PAKET INFORMASI TERSELEKSI
ENERGI Seri: Listrik Tenaga Air
S
alah satu alasan kenapa masih rendahnya jumlah dan mutu karya ilmiah Indonesia adalah karena kesulitan mendapatkan literatur ilmiah sebagai sumber informasi.Kesulitan mendapatkan literatur terjadi karena masih banyak pengguna informasi yang tidak tahu kemana harus mencari dan bagaimana cara mendapatkan literatur yang mereka butuhkan. Sebagai salah satu solusi dari permasalahan tersebut adalah diadakan layanan informasi berupa Paket Diseminasi Informasi Terseleksi (PDIT). Paket Diseminasi Informasi Terseleksi (PDIT) adalah salah satu layanan informasi ilmiah yang disediakan bagi peminat sesuai dengan kebutuhan informasi untuk semua bidang ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) dalam berbagai topik yang dikemas dalam bentuk kumpulan artikel dan menggunakan sumber informasi dari berbagai jurnal ilmiah Indonesia. Paket Diseminasi Informasi Terseleksi (PDIT) ini bertujuan untuk memudahkan dan mempercepat akses informasi sesuai dengan kebutuhan informasi para pengguna yang dapat digunakan untuk keperluan pendidikan, penelitian, pelaksanaan pemerintahan, bisnis, dan kepentingan masyarakat umum lainnya. Sumber-sumber informasi yang tercakup dalam Paket Diseminasi Informasi Terseleksi (PDIT) adalah sumber-sumber informasi ilmiah yang dapat dipertanggungjawabkan karena berasal dari artikel (full text) jurnal ilmiah Indonesia dilengkapi dengan cantuman bibliografi beserta abstrak.
DAFTAR ISI ANALISA KEKUATAN POROS VERTIKAL AKIBAT BEBAN STATIK: STUDI KASUS: POROS VERTIKAL PLTA MUSI KEPAHIANG, BENGKULU
Dedi Suryadi;Aminul Yahya Siregar Teknomekanik : jurnal teknik mesin. Vol. 1. No. 2, 2009; 146-158 Abstrak: -
i
Pilih/klik judul untuk melihat full text
DAMPAK PEMBANGUNAN ACCESS ROAD PLTA RENUN TERHADAP ASPEK SOSIAL EKONOMI MASYARAKAT DESA HULU KECAMATAN PARBULUAN DAN KECAMATAN SUMBUL KABUPATEN DAIRI PROPINSI SUMATERA UTARA
Sahat Jurnal ilmiah abdi ilmu. Vol. 3, No. 1, 2010: 283-286 Abstrak: -
ANALISIS PENGIRIMAN TEGANGAN 500 KV DARI PLTA SAGULING KE PLTU SURALAYA PADA SAAT PEMULIHAN SISTEM
Anung ;Muh. Nur Rahman Jaya Jurnal isu teknologi STT Mandala. Vol. 1, No. 1, 2008: 45-56 Abstrak: -
ANALISIS PENGUATAN GENERATOR SINKRON DI PLTA SUTAMI DENGAN SISTEM MAGNETIK AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR (AVR)
Winarno Asmad Jurnal eltek. Vol. 6, No. 1, 2008: 44-53 Abstrak: -
FAKTOR-FAKTOR DARI CURAH HUJAN SEBAGAI PENENTU DALAM MENETAPKAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR PADA SUATU SUNGAI
Irawa Kesuma Ukhuwah : majalah ilmiah. Vol. 4, No. 2, 2009: 107-113 Abstrak: Pembangunan PLTA diharapkan dapat memberikan pelayanan yang seoptimal mungkin kepada masyarakat khususnya dan kepada pihak pengguna lainnya seperti pabrik, sesuai dengan fungsi dan kegunaannya masing-masing. Metooe yang dilakukan dengan studi kepustakaan, pengambilah data yang merupakan data sekunder dan pengamatan kondisi hidrologi. Data-data curah hujan yang diambil di lapangan sangatlah akurat dan panggah untuk memberikan masukan yang ideal untuk proyek tersebut.
DAFTAR ISI GENERATOR LISTRIK 100 WATT PUTARAN RENDAH UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR DAN ANGIN MIKRO : DESAIN, PERENCANAAN DAN PEMBUATAN
Diding Suhardi Gamma : jurnal penelitian eksakta. Vol. 5, No. 2, 2010: 98-104 Abstrak: -
KAJIAN AKTIVITAS EKONOMI MASYARAKAT TERHADAP KELESTARIAN LINGKUNGAN CATCHMENT AREA PLTA KOTO PANJANG - KABUPATEN KAMPAR
Aras Mulyadi; Imam Deisy Mustiono Jurnal ilmu lingkungan. Vol. 4, No. 1, 2010: 54-62 Abstract : This study aims to identify and analyze the condition of land cover in the area of hydropower catchment Koto Panjang area based on landsat image analysis in 2001 and 2008, knowing the economic activity undertaken by people who lived in the area of hydropower catchment Koto Panjang area and its influence on the preservation of the area catchment hydroelectric Koto Panjang. The method used in this study is to survey, which collected data consists of primary data and secondary data. Primary data were obtained from interviews and observations made on society and the natural conditions in the village sample (Ranah Sungkai, Koto Tuo, Tabing), while secondary data obtained from the results of the study and documentation of various papers and official reports from various related agencies. Based on analysis of landsat imagery in 2001 and in 2008, it is known that in the area of hydropower catchment Koto Panjang area there are 12 land cover types, namely primary upland forest, secondary upland forests, scrub/shrub, shrub/scrub wetlands, vegetation young orderly,
vegetation the old order, settlement, plantation, dry land farming, dry land farming mixed with shrubs, open ground, and the water body itself. The forest area is an area that experienced the largest reduction of 15.55%. Meanwhile, scrub the area is an area that experienced the largest increase of 11.47%. Economic activities undertaken by the public within the area of hydropower catchment Koto Panjang area mostly gardening. Cultivated plantations dominated by rubber and oil palm plantations. Palm oil plantations started a trend by the public since the year 2004/2005 because it thinks the oil palm plantation is more profitable than rubber. While the rubber plant in general they earn less attention to the rules of conservation of soil and water, where most of the terracing was not conducted on lands mostly ride a bicycle. In addition they earn rubber monoculture is still, there is no innovation to be done hetero culture or aggro forestry patterns that are economically and ecologically more favorable course.
KAJIAN PENJADWALAN PLTA POMPA DENGAN METODE GRADIENT PADA SISTEM TENAGA LISTRIK
Abdul Multi Jurnal rekayasa teknologi. Vol. 4, No. 1, 2011: 25-30 Abstrak: -
DAFTAR ISI KAJIAN POTENSI ALIRAN SUNGAI URUMUKA UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
Sudarmanto Prokons : jurnal teknik sipil. Vol. 4, No. 1, 2010: 47-60 Abstrak: Kebutuhan listrik untuk kepentingan penduduk, dan industri di Kabupaten Mimika masih jauh dari cukup, maka Pemerintah Daerah Propinsi Papua berupaya untuk memenuhinya. Oleh sebab itu tulisan ini membahas suatu kajian pemanfaatan debit sungai sebagai sumberdaya energi untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Studi kasus yang ditinjau adalah Sungai Urumuka yang terletak di Kabupaten Mimika, Propinsi Papua. Pembangkit listrik di atas diharapkan dapat dibangun oleh Dinas Pertambangan dan Energi Propinsi Papua untuk memperoleh kapasitas daya terpasang sebesar 400 mW dengan memanfaatkan debit Sungai Urumuka. Berdasarkan data topografi dan hidrologi telah dipilih lokasi intake dam dengan Full Service Water Level pada elevasi 380.0 m dan power house dengan tail race water level pada elevasi 52.0 m, sehingga didapat beda tinggi statis 330 m. Debit Sungai Urumuka hasil transformasi dari curah hujan harian yang dianalisa dengan menggunakan software HEC-HMS (Hydrologic Modelling System) didapat kurva durasi aliran Sungai Urumuka dan diperoleh besarnya debit-debit andalan 90 % sebesar 150 m3/det. Berdasarkan laporan ini debit Sungai Urumuka dapat membangkitkan energi listrik sebesar 408 mW atau energi pertahun 3,577,662,840 kWh.
KEUNTUNGAN DAN KENDALA DALAM PENGEMBANGAN PLTA UNTUK MENGATASI KRISIS ENERGI
Wisana Buletin Daha. Vol. -, No. 45, 2010: 37-43 Abstrak: -
MODEL PENGELOLAAN HUTAN CATCHMENT AREA PLTA KAREBBE DI LUWU TIMUR
Supratman Jurnal hutan dan masyarakat. Vol. 4, No. 3, 2009: 124-136 Abstrak: -
OPTIMALISASI JANGKA MENENGAH PLTA MEMPERHATIKAN KETERSEDIAAN AIR MENGGUNAKAN LINEAR PROGRAMMING
Winasis;Hari Prasetijo;Giri Angga Setia Jurnal nasional teknik elektro dan teknologi informasi : JNTETI. Vol. 3, No. 2, 2014: 152-156 Abstrak: -
OPTIMISASI PENJADWALAN LISTRIK TENAGA AIR MENGGUNAKAN INTEGER PROGRAMMING
Gatot Joelianto Jurnal eltek. Vol. 4, No. 1, 2006: 1-7 Abstrak: -
DAFTAR ISI PEMBANGUNAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR “SOLUSI PENINGKATAN KETERSEDIAAN DAN KEANDALAN PASOKAN TENAGA LISTRIK YANG TERJANGKAU DAN RAMAH LINGKUNGAN
Moch. Agung Nugroho Majalah ilmiah kilat : kajian ilmu dan teknologi. Vol. 1, No. 1, 2011: 23-24 Abstrak: -
PEMILIHAN ALTERNATIF POTENSI SUMBERDAYA AIR DI WILAYAH DAS BERANTAS DI KEMBANGKAN MENJADI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR(PLTA)
Miftahul Arifin; Rahman Darmawan Jurnal spectra. Vol. 8, No. 16, 2010: 64-75
Abstrak: Kebutuhan akan energi listrik yang semakin meningkat, terutama sumber energi ramah lingkungan, mengharuskan adanya pemikiran untuk lebih banyak mengembangkan potensi sumberdaya air menjadi pembangkit listrik. Banyak potensi sumberdaya air yang ada dan salah satunya menyebar di DAS Brantas, antara lain PLTM Menturus, PLTM Jatimlerek, dan PLTM Lesti 3. Berdasarkan nilai-nilai indikator kelayakan, alternatif pembangkit listrik tenaga air PLTM Menturus, PLTM Jatimlerek, dan PLTM Lesti 3 berpotensi (layak) untuk dilaksanakan. Nilai-nilai indikator kelayakan masing-masing rencana pembangkit adalah: (1) PLTA Menturus: NPV = 16.101.825.602, BCR = 1.264, IRR = 15.071 dan PBP = 16 tahun; (2) PLTA Jatimlerek: NPV = 18.978.241.213, BCR = 1.258, IRR = 15.000 dan PBP = 17; serta (3) PLTA Lesti 3: NPV = 22.512.507.188, BCR = 1.237, IRR = 14.767 dan PBP = 17. Dari analisis pemilihan alternatif untuk menentukan salah satu alternatif yang akan dilaksanakan dengan metode NPV, BCR, IRR dan PBP, maka
PLTM Lesti 3 ditentukan sebagai alternatif terpilih karena memiliki nilai kelayakan ekonomi yang paling optimum.
PENGENDALIAN FREKUENSI DAN TEGANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR MENGGUNAKAN UMPAN BALIK OPTIMAL LINEAR QUADRATIC REGULATOR
Hermanto; Subuh Isnur Haryudo; Iradiratu Diah P.k Jurnal sain dan teknologi. Vol. 4, No. 2, 2006: 59-63 Abstrak: -
PENGUJIAN DAYA HANTAR LISTRIK AIR TANAH DI SEKITAR TEMPAT PEMBUANGAN AKHIR GUNUNG TUGEL KABUPATEN BANYUMAS MENGGUNAKAN PRINSIP JEMBATAN WHEATSTONE
Sehah; Wahyu Tri Cahyanto Molekul : jurnal ilmiah kimia. Vol. 4, No. 1, 2009: 39-47 Abstrak:-
PEREKAYASAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR UNTUK PENYEDIAAN LISTRIK SKALA KECIL 100 WATT
Tito Shantika ; Liman Hartawan ; Riduan Sagala ; Ramdan Ramfani Jurnal riset industry. Vol. 7, No. 2, 2013: 137-146 Abstrak: -
DAFTAR ISI PERKEMBANGAN PEMBINAAN LINGKUNGAN HIDUP KEMASYARAKATAN PASCA PEMBANGUNAN PLTA KOTO PANJANG DAN DAMPAKNYA DI KABUPATEN KAMPAR DALAM PERSPEKTIF HUKUM LINGKUNGAN
Aliar Jurnal hukum respublica. Vol. 3, No. 2, 2004: 246-260 Abstrak: -
PERUBAHAN PENGGUNAAN LAHAN DAN KELESTARIAN PRODUKSI PLTA WAY BESAI DI PROVINSI LAMPUNG
Bambang Soeharto; Cecep Kusmana;Dudung Darusman;Didik Suharjito Jurnal penelitian hutan tanaman. Vol. 9, No. 1, 2012: 25-34 Abstrak: Alih guna lahan hutan menjadi sistem penggunaan lainnya akan menimbulkan masalah terhadap suplai air sebagai fungsi penyedia jasa lingkungan secara kuantitas maupun kualitas Skenario perubahan penggunaan lahan juga dikuantifikasikan untuk mengetahui komposisi penggunaan lahan di Sumberjaya yang memberikan pendapatan maksimum bagi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Total PLTA di Kecamatan Sumberjaya, Kabupaten Lampung Barat, Provinsi Lampung dipengaruhi oleh komposisi penggunaan lahan. Simulasi didasarkan pada skenario perubahan penggunaan lahan (skenario 1: 13% monokultur; skenario 2: 61% agroforestri berbasis kopi; skenario 3: 23% hutan; skenario 4: 30% hutan dan skenario 5: 84% hutan) untuk memprediksi total pendapatan PLTA yang berkelanjutan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa total pendapatan PLTA yang memberikan keberlanjutan terjadi ketika 61% total area ditutupi oleh agroforestry berbasis kopi dan total pendapatan terendah terjadi ketika total areal ditutupi 84% hutan. Sebaliknya penghutanan
seluruh areal di Kecamatan Sumberjaya kecuali lahan padi, hortikultur dan perumahan akan menurunkan total pendapatan PLTAsebesar 13,5%.
PROSES INOVASI TEKNOLOGI PEMANFAATAN TENAGA AIR UNTUK PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK: BIDANG ENERGI KETENAGA LISTRIKAN
Tri Agus Murwanto Berita ilmu pengetahuan dan teknologi. Vol. 47, No. 1, 2009: 27-32 Abstract: The increase of world-crude-oil price has caused on the national energy declining and has the impact on the economic life order, therefore, the efforts to develop non fuel electric power plants are needed including the use of water power energy which has not fully exploited yet up to the percent. It is hoped the institute of research and development could give its contribution through its innovation to solve such problem. However, the institute of research and development has not yet been able to do more. Its because the condition of human resources, devices, infrastructure, finds as well as the system of the organization owned by the institute of research and development has not yet been able to give a direction to solve the problems. It resulted in that the outputs of the institute of the research and development is not satisfied yet.
DAFTAR ISI RANCANG BANGUN KONTROLER TEGANGAN ANALOG UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA) DENGAN GENERATOR SINKRON 3 FASA KAPASITAS 9 MVA
Estiko Rijanto Inkom : jurnal informatika, sistem kendali dan computer. Vol. 3, No. 1-2, 2009: 76-89 Abstrak: Beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) di Indonesia yang telah dioperasikan lebih dari dua dekade masih memakai teknologi analog untuk kontroler tegangannya yang diimpor dari luar negeri. Berhentinya produksi kontroler tegangan analog tersebut di luar negeri mengancam kesinambungan operasi PLTA yang bersangkutan. Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang bangun sebuah unit kontroler tegangan otomatik menggunakan rangkaian elektronik analog untuk sistem eksitasi statik pada pembangkit listrik generator sinkron 3 fasa berkapasitas 9MVA Kontroler ini tersusun oleh beberapa modul utama yaitu: (a) pengeset tegangan referensi, (b) pendeteksi tegangan generator, (c) regulator tegangan, (d) penguat penyesuai, dan (e) regulator sudut pulsa penyalaan jembatan thyristor gelombang penuh. Unit kontroler tegangan analog hasil rancang bangun pada penelitian ini telah diujicoba pada eksperimen simulasi dan dapat bekerja dengan baik memenuhi spesifikasi.
RANCANG BANGUN MODUL PENGKONDISI SINYAL DAN ANTAR MUKA UNTUK KONTROLER TEGANGAN DIJITAL PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA)
Estiko Rijanto Inkom : jurnal informatika, sistem kendali dan computer. Vol. 3, No. 1-2, 2009: 76-89 Abstrak: Beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) di
Indonesia yang telah dioperasikan lebih dari dua dekade masih memakai teknologi analog untuk kontroler tegangannya yang diimpor dari luar negeri. Berhentinya produksi kontroler tegangan analog tersebut di luar negeri mengancam kesinambungan operasi PLTA yang bersangkutan. Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang bangun sebuah unit kontroler tegangan otomatik menggunakan rangkaian elektronik analog untuk sistem eksitasi statik pada pembangkit listrik generator sinkron 3 fasa berkapasitas 9MVA Kontroler ini tersusun oleh beberapa modul utama yaitu: (a) pengeset tegangan referensi, (b) pendeteksi tegangan generator, (c) regulator tegangan, (d) penguat penyesuai, dan (e) regulator sudut pulsa penyalaan jembatan thyristor gelombang penuh. Unit kontroler tegangan analog hasil rancang bangun pada penelitian ini telah diujicoba pada eksperimen simulasi dan dapat bekerja dengan baik memenuhi spesifikasi.
RANCANG BANGUN REGULATOR TEGANGAN MANUAL DENGAN FITUR INTERLOCK UNTUK PLTA KAPASITAS 9MVA
Estiko Rijanto Ketenagalistrikan dan energi terbarukan. Vol. 11, No. 1, 2012: 11-26 Abstrak: -
STUDI ANALISIS MANAGEMENT KONSTRUKSI : KASUS DAERAH PLTA CIRATA
Firdaus Chairuddin Hipotesis : jurnal ilmu pengetahuan. Vol. 2, No. 2, 2010: 159-170 Abstrak: -
DAFTAR ISI STUDI INTRUSI AIR LAUT DENGAN PENGUKURAN KONDUKTIVITAS LISTRIK AIR SUMUR DI KECAMATAN SIBOLGA KABUPATEN TAPANULI TENGAH
Mester Sitepu Jurnal teknologi proses. Vol. 7, No. 2, 2008: 133-140 Abstrak: Telah dilakukan studi intrusi air laut ke dalam sumur dengan pengukuran konduktivitas listrik air sumur. Tujuan studi adalah untuk mengetahui sampai sejauh mana penyebaran air laut akibat penyedotan air bawah tanah oleh manusia untuk keperluan sehari-hari. Penelitian ini pada dasarnya bersifat membandingkan antara hasil analisa statistik dengan hasil surfer (menggunakan peta kontur). Data diambil dari hasil penelitian sebelumnya. Dalam penelitian ini digunakan data dari Mides (2005). Hasil analisa secara statistik diperoleh bahwa variabel yang paling berperan dalam menentukan konduktivitas listrik adalah jarak sumur dari garis pantai, dan seterusnya variabel inilah yang paling berperan dalam intrusi air laut. Adapun hasil analisa menggunakan peta kontur kelihatan bahwa sebaran konduktivitas listrik dan kandungan klorida air tanah berkurang dengan semakin jauhnya titik pengukuran dari garis pantai.
Jurnal ELTEK, Volume 06 Nomor 01, April 2007 ISSN 1693-4024
ANALISIS PENGUATAN GENERATOR SINKRON DI PLTA SUTAMI DENGAN SISTEM MAGNETIK AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR (AVR) Winarno Asmad*) Abstrak Permasalahan utama pada sistem pembangkit adalah seringnya mengalami fluktuasi tegangan pada terminal generator sinkron yang diakibatkan oleh beban, baik saat penyambungan maupun pemutusan beban. Kondisi yang demikian ini harus di kontrol untuk menstabilkan tegangan generator pada tegangan yang di kehendaki sehingga tidak keluar dari range tegangan yaitu batas maksimum dan minimum yang diijinkan serta memperbaiki perubahan – perubahan Power Faktor (cos φ) dalam batas tertentu. Tujuan analisis adalah mengkaji kestabilan tegangan pada sisi terminal generator apabila di kontrol dengan sistem Automatic Voltage Regulator (AVR). Metode yang digunakan adalah analisis pengaruh pengaturan arus penguatan terhadap tegangan pada terminal generator dalam keadaan berbeban. Hasil kajian analisis menunjukan bahwa pengaruh perubahan tegangan penguatan, akan menstabilkan tegangan pada terminal generator, dengan faktor daya (cos φ = 0, 89 ). Kata kunci : generator, sinkron, AVR, rotor, stator dan penguatan. Abstract The main problems of the electric power station is the frequency of voltage fluctuation at sinchronouse terminal generator which result by loads, when connecting and disconnecting the load occur. This condition must be controlled to stabilize the voltage generator at the voltage allowed, so it is in the limit of the voltage range that is maximum and minimum range allowed, and improved the changes of Power Factor (cos φ) in the certain limit. The purpose of analysis is to investigate the voltage stability at the side of sinchronouse terminal generator with AVR system The method used is analysis the impact of amplification current regulation toward the voltage to the terminal generator on loading conditions, The result of analysis show that the effect of amplification voltage regulation will stabilize the voltage terminal generator with the power factor (cos φ) of 0,89. Keywords : generators, sinchronous, AVR, rotor, stator and amplification.
1. PENDAHULUAN Pusat pembangkit tenaga listrik merupakan salah satu infrastruktur yang sangat vital, oleh karena itu meningkatnya pemakaian tenaga listrik adalah wajar dan hal ini harus di imbangi dengan penyediaan tenaga listrik yang memadai dan dapat diandalkan. Sudah barang tentu pada setiap pembangkit tenaga listrik akan mengalami perubahan–perubahan tegangan pada terminal generator yang disebabkan antara lain perubahan beban, penyambungan atau pemutusan beban. Kondisi yang demikian ini harus di kontrol untuk memantapkan tegangan generator pada tegangan yang dikehendaki sehingga tidak keluar dari range minimum yang telah diijikan serta untuk memperbaiki *)
perubahan – perubahan Power Faktor (cos φ) dalam batas tertentu. Perubahan tegangan terminal generator tersebut akan di kontrol oleh Automatic Voltage Regulator ( AVR ) untuk mengubah penguatan pada exciter sehingga akibat perubahan tegangan penguatan, tegangan terminal generator akan kembali pada keadaan normal. Masalah pada penulisan ini adalah mengkaji tentang : 1) Penguatan Generator Sinkron 39 MVA 2) Kesesuaian peralatan untuk penguatan (exciting) Generator Sinkron 39 MVA. 3) Pengaruh penguat generator Sinkron 39 MVA terhadap fluktuasi beban. Maksud dan tujuan kajian adalah untuk mengetahui dan cara mengatasi perubahan
Winarno Asmad. Dosen Program Studi Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang
44
Winarno Asmad, Analisis Penguatan Generator, Halaman 44 - 53 tegangan yang di hasilkan oleh generator utama akibat dari adanya perubahan beban. Sehingga dengan menggunakan AVR akan diperoleh tegangan yang kostan meskipun terjadi beban yang berubah-ubah. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Generator sinkron merupakan jenis generator arus bolak – balik tiga fasa, yang banyak dipakai pada saat sekarang mengingat generator ini dapat membangkitkan daya listrik yang besar dengan tegangan yang tinggi. Dengan demikian rugi – rugi yang hilang menjadi lebih kecil, sehingga dari segi teknis dan ekonomis hal ini merupakan suatu keuntungan. Generator sinkron mempunyai kumparan jangkar pada stator dan kumparan medan pada rotor. Kumparan atau belitan medan berfungsi untuk menghasilkan medan magnit utama yang pada umumnya terdapat pada rotor, bentuk belitannya merupakan konsentrasi. Pada generator serempak/sinkron, terdapat dua macam medan magnit yaitu ( Eugene C. Lister, 1988: 198) : 1). Medan Magnit Utama ( Φm ) 2). Medan Magnit Jangkar ( Φa ) Medan magnit Utama Φm akan menginduksikan dalam belitan jangkar suatu gaya gerak listrik (GGL) sebesar Em yang akan mengalirkan arus I pada belitan jangkar untuk ke beban generator. Arus Induksi I akan membangkitkan medan magnet jangkar Φa, dan medan magnet jangkar akan menghasilkan Gaya Gerak Listrik jangkar Ea, flux medan utama Φm dan flux jangkar Φa menjumlah secara vector menghasilkan flux total Φt. Gaya Gerak Listrik Em dan Gaya Gerak Listrik Ea menghasilkan Gaya Gerak Listrik Total E pada terminal keluaran. 2.2. Klasifikasi Generator Berdasarkan arah porosnya, generator yang di pergunakan pada pembangkit listrik Hidro, susunan poros generator tersebut dapat di bagi dalam dua kelompok yaitu ( Abdul Kadir, 1993 : 50-67): 1) poros datar ( Horizontal ) 2) poros tegak ( Vertical ) Poros datar ( Horizontal ) dipakai untuk mesin-mesin yang berdaya kecil atau berkecepatan putar tinggi. Sedangkan kelompok poros tegak dipakai untuk mesin-
mesin yang berdaya tinggi dan berkecepatan putar rendah. Penggunaan kelompok poros tegak sangat baik dipakai pada generator turbin air, sebab hanya memerlukan luas ruangan yang kecil jika di bandingkan dengan kelompok poros datar. 2.3 Konstruksi Generator Sinkron Konstruksi generator arus bolak–balik mempunyai kumparan jangkar pada stator dan kumparan medan pada rotor. Kumparan jangkar generator pada prinsipnya sama dengan kumparan jangkar pada motor induksi, sedangkan kumparan medan generator sinkron berbentuk kutub sepatu atau dengan celah udara sama rata ( rotor silinder ) Konstruksi medan yang berputar dan jangkar yang diam (stator) menyederhanakan masalah isolasi generator arus bolak-balik, karena tegangan yang biasanya dibangkitkan adalah setinggi mungkin, maka tegangan tinggi ini tidak mungkin dikeluarkan melalui cincin geser tetapi dapat dikeluarkan langsung ke peralatan penghubung dan pembagi melalui kawat berisolasi dari belitan jangkar yang diam (stator). Konstruksi ini juga mempunyai keuntungan mekanis, yaitu getaran belitan jangkar berkurang. Medan yang berputar dicatu dengan arus searah yang diberikan melalui sekat dan cincin geser (slip ring) atau melalui hubungan kabel langsung antara medan dan penyearah yang berputar jika di gunakan sistem exsitasi tanpa sikat. (Arismunandar, 1997: 132) 2.3.1. Stator Stator adalah bagian dari generator sinkron yang tidak bergerak dan terdiri dari kumparan jangkar, kumparan ini terbuat dari baja silicon dan dilapisi dengan kertas prespan dan asbes. Pada keliling bagian dalam dari stator terdapat alur-alur di mana untuk tempat memasukkan kumparan jangkar tersebut Untuk pembatas diantara alur-alur tersebut dipakai lempeng baja buatan. Alur– alur berfungsi untuk tempat mengikat gulungan jangkar yang mana strukturnya di tahan dalam sebuah gander yang bahannya dari besi tuang atau baja. Jadi fungsi stator adalah sebagai tempat belitan / kumparan jangkar yaitu bagian yang menghasilkan Gaya Gerak Listrik ( GGL) pada generator. Pada stator ini terdapat belitan kawat tembaga berisolasi yang ditempatkan pada alur yang akan menghasilkan tegangan tiga
45
Jurnal ELTEK, Volume 06 Nomor 01, April 2007 ISSN 1693-4024 fasa, di mana perbedaan sudut adalah 120 ° belitan tiga fasa ini dihubungkan bintang (Y) dengan titik nol dihubungkan ke elektroda pentanahan (Theodore Wildi,1993: 134)
Gambar 1.
Stator Generator Sinkron Poros Tegak*)
*) Foto 2.3.2. Rotor Rotor adalah bagian dari generator sinkron yang berputar. Pada rotor terdapat kumparan medan yang dapat berbentuk: kutub sepatu (salient), atau celah udara sama rata (rotor silinder). Rotor kutub sepatu atau kutub menonjol digunakan pada generator yang mempunyai kecepatan rendah. Kutub ini dibuat dari lapisan baja tipis yang diikat bersama dan di pasang pada rotor. Pada permukaan kutub biasanya di lengkapi dengan alur untuk belitan tambahan yang fungsinya mencegah hunting ketika beban turun dengan mendadak. Pemakaian generator kutub menonjol yaitu : 1) Berdiameter yang besar dengan panjang poros sedang 2) Dipergunakan pada generator dengan penggerak turbin air atau mesin diesel
Gambar 2. Rotor Generator kutub menonjol Poros Tegak*) *) Foto
46
Rotor silinder digunakan pada generator yang mempunyai kecepatan tinggi, seperti pada turbin uap sebagai penggerak mula, maka rotor di buat dengan diameter yang kecil dengan poros panjang, sehingga umumnya rotor ini hanya mempunyai dua atau empat kutub. Pada rotor kutub silinder sebagai berikut: 1) Mempunyai diameter kecil dan poros yang panjang 2) Kecepatan putar antara 1000 rpm sampai 3000 rpm
Gambar 3. Rotor Silinder Generator Sinkron*) *) Zuhal , 1991 : 91 2.4. Data Teknis Generator Sinkron 3 Fasa di PLTA Sutami 1) Pabrik : Toshiba Japan 2) Type : SemiUmbrella 3) Daya : 39.000 Kva 4) Tegangan : 11 Kv 5) Frekuensi : 50 Hz 6) Putaran : 250 Rpm 7) Phasa :3 8) Power Factor : 0.9 9) Jumlah Kutub : 24 10) Arus : 2.047 A 11) Jumlah : 3 unit 12) Rating : Continous 13) Ambient Temperatur : 40 ° C 14) Armature Temperatur : 75° C 15) Field Amper : 720 A 16) Field Temperatur Rise : 75° C 17) Field Ampere : 720 A 18) Field Temperature Rise : 75° C 19) Excitation Voltage : 220 Volt 20) Kelas Isolator Stator : B 21) Kelas Isolator Rotor :B 22) Standard Spesifikasi : JEC–114 (1964) Pada gambar 4 menunjukkan kurva karakteristik beban hasil pengujian generator sinkron dengan kondisi:
Winarno Asmad, Analisis Penguatan Generator, Halaman 44 - 53 1) Tanpa beban pada tegangan 11 kV, If = 462A 2) Hubung singkat dengan arus 2500A, If= 462A 3) Pada arus nominal 2047A, If = 382A. Tabel 1 memuat data operasi pembebanan PLTA SUTAMI.
Gambar 4. Kurva Karakteristik Generator Utama PLTA Sutami *) Toshiba Electric Co. LTD, Inspection report. Keterangan : OCC = Open Circuit Characteristic SCC = Short Circuit Characteristic Tabel 1. Data Pembebanan Unit Pembangkit Tanggal 15 Juni 2007 JAM
ARUS BEBAN
KV
WAR
WM
EXCITER
R(A)
S(A)
T(A)
V
A
0
1050
1100
1100
11
7,5
18
135
550
1
1080
1130
1130
11
9,5
18
135
550
2
1025
1180
1180
11
8,0
18
135
550
3
1050
1090
1180
11
9,5
18
130
540
4
1090
1040
1130
11
12,5
18
138
565
5
1180
1230
1220
11
6,5
18
141
570
6
1020
1070
1060
11
4,5
18
132
540
7
1000
1050
1050
11
7,5
18
122
510
8
1050
1090
1075
11
9,0
18
130
540
9
1075
1100
1100
135
550
11
8,5
18
10
1075
1100
1100
11
10,0
18
133
545
11
1140
1175
1175
11
6,5
18
145
580
12
1140
1090
1180
11
8,0
18
127
535
24
1140
1180
1180
11
10,0
18
195
585
*) SUMBER PLTA SUTAMI
2.5. Kerugian Tegangan Pada generator serempak, kerugian tegangan pada dasarnya di sebabkan oleh dua hal, yaitu (Lister, 1993 : 202): 1) Kerugian tegangan karena reaktansi bocor jangkar ( stator ) 2) Kerugian tegangan karena tahanan kumparan jangkar ( stator ) 3) Pengaruh magnetisasi arus jangkar (reaksi jangkar) 2.5.1 Penguatan Membangkitkan tenaga listrik generator membutuhkan arus penguat kutub pada rotor, seperti pada generator di PLTA Karangkates, hubungan antara: medan magnet, luas inti, panjang jalur medan, kumparan, dan arus listrik sebagai berikut (Abdul Kadir, 1993: 64) kerapatan medan: B = Φ . A Wb/m² (1) B = µ . N. I / 1 (2) N = banyak belitan I = arus listrik A = luas permukaan inti Φ = jumlah garis gaya ( flux ) l = panjang jalur µ = permeabilitas kemagnetan sedang tegangan dibangkitkan: E = c.n.Φ (3) c = konstanta mesin n = putaran sinkron (rpm) Besarnya ggl E ditentukan banyak garis gaya magnet sementara putaran generator tetap, dengan mengatur penguatan, akan sama dengan mengatur tegangan keluaran generator. Dengan demikian sistem penguatan generator pada suatu pembangkit tenaga listrik sangat penting artinya. 2.5.1. Sistem Penguatan Generator Sistem Penguatan adalah suatu sistem untuk menyalurkan arus searah (DC) ke belitan atau kumparan medan pada rotor generator utama. Sumber penguatan ini didapat dari Generator DC Shunt yang di pasang pada poros rotor generator utama yang mempunyai kecepatan putar yang sama antara generator utama dengan generator penguat. Sistem penguatan generator sinkron dapat di lakukan secara manual atau secara otomatis. Sehingga dalam keadaan operasi berbeban atau tanpa beban, tegangan terminal generator akan konstan. Sistem penguatan generator sinkron penguatan terpisah (Separate Excitation ) seperti di PLTA SUTAMI, generator penguat yang dipakai
47
Jurnal ELTEK, Volume 06 Nomor 01, April 2007 ISSN 1693-4024 sebagai penguatan generator utama, diperoleh generator DC Shunt sebagai menguatkan kutub magnet generator utama, setelah melalui sistem kendali agar tegangan keluaran stabil sesuai dengan nilai yang di kehendaki, maka exciter ini di lengkapi dengan suatu pengatur tegangan (Voltage Regulator) yang diatur secara otomatis (AVR) yang dipergunakan untuk kendali arus penguatan medan generator di PLTA SUTAMI adalah jenis Magnetik Amplifier Voltage Regulato tipe VCMP. 2.5.2. Pengatur Tegangan Otomatis (AVR) Menurut cara kerjanya di bedakan atas: 1) Jenis Kontinyu ( Continous duty ) : jenis ini dipakai untuk mengatur tegangan dalam batas variasi yang kecil dan tidak untuk harga tertentu. 2) Jenis terputus ( Intermittent duty ) : jenis ini dipakai untuk mengatur tegangan pada harga tertentu dan batas toleransi tertentu. 2.5.3. Penguat Tegangan Otomatis dengan Magnetik Amplifier Peralatan ini dimaksud untuk mengatasi perubahan tegangan di generator utama akibat adanya perubahan beban, sehingga dengan menggunakan alat ini diperoleh tegangan yang relatif konstan pada beban yang bervariasi. Peralatan ini bekerja atas dasar pengaturan terhadap tegangan medan generator secara otomatis. Bila setiap terjadi penambahan beban yang mengakibatkan turunnya tegangan terminal generator maka AVR akan menambah beban arus penguatan medan dari exciter sehingga tegangan generator akan naik sampai mencapai keadaan semula, demikian pula sebaliknya. Peralatan pengatur tegangan otomatis tipe Magnetik Amplifier ini di pergunakan di PLTA SUTAMI untuk mengatur penguatan tegangan generator utama karena peralatan mempunyai beberapa sifat teknis sebagai berikut (Toshiba): 1) Dapat mengontrol tegangan secara terus – menerus (kontinyu) serta kompak dalam bekerja. 2) Mempunyai kepekaan ( sensitivity ) yang tinggi dan dapat bekerja pada frekuensi yang berubah – ubah ( antara 80 % sampai 130 % dari frekuensi normal/ yang telah di tentukan). 3) Cepat dalam: mengolah isarat, memberi reaksi dan stabil dalam kerja.
48
4) Mempunyai komponen – komponen yang tetap dan mudah dalam pemeliharaan. 5) Terletak pada tempat yang mudah untuk dijangkau dan di periksa serta mudah dalam pengembaliannya. 3. PERANCANGAN SISTEM PENGUATAN GENERATOR SINKRON 3.1 Penguatan Generator Konsep penguatan intinya adalah menyalurkan arus DC ke belitan/kumparan medan pada rotor generator utama. Sumber penguatan diambil dari generator DC shunt yang dikopel pada poros rotor generator utama dengan kecepatan putar sama, baik dilakukan secara manual ataupun otomatis. Di PLTA SUTAMI, generator penguat dipakai sebagai penguatan pada generator utama. Kapasitas daya 175 kW, tegangan 220V. Untuk mengubah besar tegangan/ arus pada exiter dilengkapi dengan pengatur tegangan (regulator) dengan pengaturan secara otomatis (AVR), yang menggunakan jenis Magnetic Amplifier Voltage Regulator (tipe VCMP). Dan diagram rangkaian ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 5. Diagram VCMP dan Sistem Penguatan Generator 3.2. Pengatur Tegangan Otomatis (AVR) Inti dari rangkaian AVR dibagi menjadi tiga bagian : 1) Rangkaian pembanding Terdiri dari perata dan referensi, yang berfungsi sebagai penyearah sistem tiga-fasa melalui tahanan reostat Rh, dengan arus yang sebanding dengan tegangan generator. Dan diagram rangkaiannya ditunjukan dalam gambar 6.
Winarno Asmad, Analisis Penguatan Generator, Halaman 44 - 53 2) Rangkaian first stage magnetic amplifier Rangkaian penguat magnet tahap pertama berfungsi untuk menguatkan sinyal boosting / bucking yang diperoleh dari under exiter limit. dan merupakan sebuah Push Pull Magnetic Amplifier dengan kontrol stabiliser seperti diperlihatkan gambar 8 a) Rangkaian Perata
Gambar 8. Diagram Rangkaian Penguat Tingkat Pertama b) Karakteristik Perata Gambar 6. Rangkaian Perata*) *) TOSHIBA, Instruction for Alternating Current Generator Karangkates, Power Station.
a). Rangkaian
3) Rangkaian second stage magnetic amplifier Rangkaian penguat tahap dua ini diagram dan prinsip kerjanya adalah sama dengan tahap pertama, namun kontrol keluarannya jauh lebih besar sehingga menggunakan 4buah trafo besar yang digunakan untuk membedakan boosting / bucking dari nilai arusnya. 4. PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pembacaan Panel Pada saat unit pembangkit utama PLTA SUTAMI dioperasikan paralel (dengan spesifikasi teknis generator utama diberikan seperti pada bagian 2.4, seingga tegangan efektif sama dengan tegangan rating. Selanjutnya mengamati data yang dihasilkan pada pembacaan panel dalam tabel: 2. Tabel 2. Tegangan efektif pada Terminal Generator sebelum/sesudah Paralel SEBELUM PARALEL
b). Karakteristik Gambar 7. Diagram Rangkaian Pembanding*) *) TOSHIBA, Instruction for Alternating Current Generator Karangkates,Power Station.
SESUDAH PARALEL
NO
TEGANGAN GENERATOR (KV)
ARUS EXCITER (A)
TEGANGAN GENERATOR (KV)
ARUS ECXITER (A)
1
10,8
420
10,6
300
2
10,7
410
10,4
290
3
10,7
400
10,5
300
4
10,75
410
10,6
300
5
10,85
420
10,8
400
6
11
435
10,8
400
*) PLTA SUTAMI
49
Jurnal ELTEK, Volume 06 Nomor 01, April 2007 ISSN 1693-4024 4.2. Data Hasil Perhitungan Pembebanan Data pada operasi pembebanan tabel: 1 menunjukan bahwa pada jam 00.00 : IR = 1050 A, MVAR = 7,5; Is = 1100 A, MW = 18 dan IT = 1100 A, maka besarnya daya semu (MVA) adalah : MVA
=
MVAR 2 + MW 2
= (7,5 x106 ) 2 + (18.106 ) 2 = 19.500.000 VA ≈ 19,5 MVA Faktor daya (cos φ):
MW MVA 18 = = 0,92 lagging 19,5
cos φ =
=
3. (5520,017) 2 + (5097,665) 2
= 3 .7513,77 = 13014,236 V E = 13,014 kV Jadi beda tegangan absolut antara E dan VL akibat adanya reaktansi sinkron adalah : VH = E-VL = 13,014 - 10,39 = 2,324 Dengan: VH : tegangan absolut E : tegangan yang diinginkan oleh generator VL : tegangan terminal generator Besarnya sudut daya (φ), yaitu sudut antara E dan V dan dapat dihitung dengan memperhatikan gambar 9.
φ = arc cos 0,92 = 23,0730 Sin φ = 23,0730 = 0,391 Generator utama dihubungkan ke bintang, maka untuk beban simetri : IL = If = IR = IS = IT Karena dalam kenyataannya arus masingmasing fasa dari data tabel : 1 tidak sama, maka diambil harga pendekatan : IL = IF = (IR+IS+IT) / 3 =
1050 + 1100 + 1100 3
= 1083,33 A Sehingga tegangan terminal generator (line to line) dapat dihitung :
VL VL 3. cos ϕ + sin sϕ + IL. Xs 3 3
2
= 2
10392,3 10392,37 3. 0,92 + 0,391 + (1083,3.2,54) 3 3
50
V cos ϕ E
Maka besar sudut daya (δ) adalah :
= 10392,337 V ≈ 10,39 kV Dari karakteristik beban nol dan hubung singkat pada generator utama didapat reaktansi sinkron (Xs) sebesar : Xs = 2,54 ohm Sehingga besar tegangan yang diinduksikan generator (E) : 2
Dari gambar, besar sudut antara I dengan E adalah :
ϕ + δ = arccos
MVA VL = 3.IL 19,5.106 19,5.106 = = 3.1083,33 1876,38
E=
Gambar 9. Diagram Fasor pada Faktor Daya Tertinggal
2
V cos ϕ −δ E
ϕ = arccos
Dengan memasukkan hasil perhitungan, maka didapat :
10,39.0,92 0 − 23,07 13,014
δ = arccos
= 42,730 – 23,070 = 19,660
Dengan cara yang sama kondisi data yang lain dapat dihitung, dan hasilnya ditunjukkan pada tabel 3:
Winarno Asmad, Analisis Penguatan Generator, Halaman 44 - 53 Tabel 3. Data Hasil Perhitungan JAM
MVA
Cos 0
0 ()
I (A)
V (Kv)
E (KV)
V (KV)
d ()
0
19,50
0,92
23,07
1083
10,39
13,1
2,62
19,6
1
20,35
0,88
27,80
1113
10,55
13,2
2,96
18,7
2
19,69
0,91
23,91
1061
10,70
13,1
2,56
18,8
3
19,69
0,91
23,91
1073
10,59
13,4
2,6
19,1
4
20,35
0,88
27,80
1120
10,49
14,1
2,98
18,9
5
21,91
0,82
34,76
1210
10,45
12,8
3,7
17,9
6
19,14
0,94
19,87
1050
10,52
12,2
2,32
19,7
7
18,55
0,97
14,03
1033
10,36
13,1
1,92
21,1
8
19,50
0,92
22,61
1071
10,50
13,4
2,53
19,5
9
20,12
0,89
26,53
2,8
18,6
10
19,69
0,91
23,91
1091
10,41
13,6
2,67
19,6
11
20,83
0,86
30,21
1163
10,33
12,7
3,28
19,1
12
19,13
0,94
19,75
1070
10,32
13,1
2,38
20,4
24
20,59
0,87
29,04
1166
10,19
13,4
3,22
19,5
1091
10,64
13,1
*) HASIL PERHITUNGAN
ER =
Eg-1 Ek = 154 / 11 x 10,8 = 151,2 KV Eg-2 Ek = 154 / 11 x 10,6 = 148,4 KV Karena Eg adalah tegangan efektif terminal pada saat terminal di paralel, maka : Eg Ek = E bus bar E bus bar = 148,4 KV
148,4 − 151,2 x 100% 148,4
ER = - 1,89 %
dengan terjadinya perubahan tegangan tersebut, maka arus exciter juga akan berubah dengan selisih : ∆ If = fg -1 – Ifg-2 = 420 – 300 = 120 Ampere. catatan : Ifg-1= arus penguatan generator sebelum paralel Ifg-2 = arus penguatan generator sesudah paralel Dengan cara yang sama data lain dapat dihitung seperti rumus diatas dan hasilnya disajikan dalam tabel : 4. Tabel 4. Hasil Perhitungan NO
4.3 Analisis dan Pembahasan Tinjauan hasil operasi paralel tabel 2, nomer 1, tegangan efektif terminal generator (Eg-1) dipersiapkan sebesar = 10,8 KV. Arus penguatan (exciter) yang diperlukan untuk membangkitkan tegangan tersebut adalah Ifg1 = 420 Ampere. Saat operasi paralel berlangsung tegangan berangsur-angsur menyesuaikan dengan tegangan jala-jala PLN dan operasi paralel tercapai. Pada kondisi ini tegangan efektif terminal generator menjadi : Eg-2 = 10,6 KV dan arus exciter menjadi sebesar : Ifg-2 = 300 Amp. Apabila diekivalenkan ke sisi sekunder transformator, maka :
sehingga,
Dengan berpedoman pada tegangan efektif bus bar, maka pengaturan tegangan ini adalah:
Eg-1 EK
Eg-2 EK
ER
If
1
151,20
148,40
-1,89
120
2
149,80
145,60
-2,88
120
3
148,80
147,00
-1,90
100
4
150,50
148,40
-0,42
110
5
151,90
151,20
-0,46
20
6
154,00
151,20
-1,85
35
*) HASIL PERHITUNGAN
Data hasil perhitungan tabel 4 dapat dijelaskan sebagai berikut: 1) Untuk selisih harga arus penguatan yang sama tidak selalu dihasilkan tegangan yang sama. 2) Tegangan efektif pada sisi terminal generator yang dipersiapkan, relatif tidak selalu sama dengan tegangan jala-jala. 3) Tegangan keluaran pada sisi terminal generator relatif selalu menyesuaikan dengan tegangan jala-jala. Dengan demikian persaman (3) tidak sesuai untuk generator yang tersambung paralel sedang faktor daya akan dipengaruhi juga dan ditentukan oleh sistem jaringan. Generator setelah paralel akan terjadi pembagian beban dengan sitem jaringan, atau dengan generator lain, ketika terjadi penurunan arus penguat medan berarti beban generator tersebut menjadi ringan. Dari fasor diagram (gambar 9) nilai j I.Xs mengecil, agar tegangan V (pada terminal) sesuai tegangan
51
Jurnal ELTEK, Volume 06 Nomor 01, April 2007 ISSN 1693-4024 bus bar (148,4 kV) memerlukan arus medan yang lebih sedikit dari sebelumnya. j I.Xs sebagai besaran vector tentu mempunyai arah sesuai dengan sifat kondisi beban, ϕ sebagai sudut factor beban. Karenanya dengan arus beban yang sama untuk beban bersifat kapasitip pada proses reaksi jangkar akan memperkuat medan utama sebagai pembangkit tegangan terinduksi (gaya gerak listrik), sehingga tegangan terminal naik. Dari rangkaian perata sebagai pengamat tegangan keluaran generator pada rangkaian pembanding (3.2.1) yang linier, diinteraksikan dengan pengamat arus (pada rangkaian deferensiator) untuk mendapatkan nilai faktor daya yang menyatakan kondisi beban, dan atau tegangan keluaran generator, sebagai isarat masukan pada first stage magnetic amplifier yang bekerja berdasarkan dinamika medan magnit yakni dengan melakukan penjumlahan vektor magnetik yang terbangkit dari: arus rangkaian pembanding, isarat arus rangkain stabilizing circuit, dan sistem konverter full wave satu fasa. Keluaran dari proses tersebut dipakai sebagai kendali pada tingkatan berikutnya. Pada stabilizing circuit dapat ditambahkan beberapa masukan lagi sebagai peningkatan kinerja antara lain: 1) Pengendali langsung ke arus penguat medan utama dari sensor tegangan keluaran generator utama dengan menggunakan beberapa resistor sebagai tahanan seri a) Jenis vibrasi, resistor seri terkendali pakai rele b) Jenis instantaneous, dari pengamat tegangan setelah diproses dapat langsung langsung tergabung ke magnetic amp 1 2) Pengendali arus medan tersebut terangkai dengan servo rheostat model inti toroid dari pengamat pada governor di turbin air Kemudian sebagai masukan kendali di magnetic amplifier 2, hasil keluaran untuk mengatur arus medan (generator utama: nominal 720 A) yang membangkitkan tagangan stator melalui pengatur, kemudian langkah pengamatan tegangan keluaran pada rangkaian perata dan seterusnya. Dengan demikian terjadi system kontrol tertutup, yang fasilitas umpan balik dapat dikombinasi pada stabilizing circuit sampai tercapai kestabilan yang ditetapkan pada: tegangan, dan atau faktor daya.
52
Dari data teknis generator: Pabrik : Toshiba – Japan Type : Semi Umbrella Tegangan : 11 kV Daya : 39.000 kVA Frekuensi : 50 Hz (bab 2.4) Generator penguat medan: Type : SMP-26 Daya : 175 kW Tegangan : 220 V Penguat : Shunt Putaran : 250 rpm Jumlah kutub : 12 Arus : 796 A Jumlah : 3 unit Rating : Continous Ambient temperature : 40° C Amature Temp.Rise : 70° C Excitation Voltage : 220 V Kelas Isolasi Stator : B Kelas Isolasi Rotor : B Standard Spesifikasi : JEC – 54 ( 1965 ) Pada gambar 10, menunjukan kurva karakteristik beban hasil pengujian dari generator sinkron dengan kondisi: 1) Tanpa beban pada tegangan 11 kv , maka If = 462 A 2) Hubung singkat dengan arus 2500 A, maka If = 462 A 3) Arus nominal 2047 A, maka If = 382 A
Gambar 10. Kurva Karakteristik Beban Pengujian Pada medan generator shunt sebagai sumber arus medan generator utama (generator penguat; nominal 796 A), maka rasio untuk pengendalian tersebut 4,487 .10³ didapat kapasitas daya untuk penguat medan generator shunt adalah 0,785 kW. Bila diasumsikan tegangan nominal medan generator shunt 220V, berarti keluaran magnetic amplifier 2 sebagai pengendali pada medan generator shunt adalah 3,57 A.
Winarno Asmad, Analisis Penguatan Generator, Halaman 44 - 53 5. PENUTUP Dari hasil pembahasan dan analisis perhitungan pada sistem penguatan generator sinkron di PLTA SUTAMI yang menggunakan sistem AVR dapat diambil beberapa kesimpulan: 1) Tegangan pada terminal generator akan berubah akibat terjadinya reaksi jangkar pada belitan stator. 2) Dengan adanya beban yang berubah - ubah tegangan terminal generator akan ikut berubah, dan penguatan arusnya juga akan ikut berubah. Dengan demikian agar tegangan generator tetap konstan, maka arus penguatannya (exciter) diatur. 3) Data hasil perhitungan tabel 4 dapat disimpulkan, bahwa : a) Untuk selisih harga arus penguatan yang sama tidak selalu dihasilkan tegangan yang sama b) Tegangan efektif pada sisi terminal generator yang dipersiapkan, relatif tidak selalu sama dengan tegangan jalajala. c) Tegangan keluaran pada sisi terminal generator relatif selalu menyesuaikan dengan tegangan jala-jala. 4) Dengan menggunakan sistem AVR perubah-an tegangan generator yang terjadi akibat adanya perubahan beban dapat diatasi dengan perolehan tegangan yang relatif konstan pada beban yang berubah-ubah (tabel 3), sementara arus nominal dipenguat medan shunt yang di kendalikan AVR adalah 3,57 A melalui magnetic amp-2 dengan asumsi bahwa tegangan kerja nominal 220 V
5) Faktor Daya rata-rata hasil perhitungan tabel: 3 diperoleh dengan cos φ = 0,89, dengan rincian setiap interval waktu berada antara cos ϕ = 0,83 dan cos ϕ = 0.92 Agar didapat obyek pembahasan yang tepat sebagai pertimbangannya bahwa generator tersebut terangkai dengan sistem jaringan, sehingga tegangan bus bar, dan faktor daya, salah satu dapat terpengaruh secara nyata akibat dari fungsi dan kondisi kerja. 6. DAFTAR PUSTAKA Abdul Kadir, 1993, mesin serempak, Jakarta: Jambaran Eugene C. Lister, Alih bahasa oleh Hanapi Gunawan, 1993, Mesin dan Rangkaian Listrik, Edisi keenam, Jakarta: Erlangga Theodore Wildi, 1993, Electrical Engineering Electrical Power Technology TOSHIBA, Instruction for Alternating Current Generator Karangkates,Power Station , 1973, Inspection Report,First Stage Karangkates Power Stations. Zuhal, 1982, Dasar Tenaga Listrik, Bandung: ITB Data Laporan harian Pembebanan Generator Sinkron, PLTA SUTAMI Jawa Timur, tanggal 15 Juni 2007.
53
DAMPAK PEMBANGUNAN ACCESS ROAD PLTA RENUN TERHADAP ASPEK SOSIAL EKONOMI MASYARAKAT DESA HULU KECAMATAN PARBULUAN DAN KECAMATAN SUMBUL KABUPATEN DAIRI PROPINSI SUMATERA UTARA Oleh Sahat Dosen Kopertis, DPK. Politeknik MBP Medan ABSTRAK Adanya pembangunan Accsess Road (AR) karena kebutuhan untuk menaikkan kesejahteraan rakyat. Tanpa pembangunan kita akan menuju kearah tingkat kesejahteraan yang makin merosot. Dalam pelaksanaannya, pembangunan seringkali berdampak negatif bagi lingkungan dan tidak signifikan mempengaruhi sosial ekonomi masyarakat setempat. Untuk mencapai pembangunan yang berkelan-jutan, pembangunan tersebut haruslah berwawa-san lingkungan. Pembangunan yang berwawasan lingkungan, pada hakekatnya adalah merupakan permasalahan ekologi, khususnya ekologi pembangunan. Yaitu interaksi antara pembangunan dan lingkungan. Dengan artian, pembangunan dilaksanakan dengan memperhatikan aspek lingkungan, mulai dari perencanaan, waktu pelaksanaan/operasi. Kebanyakan teori ekonomi zaman sekarang, menganggap prosentasi kenaikan pendapatan nasional brutto itu penting dan dikehendaki. Anggapan yang demikian ini akhirnya akan membuat manusia menjadi sangat kaya sebagai spesies suatu organisme hidup. Tetapi hal tersebut dilakukan dengan jalan mengeksploitasi jasad hidup lain dan menghabiskan sumber kekayaan alam. Akibatnya, kita hanya akan kehabisan sumber alam dan meningkatkan pencemaran dan kerusakan alam. Manusia secara alamiah, memang sudah dirancang oleh pertumbuhan. Apa yang kita perlukan sekarang adalah: suatu peretumbuhan ekonomi, yang dapat meningkatkan pendapatan nasional kotor yang seimbang dengan kebutuhan kita untuk meningkatkan pendidikan, penelitian, kebudayaan, kesehatan masyarakat, pelayanan sosial, komunikasi dan rekreasi. Setiap perencanaan kota ataupun wilayah. Key word: Access Road, Aspek sosial ekonomi masyarakat.
PENDAHULUAN Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Renun yang dibangun sebagai pembangkit listrik dengan kapasitas 82 Megawatt yang ditujukan sebagai pendukung pasokan listrik di Propinsi Sumatera Utara. Sejak tahap pra-konstruksi tahun 1992, dan dilanjutkan masa konstruksi tahun 1993 s/d tahun 2005, hingga beroperasi tahun 2007, proyek ini telah menimbulkan berbagai dampak positif dan negatif terutama bagi masyarakat yang berdomisili di sepanjang jalan akses (access road) dan masyarakat petani sawah di hilir 11 anak sungai yang alirannya didimanfaatkan oleh PLTA Renun sebagai sumber energi pemutar turbin 2 x 41 Megawatt di Kecamatan Silalahi Sabungan Kabupaten Dairi.
Vol. 3 No.1 April 2010
ISSN : 1979 - 5408
Untuk mendukung pekerjaan konstruksi, pengawasan dan pemeliharaan fasilitas pendukung PLTA Renun, telah dibangun jalan sepanjang + 20 kilometer yang menghubungkan Jalan Trans Sumatera (Medan – Sidikalang) di Desa Tanjung Beringin I ke Jalan Trans Kabupaten (Dairi – Humbang Hasundutan) di Desa Pangiringan. Di sepanjang jalan 20 kilometer tersebut, PLTA Renun membangun berbagai fasilitas penting seperti Tibutary Intake, Main Intake, Tunnel, dan Regulating Pond. Tributary Intake terdiri dari 11 unit yang ditujukan sebagai fasilitas pengalih dan penampung aliran 11 anak sungai dari aliran alam ke Sungai Renun di hilir menjadi ke Regulating Pond, di jatuhkan ke Turbin di Silalahi untuk selanjutnya masuk ke Danau Toba. Selama kurun waktu pra-konstruksi, konstruksi, komisioning dan operasional yang telah memakan waktu selama 17 tahun, berbagai perubahan fisik dan non fisik telah terjadi di kawasan ini. Pembukaan jalan (access road) secara langsung meningkatkan jumlah penduduk terutama di sisi kiri dan kanan jalan dengan berbagai akibat yang ditimbulkannya. Berkaitan dengan dampak kehadiran PLTA Renun, ada hal penting yang perlu mendapat perhatian dari pemilik dan pengelola PLTA Renun, yaitu PT PLN (Persero), sehingga perlu dilakukan Penelitian/Evaluasi, terhadap dampak pembukaan jalan (access road) sepanjang 20 kilometer terhadap social ekonomi masyarakat di enam Desa Tanjung Beringin I, Desa Perjuangan, Desa Barisan Nauli, Desa Pargambiran, Desa Perjuangan, Desa Sileu-leu Parsaoran Kecamatan Sumbul dan Desa Parbuluan VI di Kecamatan Parbuluan dengan segala implikasinya Tujuan Penelitian Untuk mengetahui dampak pembagunan Jalan Proyek (Access Road), terhadap faktor sosial ekonomi, masyarakat disepanjang jalan tersebut. Metodologi Penelitian Data Primer Untuk mengumpulkan data primer, dilakukan survey terhadap masyarakat di sepanjang jalan proyek (Access Road) yang terdiri dari tujuh desa dan terhadap masyarakat di hilir 11 anak sungai yang terdiri dari enam desa. Survei menggunakan daftar pertanyaan (kuesioner) yang terdiri dari Identitas Responden, Persepsi, Sosio Ekonomi, Sosio Budaya dan Kesehatan Masyarakat yang ditujukan kepada masing-masing 15 orang responden setiap desa yang dipilih secara acak (random sampling). Data Sekunder Data sekunder merupakan sumber data berupa hasil studi berkaitan, bukubuku dan dokumen-dokumen, yang dapat diperoleh dari Pemerintah Desa masingmasing sasaran survei, Pemerintah Kecamatan Parbuluan dan Sumbul, Pemerintah Kabupaten Dairi, PT. PLN (Persero) dan Organisasi Non Pemerintah (NGO).
279
Jurnal Ilmiah Abdi Ilmu
Vol. 3 No.1 April 2010
ISSN : 1979 - 5408
Pengolahan Data Pengolahan data dengan menggunakan SPSS, dilakukan secara terpisah antara Data Hasil Survey Dampak Access Road, yang terdiri dari 90 kuesioner. Sedangkan Data Sekunder dipergunakan sebagai referensi untuk menganalisis hasil pengolahan data. Tinjauan Teoretis Pembangunan Adanya pembangunan ialah karena adanya kebutuhan untuk menaikkan kesejahteraan rakyat. Dengan pembangunan, akan membawa perubahan. Persoalannya, perubahan tersebut haruslah perubahan yang baik menurut ukuran manusia. Tanpa pembangunan kita akan menuju kearah tingkat kesejahteraan yang makin merosot. Dalam pelaksanaannya, pembangunan seringkali berdampak negatif bagi lingkungan dan tidak signifikan mempengaruhi sosial ekonomi masyarakat setempat. Pembangunan Berkelanjutan Untuk mencapai pembangunan yang berkelan-jutan, pembangunan tersebut haruslah berwawasan lingkungan. Pembangunan yang berwawasan lingkungan, pada hakekatnya adalah merupakan permasalahan ekologi, khususnya ekologi pembangunan. Yaitu interaksi antara pembangunan dan lingkungan. Dengan artian, pembangunan dilaksanakan dengan memperhatikan aspek lingkungan, mulai dari Perencanaan, waktu pelaksanaan/operasi. Dengan demikian, dari sisi ekologi pembangunan sebenarnya adalah suatu “gangguan”. Keseimbangan lingkungan kita ganggu dan kita bawa ke arah kesetimbangan baru. Kualitas Lingkungan Kualitas lingkungan dapat diartikan dalam kaitannya dengan kualitas hidup, yaitu dalam kulitas lingkungan yang baik terdapat potensi untuk berkembangnya kualitas hidup yang tinggi. Namun kualitas hidup sifatnya adalah subjektif dan relatif. Dan karena itu kualitas lingkungan sifatnya juga subjektif dan relatif. Kualitas hidup dapat diukur dengan tiga kriteria berikut: 1. Derajat dipenuhinya kebutuhan untuk hidup sebagai makhluk hayati. Kebutuhan ini bersifat mutlak, yang didorong oleh keinginan manusia untuk menjaga kelangsungan hidup hayatinya. Kelangsungan hidup hayati tidak hanya menyangkut dirinya, melainkan juga masyarakatnya dan terutama kelangsungan hidupnya sebgai jenis melalui keturunannya. Kebutuhan ini terdiri atas udara dan air yang bersih, pangan, kesempatan untuk mendapatkan keturunan serta perlingungan terhadap serangan penyakit dan sesama manusia. Kebutuhan hidup ini bersifat mendasar dan dalam keadaan memaksa mengalahkan kebutuhan hidup yang Jurnal Ilmiah Abdi Ilmu
280
Vol. 3 No.1 April 2010
ISSN : 1979 - 5408
lain. 2. Pekerjaan bukanlah sekedar sumber pendapatan untuk dapat dopenuhinya kebutuhan untuk hidup hayati, melainkan juga penting untuk menjaga martabat seseorang. Karena itu pekerjaan adalah pula kebutuhan untuk hidup manusiawi. Peran serta untuk ikut mengambil keputusan tentang halhal yang menentukan nasib dirinya, keluarganya dan masyarakatnya adalah pula kebutuhan hidup yang bersifat manusiawi. 3. Derajat kebebasan untuk memilih. Sudah banrang tentu, dalam masyarakat yang tertib, derajat kebebasan itu dibatasi oleh hukum, baik yang tertulis maupun tidak tertulis. Sebagai contoh: kebebasan ntuk memilih agama dan pendidikan. Demikian pula makin longgar pilihan yang dapat dibuat orang terhadap rumah, makan dan pakaian, makin baiklah kualitas hidup orang. Teori Ekonomi Keseimbangan Kebanyakan teori ekonomi zaman sekarang, menganggap prosentasi kenaikan pendapatan nasional kotor itu penting dan dikehendaki. Anggapan yang demikian ini akhirnya akan membuat manusia menjadi sangat kaya sebagai spesies suatu organisme hidup. Tetapi hal tersebut dilakukan dengan jalan mengeksploitasi jasad hidup lain dan menghabiskan sumber kekayaan alam. Akibatnya, kita hanya akan kehabisan sumber alam dan meningkatkan pencemaran dan kerusakan alam. Manusia secara alamiah, memang sudah dirancang oleh pertumbhan. Apa yang kita perlukan sekarang adalah: suatu peretumbuhan ekonomi, yang dapat meningkatkan pendapatan nasional kotor yang seimbang dengan kebutuhan kita untuk meningkatkan pendidikan, penelitian, kebudayaan, kesehatan masyarakat, pelayanan sosial, komunikasi dan rekreasi. Setiap perencanaan kota ataupun wilayah. Dampak Pembangunan ACCESS ROAD Penduduk di enam desa dan termasuk dalam wilayah dua kecamatan Parbuluan dan Sumbul, tergolong masyarakat sedang yaitu 55,60 %, sedangkan yang tergolong kaya hanya 6,70 % dan yang tergolong miskin 37,80 % Gambaran tersebut di atas semakin diperjelas melihat sebaran tingkat pendapatan dimana 32,80 % berpendapatan Rp. 1.000.0001 s/d Rp. 1.500.000,- dan 20,60 % berpendapatan Rp. 1.500.001,- s/d Rp. 2.000.000,-. Sementara hanya 5 % yang berpendapatan Rp. 2.000.0001,- s/d Rp. 2.500.000,- dan Lebih dari Rp. 2.500.000,-. Sedangkan tingkat pendapatan terendah yaitu Rp. 500.000,- s/d Rp. 1.000.000,- ditemukan 38,90 %. Ditinjau dari segi pekerjaan, pekerjaan utama adalah petani (86,10 %) dengan kepemilikan lahan kering lebih dari 1 hektar 72,80 %, sedangkan pemilik luas lahan antara 0.5 – 1 hektar mencapai 22,80 % dan kurang dari
0.5 hektar hanya 4.40 %. Lahan tersebut di atas mayoritas merupakan milik sendiri 281
Jurnal Ilmiah Abdi Ilmu
Vol. 3 No.1 April 2010
ISSN : 1979 - 5408
(87,80 %), sedangkan yang meminjam (8,90 %) dan sewa/kontrak (3,30 %), sebesar 12,20 %. Gambaran ini juga semakin diperjelas dengan temuan bahwa tingkat pendidikan menengah Tamat SLTP (40,00 %) dan Tamat SLTA (39,40 %) mencapai 79,40 %, sedangkan tingkat pendidikan rendah Tamat SD (17,80 %) dan Tidak Tamat SD (2,80 %). Artinya, penduduk di keenam desa yang disurvei memiliki tingkat pendidikan yang sedang, sehingga kemampuan mengelola pertanian tergolong baik yang berdampak pada status ekonomi yang dimiliki status ekonomi sedang. Ditinjau dari segi jumlah tenggungan keluarga, penduduk keenam desa dengan jumlah tanggungan keluarga lebih dari 5 orang mencapai 50,60 %, 3-4 orang 36,10 %, sementara hanya 13,30 % yang jumlah tanggungan keluarganya 12 orang. Besarnya jumlah tanggungan keluarga berkaitan dengan ketersediaan tenaga kerja yang terlibat langsung membantu kepala keluarga dalam mengelola lahan pertaniannya. Artinya, semakin besar jumlah tanggungan, maka keluarga akan dapat menghemat biaya tenaga kerja dari luar anggota keluarga. Dari gambaran di atas dapat disimpulkan bahwa antara pemilikan luas lahan, tingkat pendidikan, jumlah tanggungan keluarga berkorelasi positif dengan tingkat pendapatan, keluarga. PERSEPSI MASYARAKAT TERHADAP PEMBANGUNAN ACCESS ROAD Pembangunan jalan akses (AR) Proyek PLTA Renun sepanjang 20 kilometer yang menghubungkan Desa Tanjung Beringin Kecamatan Sumbul dengan Desa Parbuluan VI Kecamatan Parbuluan, selain bermanfaat bagi pengelolaan proyek, juga dapat dimanfaatkan penduduk setempat. Terbukanya AR terhadap penggunaan oleh masyarakat, secara langsung membuka akses baru bagi warga dari dan ke desa tempat mereka berdomisili. Kemudahan akses ini selanjutnya menjadi faktor pendorong bagi warga di sekitar proyek dan bahkan bagi warga dari luar kawasan proyek untuk bertempat tinggal di sisi kiri kanan AR. Kehadiran warga di sepanjang AR berkaitan erat dengan kebijaksanaan yang diterapkan baik oleh pemilik PLTA Renun, maupun pemerintah kabupaten yang membuka akses jalan untuk dipergunakan penduduk sebagai sarana penghubung dari dan ke desa. Mayoritas warga yang disurvei menyatakan mengetahui tujuan pembangunan AR (86,50 %) dan hanya 14,40 % diantarnya yang menyatakan tidak mengetahui tujuan pembangunan jalan tersebut. Bagi warga yang mengetahui 48,30 % diantaranya menyatakan bahwa tujuan pembangunan AR adalah untuk keperluan PLTA Renun dan keperluan masyarakat. Sedangkan 34,40 %, menyatakan hanya untuk keperluan proyek PLTA Renun saja.
Potensi AR untuk menarik perhatian masyarakat untuk bertempat tinggal Jurnal Ilmiah Abdi Ilmu
282
Vol. 3 No.1 April 2010
ISSN : 1979 - 5408
di sisi kiri kanan AR terbukti secara nyata dimana 58,90 % di antara mereka baru bertempat tinggal di lokasi saat ini setelah pembangunan AR, 27,10 % ketika AR sedang dalam masa pembangunan dan hanya 13,90 % yang sudah tinggal sebelum dibangunnya AR. Mayoritas penduduk yang akhirnya memilih untuk tinggal di sisi kiri dan kanan jalan merupakan penduduk yang sudah bertempat tinggal di sekitar kawasan tetapi masih dalam desa yang sama (56,70 %), dan 10,60 % yang berasal dari luar desa kecamatan yang sama serta 32,80 % berasal dari luar kecamatan/kabupaten, bahkan propinsi. Alasan memilih domisili di lokasi baru ini juga terkait erat dengan ketersediaan akses jalan (43,90 %), sedangkan alasan lainnya adalah kemudahan memperoleh sarana penerangan (listrik) yang memang telah tersedia di sepanjang jalan AR (21,70 %) dan ketersediaan lahan bertani dan lokasi perumahan (19,40 %). Sedangkan alasan dapat membuka usaha baru selain pertanian tergolong kecil (7,80 %) dan alasan pernah bekerja di proyek PLTA Renun ketika tahap konstruksi (7,20 %) dan akhirnya memilih berdomisili tetap di lokasi proyek. Berkaitan dengan kepentingan warga yang akhirnya mendapat kemudahan dari kehadiran AR, maka kesan mereka terhadap keadiran proyek PLTA Renun sangat positif bahkan bangga (92,80 %). Persentase yang cukup kecil saja yang menyatakan sikap yang berbeda (7,20 %). Sikap itu dapat diakitkan dengan manfaat yang dapat mereka nikmati dimana 98,30 % menyatakan bahwa keadiran AR bermanfaat dan hanya 1.70 % yang menyatakan tidak bermanfaat. Manfaat yang dapat dinikmati oleh warga beragam, 60,00 % diantaranya menyatakan bahwa transportasi mereka dari dan ke desa semakin lancar, 20,60 % menyatakan terbukanya peluang membuka usaha baru. Seiring dengan meningkatnya akses dari dan ke desa, maka berpengaruh juga terhadap peningkatan harga tanah (14,40 %). Sedangkan yang meinkmati manfaat kemudahan informasi dan memperoleh kebutuhan rumah tangga sehari-hari berkaitan dengan adanya jalan hanya sebesar masing 1,70 % saja. Di samping dampak positif, warga juga menyatakan adanya efek samping dari pembangunan AR berupa dampak negative (40,00 %). Di antara warga yang menyatakan menjumpai dampak negative tersebut 22,20 % menyatakan sejak adanya AR memicu terjadinya kecelakaan lalu lintas berupa kecelakaan manusia dan tindakan tabrak lari yang mengambil korban ternak peliharaan mereka (anjing, ayam dan kerbau). Bentuk lain dari dampak negative yang dinyatakan adalah terjadinya perambahan hutan (11,70 %), peningkatan kejahatan (3,90 %) dan polusi udara (2,20 %). Sesuai dengan dampak yang paling dominan dinyatakan yaitu terjadinya kecelakaan lalu lintas, dapat dikaitkan dengan minimnya rambu-rambu lalu lintas, sehingga warga mengharapkan agar dilakukan upaya penanggulangan berupa pembuatan rambu-rambu lalu lintas (23,90 %),
pemeliharaan jalan (11,70 %), pengawasan pengguna jalan (4,40 %) dan 283
Jurnal Ilmiah Abdi Ilmu
Vol. 3 No.1 April 2010
ISSN : 1979 - 5408
pembuatan saluran air (2,20 %). PT PLN sebagai pemilik proyek PLTA Renun dapat digolongkan sebagai perusahaan yang memiliki tanggungjawab sosial. Upaya pengembangan masyarakat di sekitar proyek pernah dilakukan dengan berbagai bentuk sesuai dengan kebutuhan masyarakat itu sendiri. Warga setuju jika pemilik PLTA Renun membangun sarana kesejahteraan masyarakat di sekitar proyek (96,70 %). Di antara masyarakat yang setuju mengharapkan dibangunnya sarana Proyek Air Minum (PAM) Desa 53,90 % dan sarana Mandi, Cuci, Kakus (MCK) 3,30 %, sedangkan yang mengharapkan peningkatan kualitas jalan desa hanya 39,40 % saja. Pendapat di atas justru diperoleh dari kelompok masyarakat yang tahu bahwa PLTA Renun pernah membangun sarana kesejahteraan 32,80 % dan yang tidak tahu 67,20 %. (Tabel 3.34). Bagi yang menyatakan tahu, 27,80 % diantaranya mengetahui bahwa PLTA Renun pernah membangun PAM Desa, 4,40 % pembangunan jalan desa dan 0,60 % mengetahui pembangunan rumah ibadah. Dari pemaparan di atas dapat disimpulkan bahwa Pembangunan AR sangat bermanfaat bagi warga di sepanjang jalan AR, walaupun masih mengharapkan adanya upaya penanggulangan terhadap dampak negatif. Di samping manfaat langsung dari tersediaanya AR sebagai sarana penghubung transportasi, warga juga mengharapkan kesediaan PLTA Renun untuk membangun sarana kesejahteraan masyarakat khususnya yang berdomisili di sepanjang AR. Aspek Sosial Ekonomi Pada umumnya warga yang tinggal di sepanjang AR bekerja sebagai petani lahan kering yang mengusahai berbagai komoditi pertanian holtikultura dan tanaman kopi (96,10 %) dan 3,30 % bekerja senagai petani sawah dan perikanan darat. Sebagai petani warga tergantung pada kelancaran pengangkutan sarana produksi pertanian seperti pupuk dan membawa hasil pertanian ke luar desa untuk di jual ke pasar. Berdasarkan kebutuhan tersebut maka 77,80 % warga menyatakan bahwa pekerjaan mereka sebagai petani berkaitan dengan keberadaan AR, bahkan lebih jauh 98,30 % menyatakan bahwa AR berkaitan langsung dengan pekerjaan saat ini. Kaitan dengan pekerjaan ini semakin diperjelas dengan pendapat 76,10 % yang menyatakan bahwa keberadaan AR mempengaruhi jumlah dan frekuensi kedatangan pedagang dari luar desa ke desa mereka, sehingga memperlancar transaksi jual beli hasil pertanian yang mereka hasilkan. Dengan terbukanya akses pedagang ke desa, maka penetapan nilai tukar hasil pertanian juga dapat dipertahankan. Artinya, petani semakin memiliki daya tawar menawar dengan pedagang pengumpul hasil pertanian. Penetapan lokasi pembangunan rumah warga juga terlihat memiliki kecenderungan semakin dekat ke poros jalan akan semakin baik dan efektif. Buktinya 61,10 % di antara mereka membangun rumah hanya 5 – 10 meter
dari poros jalan, sedangankan yang berjarak 11 – 20 meter 28,90 % dan lebih dari Jurnal Ilmiah Abdi Ilmu
284
Vol. 3 No.1 April 2010
ISSN : 1979 - 5408
20 meter hanya 10 % saja. Pertimbangan ini juga berkaitan dengan kemudahan dan jarak mengakses pasar. Setelah pembangunan AR, juga diikuti dengan pembangunan dua sarana pasar desa yang terletak di Desa Tanjung Beringin dan Desa Pargambiran, sehingga dapat mempersingkat waktu tempuh warga ke pasar terdekat dimana 50 % di antara mereka menyatakan hanya membutuhkan waktu paling lama 10 menit, 33,30 % menyatakan membutuhkan waktu 10 – 30 menit dan hanya 16,70 % yang menyatakan lebih dari 30 menit. Untuk mengakses pasar dan tujuan lain ke luar desa, warga menggunakan sarana transportasi yang beragam. Dengan adanya AR, pilihan sarana transportasi semakin banyak dan keinginan untuk menyediakan kenderaan sendiri juga terlihat meningkat, terbukti 57,00 % warga memiliki kenderaan sendiri, sementara 26,10 % menggunakan angkutan desa yang beroperasi ketika hari pecan, dan 16,10 % menyatakan menggunakan becak atau ojek. Lancar dan beragamnya sarana transportasi tersedia secara langsung menguntungkan warga dimana 50,60 % menyatakan hanya mengeluarkan ongkos Rp. 2.000,- - Rp. 5.000,- ke pasar terdekat. Bagi warga desa yang tempat tinggalnya berjarak lebih jauh dari pasar mengeluarkan ongkos sebesar Rp. 5.000,- Rp. 10.000,- (37,80 %) dan hanya 11,70 % yang harus membayar ongkos di atas Rp. 10.000,-. Dari pemaparan di atas dapat disimpulkan bahwa keberadaan AR secara ekonomi dapat menguntungkan warga. SIMPULAN DAN SARAN Dari pembahasan diatas, dapat diambil simpulan berikut ini: 1. Pembangunan AR, secara ekonomi dapat menguntungkan warga. 2. Pembangunan AR secara langsung berkorelasi positif dengan terjadinya peningkatan jumlah warga yang berdomisili di sepanjang jalan. 3. Masih ditemui dampak ikutan pembagunan AR berupa terjadinya beberapa kejadian tabrak lari, prostitusi dan tindak kejahatan seperti perampokan. Hal ini terkait dengan minimnya rambu-rambu lalu lintas yang tersedia serta kurangnya pengawasan terhadap pengguna jalan. Saran 1. Agar dilaksanakan perawatan ruas jalan dan saluran air di sisi kiri kanan jalan. 2. Melengkapi rambu-rambu lalu lintas di sepanjang jalan AR. 3. Meningkatkan pengawasan pengguna jalan.
285
Jurnal Ilmiah Abdi Ilmu
Vol. 3 No.1 April 2010
ISSN : 1979 - 5408
DAFTAR PUSTAKA Almeida, M. Ozorio de, W. Beckerman, I. Sacs, & G. Corea, 1972. Environment and Development, International Conciliation NO. 586. Carnegie Endowment for International Peace, New York. Pemda Dairi, Dairi dalam Angka. Soemarwoto Otto, Analisis Mengenai Dampak Lingkungan, Gadjah Mada University Press. Ed. X Soeriaatmadja, R.E., Ilmu Lingkungan, Penerbit ITB. Ed VII.
Jurnal Ilmiah Abdi Ilmu
286
152
JNTETI, Vol. 03, No. 2, Mei 2014
Optimalisasi Jangka Menengah PLTA Memperhatikan Ketersediaan Air Menggunakan Linear Programming Winasis1, Hari Prasetijo2, Giri Angga Setia3 Abstact—Hydro power plant is kind of electric power generation which utilize energy from water fall to produce electricity. One of its operational problem is limited water supply and available water which can be stored in reservoir. This limitation will affect the electrical energy can be generated by the hydro power plant. This paper present a methodology of medium term optimization of hydro power plant operation to maximize its energy production with considering water availability in reservoir as operational constraint. Operation optimization problem is formulated in Linear Programming model and then solved using Tomlab optimization software. Simulations using water flow data of Ketenger Hydro Power Plant on June 2013 show that this method can be used to solve hydro power plant operation optimization problem well. Based on the simulation results with a period of 720 hours (1 month) the total electrical energy that can be generated is equal to 2990.8 MWh. This value is 69,6 MWh (or 2,3%) greater when compared to the real condition of electrical power generated in June with ammount of 2921,2 MWh. Intisari—Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) merupakan jenis pembangkit yang memanfaatkan tenaga jatuh air untuk menghasilkan energi listrik. Salah satu masalah operasi PLTA adalah pasokan air dan ketersediaan air yang terbatas dan dapat disimpan dalam reservoir atau kolam tando. Keterbatasan ini akan mempengaruhi energi listrik yang dapat dibangkitkan oleh PLTA. Penelitian ini menyajikan metodologi optimalisasi operasi jangka menengah PLTA untuk memaksimalkan energi yang dihasilkan PLTA dengan memperhatikan ketersediaan air di reservoir sebagai batasan operasinya. Permasalahan optimasi operasi PLTA ini diformulasikan ke dalam model Linear Programming dan diselesaikan dengan software optimasi Tomlab. Simulasi menggunakan data debit PLTA Ketenger Baturaden pada bulan Juni 2013 menunjukkan bahwa metode ini dapat memecahkan permasalahan optimalisasi operasi PLTA dengan baik. Berdasarkan hasil simulasi dengan periode 720 jam (1 bulan) energi listrik total yang dapat dihasilkan adalah sebesar 2990,8 MWh. Nilai ini lebih besar 69,6 MWh (2,3%) jika dibandingkan dengan kondisi real energi listrik di bulan Juni sebesar 2921,2 MWh. Kata Kunci— optimalisasi, jangka menengah, ketersediaan air, PLTA, Linear Programming.
I. PENDAHULUAN Meningkatnya kebutuhan energi listrik dari masyarakat menyebabkan kebutuhan terhadap pembangkit yang mampu membangkitkan energi listrik dalam jumlah besar. Energi
listrik dibangkitkan di pusat-pusat pembangkit listrik termasuk Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Salah satu aspek pengoperasian PLTA adalah penjadwalan air yang dilepaskan untuk dikonversi menjadi energi listrik. Permasalahan penjadwalan pembangkit hidro melibatkan peramalan ketersediaan air dan penjadwalan air pada reservoir yang dilepaskan selama selang waktu penjadwalan tertentu, tergantung pada kapasitas reservoir.[1] Pengoperasian PLTA umumnya bertujuan memaksimalkan sumber daya air (resource) yang ditampung di reservoir agar diperoleh pembangkitan energi atau keuntungan ekonomi yang paling maksimal. Pengoperasian atau penjadwalan PLTA yang optimal dapat memberikan keuntungan antara lain memaksimalkan nilai sumber daya air dan meminimalkan biaya pembangkitan. Terkait optimasi pada operasi PLTA ini beberapa penelitian telah dilakukan. Pratama [2] melakukan penelitian mengenai optimasi waduk untuk menganalisis debit andalan harian dan optimal daya di PLTA menggunakan metode Mass Curve. Pada penelitian lain Cheng, dkk [3] dan aswaf [4] menggunakan metode Genetic Algorithm (GA) untuk menganalisis optimasi operasi reservoir PLTA. Beberapa penelitian menggunakan metode yang berbeda dalam mengoptimalkan reservoir PLTA seperti : Evolutionary Algorithm [5], Particle Swarm Optimization [6], dan Non Linear Optimization [7]. Penggunaan Pemrograman Linear untuk optimasi PLTA antara lain dilakukan oleh Tarigan [8] untuk mengoptimalkan pemanfaatan air waduk Kedungombo untuk memenuhi kebutuhan irigasi, air baku dan PLTA. Salah satu faktor utama yang berpengaruh terhadap energi listrik yang dapat dibangkitkan oleh PLTA adalah ketersediaan air di kolam tando (reservoir). Ketersediaan air pada reservoir ini antara lain dipengaruhi oleh: debit aliran masuk (inflow) yang didapat dari sungai-sungai sekitar, curah hujan, penguapan (evaporasi), serta pemanfaatan air baik untuk pembangkitan atau keperluan lain. Penelitian ini membahas pengoptimalan operasi PLTA dengan reservoir berupa kolam tando harian. Optimasi bertujuan untuk memaksimalkan energi listrik yang dibangkitkan PLTA dengan memperhatikan ketersediaan air di kolam tando sebagai fungsi batasan operasinya. Optimasi pengoperasian PLTA ini diformulasikan menggunakan model Linear Programming dan penyelesaian formulasi optimasi dilakukan menggunakan software optimasi Tomlab. II. METODOLOGI
1,2,3
Peneliti, Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknik Universitas Jenderal Soedirman; e-mail:
[email protected]
ISSN 2301 – 4156
A. Perumusan Masalah Optimalisasi Optimasi ini dilakukan untuk memaksimalkan besar nilai energi listrik yang dihasilkan dalam periode operasi tertentu.
Winasis: Optimalisasi Jangka Menengah Pembangkit ...
JNTETI, Vol. 03, No. 2, Mei 2014
153
Fungsi tujuan optimasi diberikan pada persamaan 1 dan 2 berikut : n
T
maks∑∑ E gi (t )
(1)
E gi (t ) = Pgi (t ) × ∆t = {9,8h(t )Qout,i (t )η}× ∆t
(2)
i =1 t =1
dengan: Egi(t) = energi generator i pada waktu t (kWh) = daya pembangkitan generator i pada waktu t (kW) Pgi(t) ℎ = tinggi jatuh air/ head pada waktu t (m) , = debit aliran keuar unit i pada waktu t (m3/s) η = efisiensi ∆t = selang waktu penjadwalan (jam) T = periode penjadwalan Besar energi yang dihasilkan oleh generator merupakan fungsi daya pembangkitan dikalikan selang waktu pembangkitan. Nilai daya pembangkitan adalah sebanding dengan tinggi jatuh air dan debit serta dipengaruhi oleh efisiensi generator. B. Batasan Operasi Dalam pengoptimalan PLTA ini, beberapa kendala (constraits) yang dipertimbangkan menjadi batasan operasional yaitu : 1) Elevasi dan tingi jatuh Elevasi reservoir dibatasi diantara nilai minimal dan maksimal yang diperbolehkan. Nilai elevasi maksimal reservoir terkait dengan kapasitas maksimum air yang dapat ditampung. Sedangkan elevasi minimal dibatasi terkait operasi PLTA agar tetap stabil. Dengan nilai elevasi yang dibatasi, maka ketinggian jatuh (head) PLTA juga terbatas pada kisaran tertentu. Batasan elevasi dan tinggi jatuh ini dinyatakan pada persamaan 3 dan 4 sebagai berikut. (3) ≤ ≤ (4) ℎ ≤ ℎ ≤ ℎ dengan ℎ = tinggi jatuh pada step waktu t (m) ℎ = tinggi jatuh minimum (m) ℎ = tinggi jatuh maksimum (m) = elevasi kolam tando pada waktu t (mdpl) = elevasi minimum (mdpl) = elevasi maksimum (mdpl) 2) Batas daya pembangkitan unit generator
Daya pembangkitan dan energi yang dihasilkan masingmasing unit generator pada setiap waktu t dibatasi antara minimal dan maksimal, sesuai dengan rating dan batas kerja operasi masing-masing unit pembangkit. Persamaan 5 menunjukkan batasan daya pembangkitan unit generator (5) , ≤ ≤ ,
dengan , = Daya minimum unit generator i (kW) , = Daya maksimum unit generator i (kW)
Winasis: Optimalisasi Jangka Menengah Pembangkit ...
3) Debit aliran masuk dan debit aliran keluar pada reservoir Ketinggian elevasi dan tinggi jatuh air pada pembangkit dipengaruhi oleh besar aliran air masuk reservoir dan debit aliran air yang keluar reservoir (outflow). Persamaan 6 dan 7 menunjukkan hubungan antara head, inflow dan outflow ke turbin pada tiap step waktu penjadwalan. Aliran air masuk akan menambah ketinggian elevasi dan tinggi jatuh. Sebaliknya aliran air keluar akan mengurangi ketinggian jatuh air. t = − +
−
∑ ,
(6)
∑ , t = − + −
(7)
dengan :
ℎ − 1 = head pada t-1 (m) − 1= elevasi pada t-1 (m) = debit aliran masuk pada step waktu t (m3/s) , = debit aliran keuar unit i pada waktu t (m3/s) A = Luas permukaan reservoir (m2)
III. SIMULASI DAN PEMBAHASAN Formulasi optimasi di atas diimplementasikan menggunakan data PLTA Sub Unit Ketenger Baturraden. Proses pembangkitan daya di PLTA Ketenger menggunakan kolam tando sebagai media penyimpan/penampung air. Ketersediaan air yang disimpan di kolam tando tergantung dari besarnya sumber air yang diperoleh dari aliran (inflow) sungai-sungai sekitar. PLTA Ketenger memiliki ukuran kolam tando harian muntu sebagai berikut: • Luas dasar kolam : 1,768 m2 • Luas permukaan kolam : 4.610,6 m2 • Elevasi air tertinggi : 663,07 mdpl • Elevasi air terendah : 658,30 mdpl • Volume efektif : 20.000 m3 Pada penelitian ini, analisis optimalisasi dilakukan pada unit generator 1 dan 2 dengan spesifikasi turbin dan generator sebagai berikut • Jenis turbin : pelton horisontal • Daya turbin : 3760 kW, • Putaran : 600 rpm. • Jenis generator : generator sinkron 3 phase, • Daya generator : 4400 kVA, • faktor daya : 0,8 • Daya pembangkitan minimal : 1500 kW • Daya pembangkitan maksimal: 3500 kW. Kisaran head operasi turbin generator adalah antara 267,5 – 272,5 meter. Efisiensi keseluruhan pembangkit diasumsikan sebesar 80%. PLTA Ketenger dioperasikan sebagai pemikul beban dasar (base load), artinya PLTA ini setiap saat berada pada status beroperasi (on). Pada simulasi ini economic dispatch dari sistem interkoneksi Jawa Bali tidak memperhatikan. Optimalisasi
ISSN 2301 - 4156
154
JNTETI, Vol. 03, No. 2, Mei 2014
hanya ditujukan untuk menganalisis penggunaan sumber daya karena spesifikasi dan karakteristik kedua unit generator air yang tersedia pada reservoir guna menghasilkan energi adalah serta adalah sama. listrik yang maksimal pada batasan-batasan operasional PLTA.
Qout1 (m3/s)
Qout2 (m3/s)
Elevasi (m)
Head (m)
Pg1 (kW)
Pg2 (kW)
1
1,813
1,054
1,054
661,13
270,56
2246
2246
2
1,929
1,053
1,053
661,00
270,43
2246
2246
3
1,932
1,053
1,053
660,86
270,29
2245
2245
4
1,936
1,053
1,053
660,73
270,16
2245
2245
5
1,940
1,053
1,053
660,60
270,03
2244
2244
6
1,944
1,052
1,052
660,47
269,90
2244
2244
7
1,971
1,052
1,052
660,36
269,79
2243
2243
8
1,849
1,052
1,052
660,16
269,59
2243
2243
9
1,910
1,052
1,052
660,01
269,44
2242
2242
10
1,910
1,052
1,052
659,86
269,29
2242
2242
11
1,910
1,051
1,051
659,71
269,14
2242
2242
12
1,849
1,051
1,051
659,51
268,94
2241
2241
13
1,849
1,051
1,051
659,31
268,74
2241
2241
14
1,849
1,051
1,051
659,11
268,54
2240
2240
15
1,910
1,051
1,051
658,96
268,39
2240
2240
16
1,850
1,050
1,050
658,77
268,20
2239
2239
17
1,910
1,050
1,050
658,62
268,05
2239
2239
18
1,850
1,050
1,050
658,42
267,85
2239
2239
19
2,460
1,050
1,050
658,70
268,13
2238
2238
20
2,935
1,050
1,050
659,35
268,78
2238
2238
21
2,743
1,050
1,050
659,86
269,29
2237
2237
22
2,743
1,049
1,049
660,36
269,79
2237
2237
23
2,743
1,049
1,049
660,86
270,29
2237
2237
24
2,743
1,049
1,049
661,37
270,8
2236
2236
Gbr.1 dan Gbr.2 berikut memperlihatkan hasil simulasi berupa debit aliran masuk dan aliran keluar ke masing-masing unit generator dan daya yang dibangkitkan oleh generator pada setiap step jam selama 24 jam penjadwalan. Berdasarkan hasil simulasi tersebut, menunjukkan bahwa metode optimasi pemrograman linear dapat menyelesaikan permasalahan optimasi operasi PLTA secara efektif. Pada debit aliran masuk yang bervariasi dengan nilai berkisar antara 1,81 hingga 2,94 m3/detik sebagaimana diperlihatkan pada Gbr. 1, daya pembangkitan PLTA berada pada batasan kemampuan generator yang ditetapkan (Gbr. 2). Pada simulasi ini daya pembangkitan generator berada pada nilai kisaran sama dan tetap antara 2236 hingga 2246 kW. Hal ini adalah
ISSN 2301 – 4156
Qout2
ΣQout
3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24 jam
Gbr. 1 Grafik debit aliran masuk ke reservoir 24 jam
Pg1
Pg2
2500 2000 1500 1000 500 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Qin (m3/s)
Jam
Qout1
3,5
Debit (m3/s)
TABEL I HASIL OPTIMASI 24 JAM MENGGUNAKAN DATA DEBIT ALIRAN MASUK TANGGAL 7 JUNI 2013
Qin
Daya (kW)
A. Simulasi Pengoperasian Jangka Pendek Simulasi optimasi jangka pendek pada periode operasi 24 jam dilakukan dengan menggunakan input data debit aliran masuk PLTA Ketenger selama satu hari. Tabel 1 berikut menunjukkan salah satu hasil simulasi optimasi menggunakan data debit aliran masuk PLTA Ketenger pada tanggal 7 Juni 2013.
jam Gbr. 2 Grafik simulasi daya pembangkitan unit generator 1 dan 2
Perubahan debit aliran masuk dan debit keluar untuk pembangkitan daya akan berpengaruh pada fluktuasi elevasi dan head pembangkit sebagaimana diperlihatkan pada Gbr. 3 dan Gbr. 4. Penurunan tinggi jatuh dan elevasi terjadi saat total debit aliran keluar yang digunakan untuk pembangkitan lebih besar dari debit aliran masuk ke reservoir. Sebaliknya saat debit aliran masuk lebih besar dari yang digunakan maka elevasi dan tinggi jatuh mengalami kenaikan. Pada hasil simulasi di atas menunjukan tinggi jatuh berada pada kisaran 267,86 hingga 270,8 meter. Sedangkan elevasi berada pada kisaran 658,43 sampai 661,37 meter di atas permukaan laut (mdpl). Dari sini diperlihatkan bahwa batasan – batasan terkait tinggi dan elevasi masih terpenuhi.
Winasis: Optimalisasi Jangka Menengah Pembangkit ...
JNTETI, Vol. 03, No. 2, Mei 2014 hmin
h(t)
155 hmaks
Qin (m3/s)
272,5
head (m)
271,5 270,5 269,5
267,5
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720
268,5
4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
0
2
4
6
8
Jam
10 12 14 16 18 20 22 24 jam
Gbr .5 Debit aliran masuk PLTA Ketenger Juni 2013
Gbr. 3 Grafik simulasi head PLTA 24 jam
El_min
El(t)
El_maks
Hasil simulasi berupa outflow dan daya pembangkitan selama 720 jam diperlihatkan pada Gbr. 6 dan Gbr. 7. Sedangkan perubahan tinggi jatu dan elevasi selama periode operasi tersebut ditunjukkan pada Gbr. 8 dan Gbr. 9. Qin
Qout2
ΣQout
4
661
3,5
660 659 658
Qout1
4,5
662
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24 Jam
Debit (m3/s)
Elevasi (mdpl)
663
3 2,5 2 1,5 1
Gbr. 4 Grafik simulasi elevasi PLTA 24 jam
B. Simulasi Pengoperasian jangka menengah Inputan yang digunakan pada simulasi ini adalah data debit PLTA Ketenger selama 720 jam (1 bulan) pada bulan Juni 2013 diperlihatkan pada Gbr. 5.
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720
0 jam
Gbr. 6 Hasil simulasi debit aliran masuk dan keluar selama 720 jam Pg1
Pg2
Pg1+Pg2
5000 4000 Daya (kW)
Total energi listrik yang dihasilkan pada hasil simulasi di atas adalah sebesar 107591 kWh. Jika dibandingkan dengan data real pembangkitan energi PLTA Ketenger pada 7 Juni 2013 sebesar 100251 kWh, hasil yang diperoleh adalah 7,32% lebih besar. Hal ini menunjukkan bahwa terdapat potensi untuk menghasilkan energi listrik total lebih besar dibanding data real. Adanya selisih dengan data real juga dapat disebabkan karena beberapa faktor yang berpengaruh dalam proses di reservoir dan PLTA yang belum diperhitungkan dalam penelitian ini, seperti evaporasi dan pelimpahan air untuk keperluan selain pembangkitan.
0,5
3000 2000 1000
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720
0 Jam
Gbr. 7 Hasil simulasi daya pembangkitan selama 720 jam bulan Juni
Winasis: Optimalisasi Jangka Menengah Pembangkit ...
ISSN 2301 - 4156
156
JNTETI, Vol. 03, No. 2, Mei 2014 hmin
head
hmax
272,5
tinggi jatuh (m)
271,5 270,5 269,5 268,5
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720
267,5 Jam
Gbrr. 8 Grafik simulasi head PLTA bulan Juni El_min
Elevasi
El-maks
IV. KESIMPULAN Pada paper ini pengoptimalan operasi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) diselesaikan dengan menggunakan model Linear Programming. Fungsi objektif optimasi adalah untuk memaksimalkan produksi energi listrik yang dihasilkan generator. Optimasi dilakukan dengan memperhatikan batasan operasional berupa ketersediaan air di reservoir yang direpresentasikan dalam batasan elevasi dan tinggi jatuh pembangkit, serta batasan daya unit generator. Berdasarkan hasil simulasi menggunakan data 720 jam operasi PLTA Ketenger pada bulan Juni 2013 sebagai data masukan menunjukkan bahwa metode ini dapat menyelesaikan permasalahan optimasi pada operasi PLTA dengan baik, artinya didapatkan solusi optimal energi listrik sesuai dengan batasan operasional yang telah ditentukan. Total energi listrik yang dihasilkan adalah sebesar 2990 MWh, lebih besar 2,32% dibandingkan dengan data real pembangkitan energi PLTA Ketenger sebesar 2921 MWh. REFERENSI [1]
Elevasi (mdpl)
663
[2]
662
[3]
661 660
[4]
659
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720
658
[5]
Jam
Gbr. 9 Grafik simulasi Elevasi bulan Juni
Dari grafik hasil simulasi tersebut di atas, daya pembangkitan, tinggi jatuh dan elevasi yang dihasilkan berada pada batasan-batasan nilai yang ditetapkan. Nilai energi listrik total selama 720 jam adalah 2.990,8 MWh. Jika dibandingkan dengan kondisi real energi listrik di bulan Juni sebesar 2921,2 MWh. Hal ini menunjukkan bahwa hasil optimasi lebih besar 69,6 MWh dibanding kondisi real.
ISSN 2301 – 4156
[6]
[7]
[8]
Wood, Alen J., Wollernberg Bruce F., 1996. Power Generation Operation And Control. John Wiley & Sons.) Pratama, Sezar Yudo. 2011. Studi Operasional Waduk Sengguruh untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air. Tesis Program Pascasarjana. Institut Teknologi Sepuluh November. Surabaya. Cheng, C.T. Wang W.C., Xu D.M. and Chau K.W. 2008. Optimizing hydropower reservoir operation using hybrid genetic algorithm and chaos. Water Resources Management, 22 (7): 895-909. Asfaw, Tilahun Derib and Hashim, Ahmad Mustafa, 2011. Reservoir Operation Analysis Aimed to Optimize the Capacity Factor of Hydroelectric Power Generation. International Conference on Environment and Industrial Innovation IPCBEE vol.12 (2011), Singapore. Jothiprakash V., Arunkumar R.. 2013 Optimization of Hydropower Reservoir Using Evolutionary Algorithms Coupled with Chaos. Water Resources Management, Volume 27, Issue 7, pp 1963-1979 May 2013. Ghimirea, Bhola N.S. & Reddya, M.Janga. 2013. Optimal Reservoir Operation for Hydropower Production Using Particle Swarm Optimization and Sustainability Analysis of Hydropower. ISH Journal of Hydraulic Engineering Volume 19, Issue 3, 2013 pages 196-210. Catalao,J.P.S., Mariano, S.J.P.S. Mendes, V.M.F and Ferreira, L.A.F.M. 2008. Nonlinear optimization method for short-term hydro scheduling considering head-dependency. European Transactions On Electrical Power (2008) Tarigan, Abinentaras. 2001. Optimasi Pemanfaatan Air Waduk Kedung Ombo dengan Program Linier. Tesis Program Pascasarjana. Universitas Diponegoro. Semarang.
Winasis: Optimalisasi Jangka Menengah Pembangkit ...
Gatot Joelianto, Optimisasi Penjadwalan Penjadwalan Pembangkit, Halaman 1-7
OPTIMISASI PENJADWALAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR MENGGUNAKAN INTEGER PROGRAMMING Gatot Joelianto*) Abstrak Persoalan optimisasi penjadwalan sistem pembangkit listrik tenaga air menggunakan integer programming memerlukan pemodelan yang detil tentang karakteristik pembangkit, menggunakan variabel-variabel integer. Tujuan penelitian ini adalah mengaplikasikan integer programming dalam optimisasi penjadwalan sistem pembangkit listrik tenaga air yang berada pada sistem rangkaian aliran sungai. Penelitian ini menyimpulkan bahwa penyelesaian menggunakan aproksimasi 8 segmen lebih efisien (perbedaan 0,01 %) daripada aproksimasi 4 segmen (perbedaan 0,02 %), dan pengambilan keputusan pengintegerisasian unit commitment bermanfaat untuk suatu stasiun yang memiliki banyak unit yang dioperasikan. Kata-kata kunci: optimisasi, penjadwalan, sistem pembangkit, integer Abstract The problem of the optimization of the hydro power generation system scheduling using integer programming needs the detail characteristics of power generation system which uses integer variables. This research is to apply integer programming for optimization of hydro power generation system scheduling at river chain. It concludes that the solution of the problem uses the 8 segments approximation (difference of 0.01 %) is more efficient than 4 segments approximation (difference of 0.02 %), and making decision of unit commitment integerization is used a great advantage for the station having many committed units. Keywords: optimization, scheduling, generation system, integer
1. PENDAHULUAN Tulisan ini menggambarkan suatu model Integer Programming (IP) untuk mengoptimisasi penjadwalan unit commitment jangka pendek (1 – 2 hari) untuk pembangkit listrik tenaga air di rangkaian aliran sungai, yang mencakup aliran sungai utama dan anak sungai. Penentuan penjadwalan commitment optimal bukan hal yang mudah. Untuk tingkat penjadwalan pusat pembangkit memerlukan pemodelan detil tentang karakteristik pusat pembangkit, menggunakan variabel integer untuk mewakili sejumlah turbin atau unit, pengoperasian pada tiap pusat pembangkit, dan karakteristik startup/shutdown, dengan linierisasi kurva efisiensi unit. Contoh studi yang dilakukan oleh Klein dan Sim (1991:10) menunjukkan bahwa ketidaklinieran menimbulkan kemantapan periode tunggal, pusat pembangkit tunggal, masalah pelepasan hidro yang cukup komplek. kurva resultan efisiensi stasiun pembangkit mempunyai non-konveksitas yang penting. Problem juga melibatkan keterikatan yang kuat antara periode-periode,
karena kapasitas yang terbatas untuk menyimpan air dari satu periode ke periode berikutnya, dan air yang dilepaskan dari waduk akan masuk ke waduk di sisi hilir beberapa saat kemudian. Terdapat juga hubungan antara variabel-variabel pelepasan dan penyimpanan, karena pelepasan adalah lebih efisien jika penyimpanan lebih banyak. Secara prinsip, head effect dapat mengakibatkan problem non-convex, meskipun secara praktek masih bisa diperdebatkan, saat variasi head relatif kecil, sehingga dapat diabaikan. Sulitnya formulasi Integer Programming, sehingga pendekatan atas ke bawah dapat dilakukan, dengan menggunakan Linier Programming untuk menghasilkan penyelesaian aproksimasi kontinyu dari problem. Kemudian metode heuristic digunakan untuk memperoleh penyelesaian integer yang layak dari penyelesaian kontinyu.
*)Gatot Joelianto. Dosen PS. Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Malang
1
Jurnal ELTEK, Volume 04 Nomor 01, April 2006 ISSN 1693-4024 2. TINJAUAN PUSTAKA Pada bagian ini menguraikan Integer Programming (IP) yang diterapkan pada sistem pembangkit listrik tenaga air yang berada pada sistem rangkaian aliran sungai, seperti pada gambar 1. Sistem itu terdiri atas 8 stasiun dan tujuh waduk, yang dihubungkan dengan kanal dan bypass. Kanal adalah saluran utama untuk mengalirkan air, sedangkan
Data masukan didefinisikan, sehingga hanya node waduk yang dapat menyimpan air, hanya node generator yang mengkonversi throughput menjadi pembangkitan, dan sisanya tidak bisa keduanya. Definisikan kembali: ψ iT : nilai air untuk akhir penyimpanan horizon di waduk i Deviasi dari akhir periode target penyimpanan dianggap sebagai biaya, tetapi pada model ini sebaliknya. Definisikan kembali variabel: gtover : banyaknya pembangkitan sistem diatas target keluaran dalam periode t Untuk model terkendali target, sasarannya memperoleh suatu penjadwalan yang memaksimalkan nilai akhir penyimpanan, dikurangi biaya-biaya startup/shutdown: T I
(
)
I
MAX ∑ ∑ αi(+ ) u i(+ )t − αi(− ) u i(− )t + ∑ ψiT siT t =1i =1
i =1
(1)
Untuk problem terkendali harga, penentuan fungsi sasaran di atas diperoleh dari pembangkitan diatas target pada tiap periode: T I
(
)
I
t + αi(+ ) ui(+ )t − αi(− ) u i(− )t + ∑ ψiT siT MAX ∑ ∑ πt gover
Gambar 1. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air anak sungai digunakan dalam kondisi ekstrim atau ketika sangat diperlukan aliran air. Dilakukan modifikasi terhadap IP antara lain (Mahessen, 1991:34): 1) Sistem digambarkan sebagai susunan node-node yang saling terhubung, terdiri atas stasiun (yang dapat membangkitkan) dan waduk (yang menerima aliran air dan menyimpan). 2) Semua unit pada stasiun mempunyai kurva cusp. 3) Throughput dan aliran bypass dapat diarahkan ke lokasi berbeda, dan memiliki batas atas dan bawah. 4) Waktu tunda pelepasan/pelimpahan antar node (waktu untuk melintas) diasumsikan sama dengan 0. 5) Kurva cusp diwakili oleh kurva linier piecewise yang mempunyai 1 segmen diatas titik efisien dan 2 segmen dibawahnya. 2.1 Gambaran Model Matematis 2.1.1. Sasaran Definisi kembali: i : node-node di sistem {i, i+1, …, I}
2
t =1i =1
i =1
(2)
2.1.2. Kendala Komitmen Inter-Temporal Pada IP didefinisikan ytij = xit-1 (dengan t y ij = 1 jika j unit dioperasikan pada t). Karena mempunyai unit yang serupa, sehingga didefinisikan variabelnya: xit : variabel integer sama dengan jumlah unit yang dioperasikan pada node i pada akhir periode t, dan jumlah unit yang akan beroperasi pada periode berikutnya (+ )t (− )t t t −1 (3) ∀i, t xi = xi + ui − ui 2.1.3. Kendala Komitmen Periode Awal/Akhir (+ )0 (− )0 0 INIT (4) ∀i xi = xi + ui − ui FIN
T
(+ )FIN
(− )FIN
∀i − ui xi = xi + ui 2.1.4. Kendala Unit Switching (+ )t (− )t ∀i, t γi + γi ≤ 1 (+ )t (+ )t ui ≥ γi (− )t (− )t
∀i, t
(5) (6) (7)
(8) ∀i, t ui ≥ γi 2.1.5. Kendala Penyimpanan Tingkat penyimpanan pada periode sekarang ditentukan dengan penambahan tingkat penyimpanan dari periode terdahulu dan aliran pemasukan tidak terkontrol/terkontrol, dan mengurangkan dengan throughput dan pelimpahan. Definisi kembali:
Gatot Joelianto, Optimisasi Penjadwalan Penjadwalan Pembangkit, Halaman 1-7 Ai : stasiun hulu dari stasiun h yang dapat melepaskan ke stasiun i (h ∈ Ai) dhi : waktu tunda pada pelepasan dari stasiun h ke stasiun i Bi : stasiun hulu dari stasiun h yang dapat melimpahkan ke stasiun i (h ∈ Bi) ehi : waktu tunda pada pelimpahan dari stasiun h ke stasiun i Kendala itu untuk mendefinisikan tingkat penyimpanan pada periode ini: t− t t t −1 t t− t si = si + n i − qi − w i + ∑ q h d hi + ∑ w h ehi h ⊂ Ai
∀i, t t si t si
≤ sitMAX
∀i, t
(
)
(
h ⊂ Bi
)
(9) (10)
(11) ∀i, t 2.1.6. Kendala Penyimpanan Akhir Setiap waduk mempunyai tingkat penyimpanan awal dan tingkat penyimpanan akhir yang diharapkan. Definisi parameter: siFIN : tingkat penyimpanan yang diharapkan pada node i Sehingga didefinisikan kendala: T FIN (12) ∀i si = s i Kendala tersebut berlaku untuk waduk A dan waduk B. Nilai penyimpanan akhir kedua waduk itu saling berkaitan, dan nilai penyimpanan yang dihasilkan pada tiap waduk adalah salah satu komponen dalam fungsi sasaran. 2.1.7. Kendala Aliran Inter-Temporal Dimungkinkan pemisahan batas atas dan bawah pada pelepasan air (dapat digunakan) dan pelimpahan di antara dua node, sehingga dapat didefinisikan batas atas dan bawah pada pelepasan (release) dan pelimpahan (spill) dari tiap-tiap stasiun. Definisikan parameter: qiMAX, qiMIN : batas pada pelepasan stasiun i pada periode t wiMAX, wiMIN: batas pada pelepasan stasiun i pada periode t Sehingga dapat didefinisikan kendala: MIN t MAX (13) ∀i.t qi ≥ qi ≥ qi ≥ sitMIN
t MAX MIN (14) ∀i.t wi ≥ wi ≥ wi 2.1.8. Kendala Operasi/Interpolation Throughput Definisi variabel: qinti(+)t : volume throughput pada kurva interpolasi di atas titik efisien untuk suatu unit pada stasiun i
qinti(-)t : volume throughput pada kurva interpolasi di bawah titik efisien untuk suatu unit pada stasiun i Karena unit-unit identik, volume maksimum throughput pada kurva interpolasi diatas titik efisien sama dengan deviasi maksimum di bawahnya, dan dapat didefinisikan kendala: (+ )t ^
(+ )t
≤ γi
(− )t
≤ γi
q int i
∀i, t
qi untuk throughput di atas titik efisien, dan:
(15)
(− )t ^
(16) ∀i, t qi untuk throughput di bawah titik efisien. Kendala-kendala tersebut juga mengendalikan kemampuan stasiun untuk beroperasi pada kurva interpolasi, karena pada satu periode manapun hanya γi(+)t atau γi(-)t yang dapat sama dengan 1, dan karenanya stasiun itu hanya dapat beroperasi pada 1 sisi titik efisien pada 1 periode manapun. 2.1.9. Kendala Cusp Curve Throughput Karena unit-unit tiap stasiun adalah identik, dapat didefinisikan lebar tiap segmen linier piecewise sebagai jumlah unit yang beroperasi pada periode dikalikan dengan lebar segmen untuk unit tunggal. Karena itu hanya perlu mendefinisikan Φim(+) dan Φim(-), daripada Φijm(+) dan Φijm(-) seperti pada IP. Definisi kembali: Φim(+)t : lebar segmen m dari aproksimasi linier piecewise terhadap kurva cusp stasiun i di atas titik efisiennya, qi Φim(-)t : lebar segmen m dari aproksimasi linier piecewise terhadap kurva cusp stasiun i di bawah titik efisiennya, qi Definisi kembali variabel: qccim(+)t : volume throughput pada segmen m untuk aproksimasi linier piecewise terhadap kurva cusp di atas titik efisien qccim(-)t : volume throughput pada segmen m untuk aproksimasi linier piecewise terhadap kurva cusp di bawah titik efisien Sehingga didefinisikan kendala untuk throughput kurva cusp stasiun i: (+ )t (+ ) (17) qccim ≤ φim × x it −1 ∀i, t , m q int i
(− )t (− ) (18) qccim ≤ φim × x it −1 ∀i, t , m 2.1.10. Kendala Operasi Kurva Cusp Definisi parameter: ximax : jumlah unit yang ada di stasiun i Sehingga didefinisikan kendala: (+ )t (+ ) (+ )t (− )t (19) qccim ≤ φim x imax 1 − γi − γi ∀i, t , m (− )t
qccim ≤
(− )
( ) ( ) ( ) (1 − γ − γ ) ∀i, t, m
φim x imax
i
+ t
i
−t
(20)
3
Jurnal ELTEK, Volume 04 Nomor 01, April 2006 ISSN 1693-4024 Ketika γi(+)t dan γi(-)t keduanya sama dengan 0 dan unit commitment stasiun pada maksimumnya, kendala-kendala ini ekivalen dengan yang terjadi pada seksi sebelumnya. Dapat digunakan xit untuk ximax, tetapi problem menjadi tidak linier. 2.1.11. Throughput dan Definisi Pembangkitan Throughput total stasiun untuk periode manapun dapat diperoleh dengan pengambilan tingkat throughput efisien ketika mengoperasikan j unit dan menambahkan atau mengurangkan deviasi, jika ada, yang muncul dari pengoperasian pada kurva cusp dan kurva interpolasi. q it = x it −1 × M
(
^t + q int i(+ )t − q int i(− )t qi
(+ )t − (− )t + ∑ qccim qccim m =1
)
2.1.13. Kendala Spesifik Sistem Dua kendala spesifik sistem adalah: unit commitment di stasiun C2 dan stasiun C3 ditetapkan sama: t t (25) ∀t x C 2 = x C3 karena pada keadaan normal, pelepasan dari stasiun C2 akan mengalir ke stasiun C3. Dengan alasan yang sama, unit commitment stasiun A2 ditetapkan sekurang-kurangnya setinggi stasiun A1: t t (26) ∀t x A 2 ≥ x A1 3. PEMBAHASAN Model Integer Programming (IP) telah diuji pada pengoperasian standar untuk satu hari tertentu. Dari penyelidikan, diperoleh pola permintaan untuk hari itu, seperti ditunjukkan pada gambar 2.
(21) ∀i, t Definisi kembali parameter: ∆im(+) : slope segmen m pada aproksimasi kurva cusp di atas titik efisien yang berkaitan dengan suatu unit di stasiun i ∆im(-) : slope segmen m pada aproksimasi kurva cusp di bawah titik efisien yang berkaitan dengan suatu unit di stasiun i Pembangkitan stasiun didefinisikan sebagai: git = x it −1 × M
t
^t g (+ )t i
^ + q int i gi
(
^t qi
+ q int i
(+ ) qcc(+ )t + (− ) qcc(− )t + ∑ ∆im ∆im im im m =1
∀i, t
^t g (− )t i
)
^t qi
(22)
2.1.12. Kendala Target Pembangkitan Untuk model terkendali target, pembangkitan sistem harus sama dengan target pembangkitan Ot di tiap periode. Sehingga didefinisikan kendala: t (23) ∀t ∑ gi = O t i
Untuk model terkendali gabungan harga/target, pembangkitan sistem harus sama dengan target pembangkitan Ot, ditambah pembangkitan tambahan yang melebihi target gtover. Sehingga didefinisikan kendala: t t (24) ∀t ∑ gi = Ot + gover i
4
Gambar 2. Profil Permintaan pada Sistem Pembangkit Profil permintaan tersebut mempunyai merupakan suatu rangkaian puncak dan palung permintaan untuk periode penjadwalan satu hari. Dari Gambar 2 terlihat bahwa permintaan menurun pada jam-jam awal (12.00 malam sampai 6.00 pagi), dengan permintaan terendah pada jam 6.00 pagi. Permintaan bertambah, mencapai puncaknya pada jam 10.00 pagi (permintaan tertinggi sepanjang hari). Kemudian menurun lagi sampai pada jam 4.00 sore. Pada jam 7.00 malam permintaan mencapai puncak lainnya lagi, selanjutnya menurun sampai palung lainnya pada jam 11.00 malam. Akhirnya puncak lainnya terjadi pada tengah malam jam (12.00 malam), mungkin karena pemadaman mesin yang lain di sistem. Untuk memenuhi target permintaan, pembangkitan dapat diperoleh dengan pengoperasian unit-unit yang terletak pada 8 stasiun itu. Kapasitas unit dan pembangkitan dari stasiun ditunjukkan pada tabel 1.
Gatot Joelianto, Optimisasi Penjadwalan Penjadwalan Pembangkit, Halaman 1-7
Tabel 1. Parameter Stasiun STASI JUML KAPASI UN AH TAS UNIT TURBIN (MWh) A1 A2 C1 C2 C3 E F G Total
1 2 4 4 4 6 4 7
25 80 62 53 53 90 55 15
dalam $ 100.000), penyelesaian untuk harga (tabel 3) dan target (tabel 4). KAPAS ITAS STASIU N (MWh) 25 160 248 212 212 540 220 105 1722
Waduk A dan waduk B mempunyai nilai penyimpanan akhir masing-masing 0,029166 $/m3 dan 0,018055 $/m3. Nilai itu dihitung dengan menggabungkan semua pembangkitan yang dapat dibangkitkan jika 1 m3 air dilepaskan melalui seluruh stasiun ke hilir dari waduk yang beroperasi pada efisiensi puncak dan menetapkan harga pembangkitan sebesar 25 $/MWh. Jadwal harga yang digunakan untuk percobaan ini ditunjukkan pada tabel 2. Tabel 2. Jadwal Harga Pembangkitan PERIODE (t) HARGA PEMBANGKI TAN (πt) 1, 2,…, 8 $ 18,50 9, 10,…,16 $ 30,50 17, 18,…, 24 $ 26,50 Perkiraan biaya unit switching tidak dapat ditentukan untuk percobaan ini, dan sesungguhnya sangat sulit untuk memperkirakan dengan tepat. Sehingga pada percobaan ini menggunakan biaya unit switching bervariasi antara $ 250 sampai $ 5000 yang diasumsikan sama untuk semua unit pada semua stasiun. Untuk memperkirakan manfaat interpolasi, tiap model dikonfigurasi agar memungkinkan pembangkitan cusp dan interpolasi (CI), atau hanya pembangkitan cusp (C). Percobaan dilakukan menggunakan aproksimasi 4 segmen (2 di atas, 2 di bawah) dan 8 segmen (4 di atas, 4 di bawah). Berikut ini akan disajikan nilai-nilai fungsi sasaran optimal/keuntungan maksimum (diberikan
Tabel 3.
Penyelesaian Model Terkendali Harga
Tabel 4. Penyelesaian Model Terkendali Target
Dari tabel 3 dan tabel 4, terlihat jelas bahwa biaya switching berpengaruh penting pada waktu penyelesaian kedua model tersebut. Pengaruh ini untuk model terkendali target, penyelesaian CI membutuhkan waktu beberapa jam (saat biaya switching $ 250). Secara umum waktu penyelesaian untuk model terkendali target lebih besar daripada model terkendali harga, pada biaya switching yang sama. 3.1. Pembangkitan Interpolasi Pembangkitan interpolasi yang menghasilkan ketika ada unit yang hidup/padam, mempunyai throughput/ efisiensi pembangkitan yang lebih tinggi daripada segmen kurva cusp. Karena jumlah switching bertambah, ketidakcocokan antara sasaran CI dan C meningkat. Bagaimanapun juga, akan ada perbaikan efisiensi ketika tingkat operasi pada periode seketika sebelum dan setelah proses switching jauh dari titik efisien. Dari tabel 3 dan tabel 4 terlihat bahwa ada perbaikan hanya ketika biaya switchingnya rendah, misalnya $ 250. Dari penyelidikan atas jadwal itu, berkaitan dengan biaya switching lebih tinggi ($ 1.000 - $ 5.000) mempunyai 0 – 4 switching dan dari
5
Jurnal ELTEK, Volume 04 Nomor 01, April 2006 ISSN 1693-4024 biaya switching yang lebih rendah ($ 250 - $ 500) mempunyai 5 – 10 switching. Terkendali target selalui mempunyai switching yang lebih sedikit daripada terkendali harga. Sehingga, diharapkan ukuran ketidakcocokkan antara CI dan C, dan mungkin sebuah hasil kombinasi dari beberapa faktor, seperti diuraikan di bawah ini. Dengan memperhatikan jadwal permintaan, nyatalah bahwa total pembangkitan yang tersedia ketika semua stasiun dioperasikan penuh pada efisiensi puncak, totalnya 1327 MW. Nilainya hampir sesuai dengan sebagian besar target permintaan. Diharapkan penjadwalan yang optimal dengan komitmen penuh pada semua stasiun pada sebagian besar periode, dalam kasus ini ada sedikit sekali perubahan pada unit commitment. Pada penyelidikan jadwal unit commitment, hanya stasiun E dan stasiun F yang berbeda dari komitmen maksimumnya, dan perbedaan tersebut terutama terjadi pada awal-awal periode, setelah keduanya pada maksimumnya. Diharapkan diberikan penyimpanan yang berarti itu hanya pada stasiun A dan stasiun B (keduanya sebagai top sistem), dan karena itu stasiun-stasiun yang terletak di daerah yang lebih rendah lebih fleksibel untuk mengikuti beban. Pada kasus ini, penerapan IP effektif dalam penentuan penjadwalan optimal atau mendekati optimal. Waktu penyelesaian untuk model CI lebih lama 2 sampai 5 kali dibandingkan dengan model C, dengan sedikit perbaikan pada penyelesaiannya jika ada. Meskipun demikian, waktu penyelesaian yang ditunjukkan pada Tabel 3 dan Tabel 4 untuk biaya switching yang lebih tinggi masih mudah dikerjakan, ini bukan untuk kasus yang mempunyai biaya switching lebih rendah. 3.2. Aproksimasi Kurva Cusp Sebagaimana telah dibahas terdahulu bahwa dibuat 2 aproksimasi terhadap kurva cusp stasiun, yaitu: dengan 4 segmen dan dengan 8 segmen. Aproksimasi 8 segmen akan lebih mendekati kurva cusp yang sebenarnya, biaya yang diperlukan lebih besar. Untuk membandingkan dua aproksimasi, dilakukan penghitungan pembangkitan yang mungkin timbul dengan menggunakan tiap jadwal pelepasan dan kurva cusp kuadratik (daripada aproksimasi linier piecewise). Perbedaan antara aproksimasi piecewise dan kuadratik dalam hal biaya switching pembangkitan C dan CI
6
tidaklah penting, sehingga Tabel 5 untuk pembangkitan CI. Tabel 5 Perbedaan antara Aproksimasi Piecewise dan Kuadratik
Penyelesaian yang diperoleh menggunakan aproksimasi 8 segmen akan lebih efisien dalam hal riil daripada penyelesaian aproksimasi 4 segmen, tetapi dalam hal relatip, perbedaan-perbedaan sepanjang hari adalah kecil. Karena itu fokusnya beralih ke waktu penyelesaian tiap aproksimasi. Waktu penyelesaian aproksimasi 8 segmen berkisar 100 % sampai 300 % kali dari waktu penyelesaian aproksimasi 4 segmen. Kedua aproksimasi itu membutuhkan waktu beberapa jam untuk menyelesaikan model CI dengan biaya switching rendah. Hasil yang agak mengejutkan adalah bahwa aproksimasi 8 segmen model C diselesaikan lebih cepat daripada 4 segmen untuk beberap solusi dengan biaya switching lebih rendah, meskipun secara umum aproksimasi 4 segmen lebih cepat. 3.3. Integerisasi Parsial Tidaklah mengejutkan, waktu penyelesaian yang diselidiki untuk biaya switching lebih rendah (dan lebih realistis) mungkin tidak bisa diterima pada lingkungan operasi real time, dimana segala kemungkinan telah diselidiki. Diharapkan untuk menyederhanakan formulasi, sehingga penjadwalan optimal masih dapat dicapai dalam waktu penyelesaian yang beralasan. Juga diberikan ketidakpastian kebutuhan mendatang, itu mungkin menjadi hal yang kecil dalam penyelesaian optimisasi integer yang detil untuk periode yang lebih jauh. Unit commitment pada periode mendatang tidaklah begitu penting karena dapat dioptimisasi ulang kemudian pada hari itu, dan karena itu beberapa bentuk integerisasi parsial ditampilkan akurat, atau sesungguhnya merupakan penjadwalan optimal untuk beberapa periode penting saat ini.
Gatot Joelianto, Optimisasi Penjadwalan Penjadwalan Pembangkit, Halaman 1-7 Model C dimodifikasi agar memungkinkan unit commitment menjadi integer parsial untuk periode pertama 6, 12, 18, dan 24 (semua); Kasus terakhir identik dengan yang ada pada tabel 6 dan tabel 7. Baik xit (unit commitment) dan γi(+)t (arah perubahan komitmen) dedefinisikan sebagai integer untuk periode integer, dan didefinisikan sebagai kontinyu untuk sisa periodenya. Awal dan akhir variabel komitmen juga ditetapkan sebagai integer atau kontinyu. Untuk menentukan keefektifan penjadwalan yang dihasilkan oleh model iterintegerisasi parsial, tiap model diselesaikan kembali dengan non-integer unit commitments rounded (NCR). Tabel 6 dan Tabel 7 menunjukkan waktu penyelesaian total dan nilai obyektif penyelidikan ini untuk terkendali harga dan terkendali target model C, dengan biaya switching $ 1.000, $ 500, dan $ 250, dan menggunakan aproksimasi kurva cusp 8 segmen. Tabel 6. Model Terkendali Harga Non-integer Commitments Rounded (NCR)
Tabel 7 Penyelesaian model terkendali target Non-integer Commitments Rounded (NCR)
Ketika 12 atau lebih periode adalah integer, penyelesaian NCR untuk model terkendali harga dan target, hampir identik dengan penyelesaian integer yang optimal pada semua biaya switching, tanpa ada reduksi yang terlihat pada waktu penyelesaiannya;
sebenarnya waktu penyelesaian meningkat untuk beberapa kasus. Secara keseluruhan, penyelesaian NCR terkendali harga lebih mendekati penyelesaian optimal daripada penyelesaian terkendali target. Untuk integerisasi parsial periode 6 dan 0, NCR dan penjadwalan komitmen optimal dan nilai obyektif agak berbeda. Untuk permasalahan terkendali target dengan biaya switching rendah, waktu penyelesaiannya turun 25% dari waktu penyelesaian optimal, tetapi pada biaya penjadwalan berbeda sampai dengan $1.000/hari. Ini sebagai hasil penjadwalan unit pada bagian kontinyu dari satu hari yang dibulatkan menjadi suatu komitmen yang tidak efisien yang terjadi untuk sebagian besar hari itu. Untuk permasalahan terkendali harga, nilai obyektif berbeda sampai $ 200/hari. 4. PENUTUP Berdasarkan hasil penelitian disimpulkan sebagai berikut: 1) Penyelesaian menggunakan aproksimasi 8 segmen lebih efisien (perbedaan 0,01 %) daripada aproksimasi 4 segmen (perbedaan 0,02 %). 2) Pengambilan keputusan pengintegerisasian unit commitment bermanfaat untuk suatu stasiun yang memiliki banyak unit yang dioperasikan. 5. DAFTAR PUSTAKA Johannesen, J., A. Gjelsvik, O. B. Fosso, dan N. Flatabe, Optimal Short-Term Hydro Schedulling Including Security Constraints, IEEE Transactions on Power Apparatus & Systems, Vol PAS103 No 2, 3502-3520, 1991. Klein, E. M. dan S. H. Sim, Discharge Allocation for Hydro-Electric Generating Stations, Ontario Hydro Research Division to appear in the European Journal of Operational Research, 1991. Mahalanabis, A. K., D. P. Kothari, S. I. Ahson, Computer Aided Power System Analysis and Control, Tata McGrawHill, New Delhi, 1985.
7
PEMBANGUNAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR "Selusi Penin g katan Ketersediaan dan Keandalan Pasokan Tena g a Listrik Yan g Terjan g kau don Ramah Ling kun g an" Moch. Agung Nugroho
A. 1. 2.
3. 4.
5. 6.
7.
8.
B.
KONDISI UMUM KETENAGALISTRIKAN IN DON ES IA Rosio Elektrifikasi hingga saat ini ± 65% Proyeksi total penjualan tenaga listrik Tahun 2009 adalah sebesar ± 1 36.595 GWh atau naik ± 7% dari penjualan Tahun 2008. Harga Jual Rata-rata Tenaga Listrik (TDL) masih lebih rendah dari Biaya Pokok Produksi (BPP): TDL Rata-rata Tahun 2008 adalah Rp. 629,50/kwh dengan BPP Rata-rata : Rp. 1 .31 8,-/kWh, sedangkan untuk Tahun 2009 diproyeksikan TDL Rata-rata: Rp. 655,66/kWh dan BPP Rp. 1 .022, /kwh. Susut Jaringan masih di alas 1 0% ( 1 0,40% pada Tahun 2008 dan target 1 0,35 % pada Tahun 2009) Penggunaan BBM untuk produksi tenaga listrik (GWh) Tahun 2008 sebesar ± 30,48% dan diproyeksikan pada Tahun 2009 sebesar 23,00%. Subsidi Pemerintah kepada PLN dalam rangka PSO Tahun 2008 ± Rp. 83,9 Trilyun, direncanakan turun menjadi ± Rp. 56,3 Trilyun. Total kapasitas pembangkit yang sedang dalam tahap konstruksi termasuk proyek percepatan PLTU 1 0.000 MW dan proyek-proyek reguler ± 1 3.000 MW. KOMPOSISI BIAYA & BAURAN ENERGI PADA PRODUKSI TENAGA LISTRIK TAHUN 2008 NO
PROSENTASE
JEN!S BAHAN
(%)
PROOUKSI GWh
BAKAR
PROSENTASE (%) BIAYA
1
BBM
30.48
Concrete Gravity
2
Batubara
38.32
RCC
3
Gas Alam
19.88
Rockfill
4
Panas Bumi
3.08
Earthfill
5
Tenaga Air
6
7
Gasifikasi
Total
Earthfill
3.08
RF CF
0.02 100.00
100.00
± 114.447 GWh
± 111.8
Trilyun
KRITERIA PEMBANGUNAN PEMBANGKIT BARU Prioritas untuk pembangkit dengan bohan bakar non-fosil. Efisiensi dalam 0 & M. Layok secaro teknis, ekonomis dan lingkungan. Ada jaminan ketersediaan dan keandalan sumber energi. •
PERBANDINGAN BIAYA INVESTASI DAN BIAYA OPERASI & PEMELIHARAAN PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
NO
JENIS PEMBANGK!T
($/kW)
BIAY/1 JNVESTAS! Rp. Jut>/kW
Rp.
PLTA
1 0 " 30 {1000 - 3000)
118.80 (0.01)
2
PLTU
7 - 30 (700- 4000)
405.91 (0.04)
3
PLTP
15 - 45 {1500- 4500)
615.10 (0.007)
4
PLTGU
3 - 15 (350- 1500)
873.80 (0.09)
5
PLT G U
1.5 - 5 (150- 500)
2,155.67 {0.23)
6
PLTD
4- 20 (400 - 2000)
2,438.47 {0.26)
1
��
/kWh ($/kW�)
BIAVA OPERAS!
PEMELIHARAAN�)
PLTA membutuhkan biaya investasi yang cukup tinggi tetapi memiliki biaya operasi dan pemelihoraan yang paling rendoh dibanding jenis pembangkit lain. TIPIKAL MILESTONE PERENCANAAN DAN PEMBANGUNAN PLTA MILESTONE :
Feasibility Study (1 - 2 tohun) AMDAL & LARAP (± 1 tahun) Detailed Design (2 - 3 tohun) Pengadaan (± 1 tahun) Konstruksi: COD - Operasi & Pemeliharaan
lPG•1
0.000 8.000 7.000 6.000 • ,
5.000 '·"°° 3.000 ,_OOQ '·""'
III 3.50.1
PLTA
3,020
PLTO
2,4%
PllG
41�
PlTGU
Pllf'
PLTU
'.)umber: Laporan M;maiemen
PtN 2003
MAJALAH l
