Upload
buihuong
View
256
Download
14
Embed Size (px)
Citation preview
Bertambahnya kebutuhan tenaga listik sejalan dengan bertambahnyapopulasi penduduk, berkembangnya teknologi dan peningkataninfrastruktur.
Peningkatan kebutuhan tenaga listrik tidak bisa secara langsungdiatasi melalui penambahan jumlah pembangkit listrik
Produsen tenaga listrik harus mengelola pembangkitannya denganbijak supaya semua beban masih bisa terpenuhi dengan biayaproduksi seefisien mungkin.
Beban pada sistem yang berubah-ubah setiap saat
Latar Belakang
Mengetahui performa dari metode Merit Order dalampenyelesaian masalah penjadwalan pembangkit dan EconomicDispatch.
Mengetahui perbandingan biaya optimum yang diperoleh darisimulasi dengan metode Merit Order dan dengan metodeBrute Force pada sistem 150 kV Jawa Timur.
Mendapatkan biaya minimum dalam sistem tenaga listrik 150kV di Jawa Timur dalam memenuhi permintaan beban denganmetode Merit Order.
Penjadwalan pembangkit dan perhitungan Economic Dispatch hanya padapembangkit thermal yang terhubung langsung pada sistem 150 kV JawaTimur.
Rugi-rugi pada jaringan transmisi diabaikan.
Kondisi sistem selalu dalam keadaan normal dan tidak mem-perhitungkanapabila terjadi gangguan (security dispatch).
Cadangan berputar pembangkit thermal diabaikan.
PLTA di Jawa Timur diasumsikan telah dioptimalkan secara terpisah daripembangkit thermal.
Tujuan utama dari Economic Dispatch adalah meminimalkan konsumsibahan bakar dari pembangkit pada keseluruhan sistem denganmenentukan daya output setiap unit pembangkit
Kombinasi daya output yang dibangkitkan oleh tiap generator padasistem harus memenuhi kebutuhan beban dari sistem tenaga listrik(equality constraint)
Daya output harus memenuhi batas minimum serta maksimum dari dayayang dapat dibangkitkan oleh generator (inequality constraint)
Gambar 2.7 N unit pembangkit melayani beban Pload
Jaring transmisi dengan
rugi-rugi Ploss
Boiler
Boiler
Boiler
F1
F2
Fn
P1
P2
Pn
PLOAD
Turbin
Turbin
Turbin
Output (MW)
PGmin PGmax
Cost
PG
Inpu
t(Rp
/h)
Karakteristik Input Output Unit Thermal
Gambar 2.2 Kurva input-output pembangkit thermal
Bentuk typical dari persamaan “cost function” pembangkit adalahpersamaan polynomial orde dua dan direpresentasikan sebagaiberikut :
Economic Dispatch (ED)
2( ) ( )i i i i i i iMin F P Min a b P c P= + +∑ ∑
min maxGi G GiP P P≤ ≤
2)( iiiiiii PcPbaPF ++=
equality constraint
inequality constraint
ƩPi = Pd
Gambar 2.8 Flow chart economicdipstach dengan iterasi lambda dan mengabaikan rugi-rugi transmisi
Mulai
Persamaan karakteristik I/O generator,
Daya Min-Max Generator
Estimasi harga λ
Menghitung Pi Untuk i = 1 sampai N
Menghitung€ = P load – Ʃ Pi
Iterasi pertama?
|€| ≤ Toleransi
Menghitung harga λ yang baru
Cetak hasil
selesai
Ya
Tidak
Tidak
Ya
Penjadwalan Pembangkit(Unit Commitment)
Penjadwalan pembangkit menentukan unit mana yang aktif danunit mana yang tidak aktif dalam melayani beban sistem selamasiklus waktu tertentu. Dalam membuat penjadwalan tersebutmenggunakan pertimbangan teknis dan ekonomis.
Dari sejumlah unit pembangkit yang ada, maka untukmenentukan unit mana saja yang beroperasi dan tidakberoperasi pada jam tertentu dapat diperhitungkan denganmembuat kombinasi operasi dari unit-unit yang ada.
Metode Brute Force
Metode ini memilih kombinasi pembangkit yang menghasilkan total biayabahan bakar paling murah pada setiap level beban sebagai solusi optimalnya . Jumlah kemungkinan kombinasi yang diperiksa tergangtung pada jumlahunit yang tersedia dengan jumlah kombinasi sebanyak 2N-1
Pada setiap perubahan level beban, metode ini mampu mencari kombinasi biaya termurah dengan memenuhi constraint.
Gambar 2.10 Flow chart algoritma untukpenjadwalan pembangkit dengan metodebrute force
Mulai
Karakteristik I/O Generator, Daya Min-Max Generator,Minimum Up/Down Time,
Start up cost
Cost (K,I) = Min [ Pcost (K,I) + Scost (K,I)]
Biaya Produksi Termurah?
K = K + 1
Cost (K,I) = Min [ Pcost (K,I) + Scost (K,I)] + Cost (K-1,L)
L = “N” state yang mungkin pada interval K-1
Biaya Produksi Termurah?
Jam terakhir ?
Jalur penjadwalan optimal
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
Ya
Tidak
Metode Merit Order
Metode penjadwalan pembangkit dengan mengurutkan operasionalpembangkit dari yang unit dengan biaya produksi termurah sampai denganyang biaya produksi termahal untuk memenuhi beban.
Daftar merit order disusun berdasarkan biaya bahan bakar perjam setiap unityang beroperasi pada output maksimumnya. Selanjutnya disusun urutanpembangkit sesuai dengan prioritasnya mulai unit yang termurah sampaidengan unit yang termahal. Selanjutnya dapat disusun kombinasipembangkit berdasarkan daftar merit order yang telah ditentukan untukmensuplai beban
Mulai
Karakteristik I/O Generator, Daya Min-Max Generator,Minimum Up/Down Time,
Start up cost
Cost (K,I) = Min [ Pcost (K,I) + Scost (K,I)]
K = K + 1
Cost (K,I) = Min [ Pcost (K,I) + Scost (K,I)] + Cost (K-1,I)
Jam terakhir ?
Selesai
Ya
Tidak
Menyusun daftar kombinasi merit order untuk mensuplai beban
Gambar 2.11 Flow chart metode merit order untuk penyelesaian penjadwalanpembangkit
KONFIGURASI JARINGAN SISTEM REGIONJAWA TIMUR
500 kV 150 kV 70 kV RENCANA
KETERANGAN :Pmt Terbuka Operation Normal
PLTG 1-22 x 28 MVA BLOK 1
PLTGU500/150 kV1 = 500 MVABLOK 2, 3
PLTG 1x20, 2x20.1,1x21, 1x21.35
PLTU 2x100 MW2x200 MWKe PLGU Blok I
SST 1 154/6.3 kV-24-30
GRSIK 7GRSIK 5 GLMUR
BKLAN SAMPG PKSAN
SMNEP
PLTU2 x 50 MWPERAK 5
PERAK 4
KABEL LAUTTNDES
SWHAN
KPANGMKBAN
UDAANGBONG
DGRAN
ISPDORNKUT
SLILO
NGGEL
SIMPGWKRMO
KABEL TANAH
KJRAN
UJUNG
WARU4
MPION
BDRAN5
PRONG4
RJOSO
1 = 602 = 30
GRATI5
GRATI7
PLTGU500/150 kV
500 MVA
BLOK .IIBLOK .I3 x 127.5 MW
GNDNG
KRSAN
PITON7
PITON5
PLTU2 x 400 MW
1
2500/150 kV1 = 500 MVA2 = 500 MVA
BNGIL4
BA
BCKRO1 2
SKRJO
PDAANPIER
PBLGO
BDWSO
LJANG
TGGUL
SVC-25-50 MVAR
1 2
JMBER
GTENG
BWNGI
1
2
KABELLAUT
STBDO
KLANG
SBRAT 7 SBRAT5
500/150/66 kV2x = 500 MVA
APRMA
KSJTM CERME
SGMDU5SGMDU4
PKMIASMSIK
BRATA
LNGANBABATBJGROKe CEPU
TUBANKEREK
TUBAN IIIPLN+KONS
DWIMA
MNYARMPION SB
BBDANDYRJO5
DYRJO4MIWON
TARIK
BNGUN
SKTIH4SKTIH5
NGORO
CKBRU
AJMTO2 1
MJGNG
KTSNO
JKTAS
BNRAN5
BNRAN4
PARE
PLTA2 x 18 MW
TLGNGA
B
TLGPA
BLTRU
PLTALDOYO
1 x 4.5 MW
WLNGI4 WLNGI5
PLTA2 x 27 MW
STAMI5
PLTA3 x 35 MW
SIMANPLTA3 x 3.6 MW
PLTA
MDLAN1 x 5.6 MW3 x 5.8 MW
SKLING
PLTASLRJO
1x 4.48 MW
KKTESPLTA2 x 14.5 MW
SGRUH
KBAGN5KBAGN4
GPGAN
PLHAN PAKIS
LWANG
PNMAS
BLBNG
BA
PLTUTANJ. AWAR-2
KE UNGARAN
BLBDO
SYZAG
1 = 202 = 20
NGJUK
CRBAN
Ke SRGEN
NGAWI
MNRJO5MNRJO4
DLOPO
PLTAMADIUN6.1 MW
GGRAM
TGLEK
PNRGO
PCTAN 12
MRGENMGTAN
KABEL TANAH
JumperT. 42
10 MVArTUREN
2
1
2
1KE PEDAN
500/150/66 kV2x500 MVA
KDIRI 7 KDIRI 5
2 1
PLOSO
AB
BA
A B
5 = 20
A
3 = 30
AB
PLTAWNRJO
1 x 6.3 MW
1 2
SBSEL
BGDTAN
WARU5
bali
intEr Bus transformEr (iBt) 500/150 KV
IBT 500/150kV dalam konfigurasi sistem 150 KV Jawa Timur dianggap sebagai suatusumber generator yang menyuplai sistem 150 KV dengan kapasitas daya tertentu. Terdapat12 IBT 500/150kV di region jawa timurdengan daya maksimum setiap IBT 500 MVA.
pLta Di Jawa timur
Terdapat total 12 blok PLTA di Jawa Timur.Pembangkit yang terhubung dengansaluran 150 KV di Jawa Timur adalah PLTAWlingi dan Sutami. Total kemampuandaya PLTA di Jawa Timur sebesar 278.60MW.
Batasan Daya dan Fungsi Biaya Unit
No Pembangkit Pmax(MW)
Pmin(MW)
Fcost(Rp/h)
1 PLTGU Gresik Blok1 250 480 23.43 P2 + 187150.21 P + 4565898.29
2 PLTU Gresik 3&4 160 400 47,42 P2 + 1009681,75 P + 7123629,43
3 PLTU Gresik 1&2 80 200 42,23 P2 + 1148893,98 P + 5058613,93
4 PLTU Perak 3&4 40 82 10276,9 P2 + 675185,8 P + 27183208,99
5 PLTG Gili Timur 1&2 10 32 1648.69 P2 +2477284.09P + 2023997.01
6 PLTG Grati Blok 2 120 300 39,31 P2 + 2652216,32 P + 15282324,71
7 PLTG Gresik 1&2 10 32 157,15 P2 + 3010731,67P + 1752805,5
Minimum up / down time dan biaya start unit
No. PembangkitMin Up
Time(Jam)
Min Down Time(Jam)
KondisiAwal
Pembangkit(Jam)
BiayaStart(Rp)
1 PLTGU Gresik Blok1 72 48 +48 73.320.000
2 PLTU Gresik 3&4 36 8 +48 115.910.000
3 PLTU Gresik 1&2 48 8 +48 68.600.000
4 PLTU Perak 3&4 38 8 +48 48.600.000
5 PLTG Gili Timur 1&2 6 2 -48 28.600.000
6 PLTG Grati Blok 2 36 8 -3 68.500.000
7 PLTG Gresik 1&2 6 2 -4 30.200.000
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
KURVA BEBAN YANG DITANGGUNG UNIT THERMALMW
Beban yang ditanggung unit termal pada tanggal 6 Oktober 2011 memiliki bebanpuncak 1306 MW pada jam 19.00 dan beban terendah 744 MW pada jam 05.00.Data diperoleh berdasarah realisasi beban dan daya oleh P3B Jawa Bali.
Penjadwalan Pembangkit pada Real System
JamDaya untuk Tiap-tiap Unit Pembangkit (MW) Daya Total
(MW)Biaya Total
(Rp)1 2 3 4 5 6 700.00-01.00 458 206 84 50 0 0 0 798 500.825.12501.00-02.00 410 206 84 50 0 0 0 750 490.865.64402.00-03.00 413 206 84 50 0 0 0 753 491.484.94803.00-04.00 411 206 84 50 0 0 0 751 491.072.03104.00-05.00 409 206 84 50 0 0 0 749 490.659.30305.00-06.00 404 206 84 50 0 0 0 744 489.628.30006.00-07.00 412 206 84 50 0 0 0 752 491.278.46607.00-08.00 407 206 84 50 0 0 0 747 490.246.76108.00-09.00 460 350 159 50 0 0 0 1019 737.370.29509.00-10.00 452 350 162 50 0 0 0 1014 739.189.48910.00-11.00 453 350 162 50 0 63 0 1078 1.058.925.82711.00-12.00 395 350 162 50 0 64 0 1021 912.575.84412.00-13.00 399 350 162 50 0 64 0 1025 913.398.86513.00-14.00 449 350 162 50 0 239 0 1250 1.389.972.26914.00-15.00 452 350 162 50 0 290 0 1304 1.526.920.68815.00-16.00 453 350 162 50 0 257 0 1272 1.438.896.28416.00-17.00 457 350 162 50 0 192 0 1211 1.266.188.79517.00-18.00 455 353 162 50 0 256 27 1303 1.553.126.94318.00-19.00 458 353 162 50 0 256 27 1306 1.523.552.57419.00-20.00 456 353 162 50 0 246 27 1294 1.496.415.93020.00-21.00 425 353 162 50 0 105 0 1095 1.030.909.10121.00-22.00 406 353 162 50 0 0 0 971 732.784.82522.00-23.00 407 353 162 50 0 0 0 972 732.991.02523.00-24.00 408 327 92 50 0 0 0 877 624.933.573
Total Biaya 21.614.212.905
Daftar Urutan Merit Order
Prioritas Ke No.Pembangkit Nama Pembangkit
Biaya ProduksiRata-Rata
(Rp/MWh)1 1 PLTGU Gresik Blok 1 209. 644,93
2 2 PLTU Gresik 3&4 1.047.620,15
3 3 PLTU Gresik 1&2 1.165.788,38
4 4 PLTU Perak 3&4 2.360.612,16
5 5 PLTG Gili Timur 2.582.800,69
6 6 PLTG Grati 2.675.803,52
7 7 PLTG Gresik 3.020.789,27
Kombinasi pembangkit dengan metode Merit Order
KombinasiUnit Pmin
(MW)Pmax(MW)1 2 3 4 5 6 7
1 1 0 0 0 0 0 0 250 480
2 1 1 0 0 0 0 0 410 880
3 1 1 1 0 0 0 0 490 1080
4 1 1 1 1 0 0 0 530 1162
5 1 1 1 1 1 0 0 540 1194
6 1 1 1 1 1 1 0 660 1494
7 1 1 1 1 1 1 1 670 1526
JamDaya untuk Tiap-tiap Unit Pembangkit (MW) Daya Total
(MW)Biaya Total
(Rp)1 2 3 4 5 6 700.00-01.00 480 318 0 0 0 0 0 798 432.794.76801.00-02.00 480 270 0 0 0 0 0 750 382.991.57702.00-03.00 480 273 0 0 0 0 0 753 386.097.87403.00-04.00 480 271 0 0 0 0 0 751 384.026.91404.00-05.00 480 269 0 0 0 0 0 749 381.956.33405.00-06.00 480 264 0 0 0 0 0 744 376.781.54306.00-07.00 480 272 0 0 0 0 0 752 385.062.34707.00-08.00 480 267 0 0 0 0 0 747 379.886.13308.00-09.00 480 400 139 0 0 0 0 1019 752.551.66909.00-10.00 480 400 134 0 0 0 0 1014 678.149.54710.00-11.00 480 400 198 0 0 0 0 1078 752.576.19211.00-12.00 480 400 141 0 0 0 0 1021 686.273.10912.00-13.00 480 400 145 0 0 0 0 1025 690.917.00313.00-14.00 480 400 200 40 10 120 0 1250 1.332.317.52414.00-15.00 480 400 200 82 22 120 0 1304 1.297.995.17915.00-16.00 480 400 200 62 10 120 0 1272 1.224.533.19716.00-17.00 480 400 161 40 10 120 0 1211 1.141.216.01817.00-18.00 480 400 200 82 21 120 0 1303 1.295.447.00118.00-19.00 480 400 200 82 24 120 0 1306 1.303.101.42819.00-20.00 480 400 200 82 12 120 0 1294 1.272.661.78120.00-21.00 480 365 80 40 10 120 0 1095 1.010.722.50421.00-22.00 480 241 80 40 10 120 0 971 881.958.41222.00-23.00 480 242 80 40 10 120 0 972 882.990.99923.00-24.00 467 160 80 40 10 120 0 877 795.912.418
Total Biaya 19.108.921.481
Penjadwalan Pembangkit dengan Merit Order
JamDaya untuk Tiap-tiap Unit Pembangkit (MW) Daya Total
(MW)Biaya Total
(Rp)1 2 3 4 5 6 700.00-01.00 480 318 0 0 0 0 0 798 432.794.76801.00-02.00 480 270 0 0 0 0 0 750 382.991.57702.00-03.00 480 273 0 0 0 0 0 753 386.097.87403.00-04.00 480 271 0 0 0 0 0 751 384.026.91404.00-05.00 480 269 0 0 0 0 0 749 381.956.33405.00-06.00 480 264 0 0 0 0 0 744 376.781.54306.00-07.00 480 272 0 0 0 0 0 752 385.062.34707.00-08.00 480 267 0 0 0 0 0 747 379.886.13308.00-09.00 480 400 139 0 0 0 0 1019 752.551.66909.00-10.00 480 400 134 0 0 0 0 1014 678.149.54710.00-11.00 480 400 198 0 0 0 0 1078 752.576.19211.00-12.00 480 400 141 0 0 0 0 1021 686.273.10912.00-13.00 480 400 145 0 0 0 0 1025 690.917.00313.00-14.00 480 400 200 0 0 170 0 1250 1.290.651.89814.00-15.00 480 400 200 0 0 224 0 1304 1.366.206.50715.00-16.00 480 400 200 0 0 192 0 1272 1.280.867.44216.00-17.00 480 400 200 0 0 131 0 1211 1.118.264.60617.00-18.00 480 400 200 0 0 120 0 1303 1.363.616.67818.00-19.00 480 400 200 0 0 226 0 1306 1.371.559.05619.00-20.00 480 400 200 0 0 214 0 1294 1.339.621.11020.00-21.00 480 400 95 0 0 120 0 1095 967.084.90421.00-22.00 480 291 80 0 0 120 0 971 836.122.67022.00-23.00 480 292 80 0 0 120 0 972 837.151.46323.00-24.00 480 197 80 0 0 120 0 877 739.005.699
Total Biaya 19.180.217.056
Penjadwalan Pembangkit dengan Brute Force
0.00
200000000.00
400000000.00
600000000.00
800000000.00
1000000000.00
1200000000.00
1400000000.00
1600000000.00
1800000000.00
Real System
Merit Order
Brute Force
Grafik Perbandingan Biaya Produksi Tiap Jam
Perbandingan Total Biaya
Metode Total BiayaReal System 21.614.212.905Brute Force 19.180.217.056Merit Order 19.108.921.481
KESIMPULAN1. Kombinasi pembangkit yang digunakan metode merit order lebih sedikit dengan
mengurutkan operasional pembangkit dari pembangkit yang termurah sampai pembangkityang termahal, sehingga proses perhitungan lebih cepat.
2. Kombinasi merit order akan menghasilkan biaya produksi pembangkitan paling murahpada saat unit dibebani mendekati daya maksimumnya, karena penyusunan daftar meritorder berdasarkan harga produksi rata-rata setiap unit saat daya maksimum.
3. Total biaya produksi pada real system selama satu hari sebesar Rp21.614.212.905, untuktotal biaya produksi yang di hasilkan metode merit order sebesar Rp19.108.921.481, sedangkan metode brute force menghasilkan total biaya produksi sebesarRp 19.180.217.056. Dengan metode merit order mampu menghasilkan solusi yang lebihoptimal dibandingkan dengan real system dan metode brute force. Metode merit ordermampu menghemat biaya produksi sebesar Rp 2.505.291.424,- atau 11.59% dibandingkandengan real system, jika dibandingkan dengan metode brute force mampu menghemat biayapembangkitan sebesar Rp 71.295.574,- atau 0.37%
DAFTAR PUSTAKA
1. Saadat Hadi, “Power System Analysis”, McGrowHill Companies, Singapura 19992. Allen J.W. dan Bruce F.W., “Power Generation, Operation and Control”, John Willey & Sons
Inc, America, 19963. Murty P.S.R., “Operation and Control in Power System”, BS Publication, Berlin, 20084. Zhu Jizhong, “Optimization of Power System Operation”, IEEE press series on Power
Engineering, OPSO, John Willey & Sons Inc, America, 20095. Penangsang Ontoseno, “Diktat Kuliah Pengoperasian Optimum Sistem Tenaga”, Jurusan Teknik
ELektro ITS.6. Ongsakul W., “Real-Time Economic Dispatch Using Merit Order Loading for Linear Decreasing and
Staircase Incremental Cost Functions”, ElectricPower Systems Research, 19997. Dieu VN, Ongsakul W., “Enhanced merit order and augmented Lagrange Hopfield network for unit
commitment”, Proceedings of the 15th power systems computation conference,20058. G. B. Sheble, “Real-Time Economic Dispatch and Reserve Allocation Using Merit Order Loading and
Linear Programming Rules”, IEEE Transactions on Power Systems, 1989