemMIPSO
No Total Cost Losses% E C t % E L
Percobaan ($/jam) (MW)% Error Cost % Error Losses
1 575,32 2,640 0,001 0,0032 575,29 2,653 0,004 0,4953 575,33 2,635 0,003 0,1874 575,29 2,652 0,004 0,4575 575,31 2,637 0,001 0,111, , , ,6 575,33 2,639 0,003 0,0357 575,29 2,632 0,004 0,3018 575,34 2,639 0,004 0,035, , , ,9 575,31 2,644 0,001 0,154
10 575,30 2,621 0,003 0,71711 575,33 2,643 0,003 0,11611 575,33 2,643 0,003 0,11612 575,30 2,646 0,003 0,23013 575,32 2,640 0,001 0,00314 575,34 2,642 0,004 0,07814 575,34 2,642 0,004 0,07815 575,32 2,636 0,001 0,149
AVG 575,31 2,640 0,003 0,205
IEEE 30 Bus SistemIEEE 30 Bus Sistem
Daya Output (MW) Lagrange MIPSO
Perbandingan Lagrange dengan MIPSO
Daya Output (MW) Lagrange MIPSOP1 44,147 44,006
P2 57,677 57,338
P3 23,022 22,985
P4 32,762 36,292
P5 16,721 14,686
P6 17,511 16,525
Losses (MW) 2,649 2,632
Total Pembangkitan (MW) 191,841 191,832
Total Biaya Pembangkitan ($/jam) 575,37 575,29
Indeks Stabilitas -8.798 -8,269
Sistem Jawa Bali 500 kVSistem Jawa Bali 500 kV S Real System Tanpa Konstrain
No PembangkitDaya Aktif
Daya Reaktif
Biaya Losses No Pembangkit
(MW)Reaktif(MW)
(Rp/jam) (MW)
1 Suralaya 3.337,962 988,564 2.050.625.196,271
2 Muara Tawar 1.470,000 679,361 5.243.786.025,070
3 Cirata 400,000 484,322 2.400.000,000
4 Saguling 535 000 1 043 085 2 943 570 0004 Saguling 535,000 1.043,085 2.943.570,000
5 Tanjung Jati 830,000 361,870 180.378.776,980
6 Gresik 810,000 608,616 729.802.889,660
7 Paiton 2.820,000 895,043 528.641.810,780
8 Grati 198,000 395,970 504.471.401,820
Total 10.395,176 5.456,832 9.243.049.670,58 113,177
Sistem Jawa Bali 500 kVSistem Jawa Bali 500 kVR l S d K i K K bili GReal System dengan Konstraint Kurva Kapabilitas Generator
No PembangkitDaya Aktif
Daya Reaktif
Biaya Losses No Pembangkit
(MW)Reaktif(MW)
(Rp/jam) (MW)
1 Suralaya 3.337,962 1.329,058 2.055.459.474,747
2 Muara Tawar 1.470,000 1.407,767 5.243.786.025,070
3 Cirata 400,000 -57,588 2.400.000,000
4 Saguling 535 000 405 890 2 943 570 0004 Saguling 535,000 405,890 2.943.570,000
5 Tanjung Jati 830,000 431,658 180.378.776,980
6 Gresik 810,000 656,302 729.802.889,660
7 Paiton 2.820,000 935,998 528.641.810,780
8 Grati 198,000 410,228 504.471.401,820
Total 10.400,962 5.519,314 9.247.883.949,06 118,962
Sistem Jawa Bali 500 kVSistem Jawa Bali 500 kVOptimisasi dengan MIPSO
No PercobaanTotal Cost(Rp/jam)
Losses (MW)(cost-AVG)
%(losses-AVG)
%
1 8.784.673.632,440 168,233 5,936 0,026
2 8.201.379.391,610 163,539 1,098 0,002
3 8.436.368.496,190 151,104 1,735 0,078
4 8.458.481.217,870 144,584 2,002 0,118
5 8.333.746.583,860 163,921 0,498 0,000
6 7.714.846.255,020 180,765 6,966 0,103
7 8.291.474.133,020 156,575 0,012 0,045
8 8.152.887.759,050 170,913 1,683 0,043
9 8.455.069.389,850 178,262 1,961 0,088
10 8.157.305.312,880 139,900 1,630 0,146
11 8.013.186.640,870 163,725 3,368 0,001
12 8.634.067.323,680 169,853 4,120 0,036
13 8.193.740.306,100 166,800 1,190 0,018
14 8.824.460.261,240 169,306 6,415 0,033
15 7.735.186.278,160 171,079 6,720 0,044
AVG 8.292.458.198,789 163,904 3,022 0,052
Sistem Jawa Bali 500 kVSistem Jawa Bali 500 kVPerbandingan Data Real dengan MIPSO
Daya Output (MW) Real MIPSOSuralaya 3.337,962 3.083,271
Muara Tawar 1.470 1.093,715
Cirata 400 400
Saguling 535 535
Tanjung Jati 830 943,806
Gresik 810 1.007,343
Paiton 2.820 3.249,630
Grati 198 150
Losses (MW) 118,962 180,765
Total Pembangkitan (MW) 10.400,962 10.462,765T t l Bi P b kit (R /j ) 9 247 883 949 06 7 714 846 255 02Total Biaya Pembangkitan (Rp/jam) 9.247.883.949,06 7.714.846.255,02
Indeks Stabilitas -33,88 -24,70
Gambar Kurva Kapabilitas GeneratorGambar Kurva Kapabilitas GeneratorD t R l (S b l di O ti i i)Data Real (Sebelum di Optimisasi)
Gambar Kurva Kapabilitas GeneratorpHasil MIPSO (Setelah di Optimisasi)
PenutupPenutupPenutupPenutup1. Kesimpulan
P bi i b ki b R 1 576 520 775 ( ki Pengurangan biaya operasi pembangkit sebesar Rp. 1.576.520.775,- (sekitar 16,57%), Dari Rp. 9.247.883.949,06menjadi Rp 7.714.846.255,02.
Pembebanan pembangkit masih berada dalam operasi aman. Operasi pembangkit berada dalam kurva kapabilitas generator.
Nilai indeks stabilitas setelah optimisasi dalam kondisi stabil yaitu -24,70, (< dari 0). Namun apabila dibandingkan dengan nilai indeks stabilitas sebelum optimisasi, nilai indeks stabilitas sebelum optimisasi lebih bagus dibandingkan dengan nilai indeks stabilitas setelah optimisasi( -33, 88 berbanding -24,70).
2. SaranKedepan diharapkan ada penelitian lanjutan yang menggabungkan efekk i d k t bil S l i dih ilk i k i j diik tiekonomis dan kestabilan. Selain dihasilkan operasi yang ekonomis juga diikuti
dengan hasil kestabilan yang lebih baik.
Recommended