Home >Documents >Materi Pembangkit Tenaga Listrik

Materi Pembangkit Tenaga Listrik

Date post:14-Dec-2014
Category:
View:120 times
Download:20 times
Share this document with a friend
Transcript:

PERENCANAAN PEMBANGKITAN DAYA ENERGI ELEKTRIK Operasi ekonomis sangatlah penting untuk sebuah sistem tenaga listrik untuk mengembalikan modal yang telah diinvestasikan. Tarif ditetapkan oleh sebuah badan pengatur dan penting nya pengamanan tekanan tempat bahan bakar pada perusahaan tenaga listrik untuk memperoleh efisiensi maksimum yang memungkinkan. Efisiensi maksimum mengurangi biaya kilowattjam pada konsumen dan biaya pada perusahaan yang mensupplai kilowattjam yang juga meningkatkan harga bahan bakar, buruh, supplai dan perawatan. OPERASI EKONOMIS SISTEM TENAGA LISTRIK Ekonomis operasional melibatkan pembangkitan daya dan pentransmisian yang dapat dibagi kedalam dua bagian; satu berhubungan dengan biaya minimum produksi daya dan disebut penjadualan ekonomis (economic dispatch) dan yang lain berhubungan dengan rugi-rugi transmisi minimum dari daya yang dibangkitkan ke beban. Untuk kondisi beban khusus, penjadwalan ekonomis menentukan daya keluaran dari setiap pembangkit (dan setiap unit pembangkit dalam satu pusat pembangkit) yang akan meminimalisasi biaya bahan bakar keseluruhan yang diperlukan untuk melayani beban sistem. Dengan demikian, penjadualan ekonomis fokus pada koordinasi biaya produksi pada semua pembangkit tenaga listrik yang beroperasi pada sistem dan merupakan penekanan utama pada bagian ini. Masalah rugi-rugi minimum dapat diasumsikan dalam beberapa bentuk tergantung pada bagaimana pengendalian aliran daya dalam sistem dievaluasikan. Masalah penjadualan ekonomis dan juga masalah rugi-rugi minimum dapat diselesaikan dengan cara program aliran daya optimal (optimal power-flow(OPF) program). Perhitungan OPF dapat dilihat sebagai rangkaian perhitungan aliran daya Newton-Raphson yang konvensional dimana parameter yang dapat dikontrol secara otomatis ditambahkan untuk memenuhi batasan-batasan jaringan dan meminimalisasi fungsi objektive yang khusus. Pada bab ini kita akan menggunakan pendekatan klasik penjadualan ekonomis. Pertama-tama kita akan mempelajari pendistribusian keluaran pembangkitan antara generator atau unit pembangkit dalam sebuah pusat pembangkit yang paling ekonomis. Metode yang kita kembangkan yang juga menggunakan penjadualan ekonomis keluaran pembangkit untuk beban yang diberikan sistem tanpa mempertimbangkan rugi-rugi transmisi. Kemudian kita mengekspresikan rugi-rugi transmisi sebagai sebuah fungsi out put dari pembangkit-pembangkit yang bervariasi. Kemudian kita menentukan bagaimana keluaran dari setiap pembangkit dari sebuah sistem penjadualan untuk mendapatkan biaya minimal dari daya yang disupplai ke beban. Karena beban total dari sistem tenaga listrik berubah-ubah sepanjang hari, kontrol keluaran daya pembangkit yang terkoordinir sangat lah penting untuk memastikan pembangkitan ke beban seimbang sehingga frekuensi sistem akan dekat dengan nilai operasi nominal, biasa nya 50 atau 60 hz. Berdasarkan hal itu, masalah pengontrolan pembangkit otomatis (automatic generation control) dikembangkan dari sudut pandang steady-state. Juga karena beban harian bervariasi, penggunaan harus ditentukan berdasarkan dasar ekonomis, mana generator start-up, mana yang shut-down dan urutannya bagaimana. Prosedur perhitungan untuk membuat keputusan itu disebut pengaturan unit pembangkit (unit commitment), yang juga dikembangkan pada level perkenalan pada bab ini. 1. DISTRIBUSI BEBAN ANTAR UNIT DALAM SATU PUSAT PEMBANGKIT Pendekatan awal pada penjadualan ekonomis untuk mensupplai daya dari pembangkit yang paling efisien pada beban ringan. Seiring beban naik, daya akan disupplai oleh pembangkit yang paling efisien sampai titik maksimum efisiensi yang dicapai oleh pembangkit tersebut. Kemudian untuk kenaikan beban berikut nya, pembangkit paling efisien kedua akan dijalankan untuk memberikan daya ke sistem dan pembangkit ketiga tidak akan bekerja sampai titik efisiensi maksimum pembangkit kedua dicapai. Meskipun dengan rugi-rugi transimisi yang diabaikan, metode ini gagal untuk mengurangi biaya. Untuk menentukan distribusi ekonomis beban antara unit pembangkit yang bervariasi (terdiri dari turbin, generator dan penyedia uap), biaya operasi variabel dari unit pembangkit harus dituliskan sebagai fungsi daya keluaran. Biaya bahan bakar merupakan faktor mendasar dalam pembangkit bahan bakar fosil dan biaya bahan bakar nuklir juga dapat dituliskan sebagai fungsi keluaran. Kita mengacu pada diskusi kita tentang ekonomis biaya bahan bakar dengan kenyataan bahwa biaya yang lain yang merupakan fungsi daya keluaran dapat dimasukkan dalam persamaan biaya yang lain yang merupakan fungsi daya keluaran dapat dimasukkan dalam persamaan biaya bahan bakar(fuel-cost). Sebuah kurva masukan-keluaran yang merupakan plot masukan bahan bakar untuk pembangkit bahan bakar fosil dalam British thermal units (Btu) per jam terhadap daya keluaran dari unit pembangkit dalam megawatt diperlihatkan pada gambar 1. ordinat kurva dikonversikan dikonversikan ke rupiah per jam dengan mengalihkan masukan bahan bakar dengan biaya bahan bakar dalam rupiah per juta Btu. 0123456100 200 300 400 5001Input bahan bakar Btu/jam Daya keluaran (MW) Gambar 1. Kurva masukan-keluaran untuk unit pembangkit yang memprlihatkan masukan bahan bakar terhadap daya keluaran. 109 Jika demikian sebuah garis digambar melalui titik asal pada kurva masukan keluaran, kemiringan dapat digambarkan dalam juta Btu per jam dibagi dengan keluaran dalam mega watt, atau ratio masukan bahan bakar dalam btu ke energi keluaran dalam kilowattjam. Ratio ini disebut head rate dan berbanding terbalik dengan efisiensi bahan bakar (fuel efficiency). Oleh karen itu, heat rate yang lebih rendah menyatakan efisiensi bahan bakar yang lebih tinggi. Efisiensi bahan bakar masksimum terjadi pada titik dimana kemiringan dari garis asal di titik kurva yang merupakan titik puncak minimum, yaitu , dititik yang merupakan garis singgung kurva. Untuk unit dimana kurva masukan keluaran diperlihatkan pada gambar 1, efisiensi maksimum adalah pada keluaran kira-kira 280 MW, yang membutuhkan masukan 2,8x109 Btu/jam. Heat rate adalah 10.000 Btu/kWh dan efisiensi bahan bakar 31%. Tentu saja permintaan bahan bakar untuk keluaran yang tertentu dengan mudah dikonversikan ke dalam rupiah per megawattjam. Seperti yang dapat dilihat, kriteria untuk distribusi beban antara 2 unit berdasarkan apakah kenaikan beban pada satu unit seiring dengan beban turun pada unit yang lain dengan hasil jumlah yang sama dalam kenaikan atau penurunan biaya total. Jadi, kita harus memperlihatkan kenaikan biaya bahan bakar (incremental fuel cost) yang ?MWh oleh kemiringan kurva masukan keluaran pada dua unit. Jika kita menuliskan ordinat dari kurva masukan keluaran dalam rupiah/jam dan fi = masukan unit i , rupiah/jam (Rp/jam) Pgi = keluaran unit i = megawatt (MW) Kenaikan biaya bahan bakar dari unit dalam rupiah per megawattjam adalah dfi/dpgi dimana biaya bahan bakar rata-rata (average fuel cost) pada unit yang sama adalah fi/Pgi. Jadi jika kurva masukan keluaran dari unit 1 merupakan fungsi kuadrat, maka dapat dituliskan: fi= ai P2gi + biPgi + Ci Rp/jam (1) Jika unit memiliki kenaikan biaya bahan bakar dan dinotasikan dengan ,yang didefinisikan: i= dfi = ai Pgi + bi Rp/MWh (2) dPgi Dimana a;, b; dan c;, merupakan konstanta. Kenaikan biaya bahan bakar pada keluaran tertentukurang lebih merupakan biaya tambahan dalam rupiah per jam untuk kenaikan keluaran sebesar 1 MW. Sebenar nya , kenaikan ditentukan dengan mengukur kemiringan dari kurva masukan keluaran dan mengalihkannya dengan biaya per Btu dalam unit yang tepat. Plot yang khusus dari kenaikan biaya bahan bakar terhadap keluaran daya diperlihatkan pada gambar 2. Gambar ini diperoleh dengan mengukur kemiringan kurva masukan keluaran pada gambar 1 untuk keluaran yang bervariasi dengan menggunakan harga bahan bakar $1,30 per juta Btu. Bagaimanapun , biaya bahan bakar dalam besaran Btu tidak dapat diperkirakan, dan pembacaan tidak bisa mengasumsikan bahwa gambaran biaya sepanjang pembebanan ini dapat diaplikasikan pada setiap waktu. Gambar 2 memperlihatkan bahwa kenaikan biaya bahan bakar cukup linear dengan memperhatikan keluaran daya pada range yang cukup luas. Pada kerja analisis kurvanya biasanya diperkirakan dengan satu atau dua garis lurus. Garis yang Putus-putus dalam gambar 2 merupakan perwakilan yang baik dari kurvanya. Persamaan yang menjadi: Jadi ketika daya keluaran 300 MW, kenaikan biaya ditentukan oleh pendekatan linier kurang lebih $12,68/MWh. Nilai 1 merupakan pendekatan biaya tambahan (additional cost) per jam dari kenaikan daya keluaran Pgi sebesar 1 MW. Kenaikan biaya yang sebenarnya pada 300 MW adalah $12,50/MWh, tetapi keluaran daya ini dekat pada titik diviasi maksimum antara nilai sebenarnya dan pendekatan linier dari kenaikan biaya. Untuk ketelitian yang lebih baik, dua garis lurus dapat digambarkan untuk mewakili kurva ini pada range diatas dan dibawah kurva. 9 , 8 0126 , 0 + = = gigiiPdPdfiGambar 2. Kurva kenaikan biaya bahan bakar (I ncremental Fuel Cost) terhadap output untuk unit pembangkit dimana kurva masukan keluarannya terlihat pada gambar 1. 100 600 500 400 300 20010121416Daya Keluaran (MW)Pendekatan LinierKenaikan yang sebenarnyaBiaya Kenaikan Bahan Bakar (