1
BAB I
PENDAHULUAN
Latar belakang
Konsep power wheeling muncul seiring adanya deregulasi industri kelistrikan di negara-negara maju [1]. Deregulasi sistem menyebabkan sektor pembangkitan, transmisi, dan distribusi merupakan sektor independen yang tidak saling berhubungan. Adanya deregulasi industri kelistrikan tersebut menjadi landasan adanya transmission open access [2], yaitu jaringan transmisi dibuka secara luas untuk setiap perusahaan pembangkitan tenaga listrik. Dengan perubahan sistem ini, jaringan transmisi dapat digunakan lebih optimal.
Salah satu metode penentuan tarif power wheeling adalah Kirschen tracing method. Kirschen tracing method adalah metode yang digunakan untuk menentukan besar kontribusi pembangkit terhadap saluran transmisi. Saat ini, metode tracing Kirschen masih menjadi metode yang sering digunakan sebagai dasar penentuan biaya power wheeling. Sementara, untuk menghitung besar tarif power wheeling salah satu metode yang dapat digunakan yaitu metode MW-km [3].
Saat pembangkit dan beban pihak ketiga masuk ke dalam sistem, variabel sistem akan mengalami fluktuasi tergantung pada kondisi dari komponen sistem.
Perubahan tersebut disebabkan oleh komponen yang menyusun sistem, dalam hal ini adalah penambahan pembangkit dan beban. Apabila salah satu pembangkit eksisting atau saluran transmisi lepas dari sistem, tentu akan memberikan dampak terhadap kondisi kelistrikan di sistem tersebut. Lepasnya pembangkit atau komponen-komponen lainnya baik itu berupa saluran transmisi atau suatu trafo disebut dengan istilah kontingensi. Lepasnya komponen tersebut dapat disebabkan oleh beberapa hal, baik itu berupa adanya hubung singkat, atau rusaknya suatu trafo pada sistem pembangkit. Hal ini tentu saja akan menimbulkan perubahan kondisi pada sistem kelistrikan secara keseluruhan, salah satunya adalah perubahan aliran daya yang mengalir pada saluran transmisi.
Kontingensi yang berlangsung dalam waktu yang panjang mengakibatkan
biaya power wheeling harus dihitung kembali. Perhitungan kembali biaya power wheeling ini disebabkan oleh adanya perubahan aliran daya pada saluran transmisi yang digunakan dalam power wheeling. Penggunaan metode tracing Kirschen dapat digunakan untuk mengidentifikasi bus atau saluran yang terpengaruh oleh pembangkit wheeling serta dampak kontingensi saluran atau pembangkit melalui jumlah anggota domain sistem.
Oleh karena itu, diperlukan perhitungan kembali tarif power wheeling saat kontingensi terjadi. Perubahan biaya power wheeling akibat kondisi kontingensi disimulasikan pada IEEE 24 Bus Reliability Test System. Perubahan aliran daya pada saluran transmisi ditinjau dari kontribusi pembangkit wheeling dan kontribusi beban wheeling. Implementasi pada thesis ini dilakukan melalui dua metode, metode dominant flow dan counter flow.
Perumusan masalah
Permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini antara lain:
1. Penentuan indeks performa kontingensi pada sistem yang memiliki pembangkit dan beban wheeling.
2. Penentuan biaya power wheeling berdasarkan metode dominant flow dan counter flow pada sistem IEEE 24 Bus Reliability Test System menggunakan metode tracing Kirschen.
3. Penentuan perubahan biaya power wheeling akibat kontingensi pembangkit dan saluran saat sistem telah open access melaui metode dominant flow dan counter flow.
Keaslian penelitian
Penelitian mengenai power wheeling telah dikembangkan beberapa peneliti.
Hiromu et all [4] menjelaskan tentang penentuan tarif pemakaian bersama jaringan transmisi dengan metode MVA-km yang dibandingkan dengan metode MW-mile.
Prinsip power wheeling yang dimaksud disini adalah besarnya aliran daya yang mengalir pada suatu saluran tidak hanya berasal dari daya yang dibangkitkan oleh satu pembangkit, melainkan berasal dari beberapa pembangkit yang terhubung pada
bus tersebut [3]. Dalam implementasi power wheeling, selain kontribusi dari daya aktif yang mengalir juga terdapat kontribusi dari daya reaktif [5]. Kelemahan yang terdapat pada metode MW-mile kemudian diperbaiki oleh metode MVA-km yang telah memperhitungkan besarnya aliran daya reaktif. Selain itu, Li dan David [6]
menjelaskan bahwa aliran daya reaktif yang terkait dengan wheeling akan mempengaruhi besarnya biaya sewa jaringan yang diakibatkan oleh losses, kemampuan operasi jaringan dan biaya pembangkitan.
Selain itu, Bialek [7] menjelaskan tentang cara mengalokasikan total biaya antara semua pengguna dengan cara yang adil pada saat yang sama. Metode yang ditawarkan dikenal sebagai metode Bialek, Metode ini dibuat berdasarkan asumsi bahwa daya yang masuk ke suatu bus sama dengan daya yang keluar dari bus dan terbagi secara proporsional (propotional sharing). Metode ini menggunakan metode topologi jaringan untuk menentukan kontribusi pembangkit pada beban dan saluran. Kirschen [8] menjelaskan bahwa untuk mengetahui kontribusi dari pembangkit pada aliran daya di suatu saluran transmisi maka perlu mengetahui tingkat penggunaan utilitas sistem tenaga listrik. Kirschen mengembangkan framework untuk mengalokasikan penggunaan sistem transmisi oleh pembangkit dan beban. Metode Kirschen juga telah melakukan tracing terhadap aliran daya yang terjadi antara pembangkit dengan beban yang menghasilkan dua matriks yaitu kontribusi pembangkit terhadap aliran daya maksimum pada saluran dan aliran daya yang disebabkan oleh beban [8].
Implementasi power wheeling juga dapat dilakukan dengan penggunaan Generalized Load Distribution Factors (GLDF) yang dikemukakan oleh Abbes [9] . Penggunaan metode ini dalam penentuan biaya jaringan transmisi digunakan untuk menghitung kontribusi beban aliran daya yang mengalir pada suatu saluran transmisi. Nilai GLDF bergantung kepada parameter jaringan, terutama parameter reaktans jaringan transmisi [9]. Tzisao [10] menjelaskan bahwa kelebihan penggunaan metode GLDF dalam penentuan biaya jaringan transmisi antara lain adalah faktor tersebut menggambarkan nilai aliran daya aktual yang mengalir pada tiap saluran karena adanya perubahan pembebanan.
Kapasitas penggunaan saluran harus mempertimbangkan kondisi security, hal ini harus dilakukan atas dasar arus maksimal yang mengalir pada saluran [11].
Penentuan biaya power wheeling dapat dievaluasi berdasarkan batasan-batasan yang terdapat pada sistem [12]. Yong dan Robert [12] menjelaskan tentang pentingnya penggunaan algortima optimal power flow karena beban sistem tenaga listrik selalu berubah-ubah setiap waktu, dengan demikian beban unit pembangkit termis juga perlu berubah-ubah menurut waktu dan kontribusinya melayani beban sistem. Hal ini mengakibatkan biaya bahan bakar persatuan waktunya dalam rupiah per jam juga berubah-ubah menurut waktu [13] [14]. Selain itu, algoritma optimal power flow dapat membatasi nilai tegangan pada setiap bus. Jaianand dan Arund [5] menjelaskan bahwa terdapat hubungan langsung antara injeksi daya reaktif dan tegangan bus terhadap aliran daya reaktif. Penggunaan algoritma optimal power flow dapat meminimalkan besarnya losses yang terjadi pada saluran transmisi [15].
Pornthep dan Parnjit [16] menjelaskan bahwa alogritma optimal power flow dapat mengalokasikan losses agar dapat sekecil mungkin pada transaksi power wheeling yang melibatkan banyak pihak. Setiap losses yang timbul akibat power wheeling ditanggung oleh masing-masing pihak utilitas dengan proporsi yang sesuai [12].
Kondisi security merupakan hal penting yang harus dipertimbangkan dalam mekanisme power wheeling [17]. Lesnanto et all [18] menjelaskan bahwa apabila salah satu saluran lepas dari sistem tentu akan memberikan dampak yang semakin buruk terhadap sistem. Security jaringan dapat dinilai melalui power flow performance index [19]. Power flow performance index dari suatu utilitas mengindikasikan apakah sebuah sistem dapat beroperasi secara aman setelah kontingensi terjadi [19]. Penentuan performance index dilakukan dengan beberapa metode yaitu perhitungan nilai indeks kontingensi tegangan, perhitungan nilai indeks kontingensi arus dan perhitungan nilai indeks kontingensi aliran daya [18].
Abdellal dan Lillo [20] membahas tentang penentuan peringkat keamanan saluran saat terjadi kontingensi dengan menggunakan logika fuzzy. Penelitian ini menunjukkan metode pemeringkatan yang semula berdasarkan pada indeks performa kontingensi dikembangkan dengan kombinasi dari logika fuzzy yang lebih fleksibel dan memiliki beban komputasi yang rendah. Selain itu, Mingchen [17]
menjelaskan tentang proses identifikasi tanggapan dari sistem proteksi terhadap kondisi lepasnya peralatan sistem tenaga. Hal ini dilakukan karena sifat dari power grid yang tidak statis melainkan dinamis yang mengakibatkan analisis kontingensi harus didefinisikan ulang dengan mempertimbangkan variabel-variabel yang dinamis dari sistem [21].
George et all [22] membahas mengenai pengembangan implementasi pemeringkatan indeks kontingensi serta algoritma seleksi yang akan digunakan.
Tingkat presisi serta akurasi dari indeks performa kontingensi merupakan hal yang tidak dapat dipisahkan dalam penentuan tingkat keamanan jaringan pasca terjadi kontingensi. Selain itu, sistem yang besar memiliki kendala dalam hal kecepatan komputasi. Oleh karena itu, dikembangkan algoritma dalam penentuan indeks kontingensi yaitu pemeringkatan indeks kontingensi berdasarkan performance index (PI), metode local berdasarkan concentric relaxation dan metode bounding [22] [19]. Beberapa algoritma telah dikembangkan untuk mengetahui peringkat kontingensi pada sistem diantaranya adalah dengan menggunakan metode screening yang didasarkan pada metode analisis aliran daya untuk mengeliminasi kondisi kontingensi yang non-critical [5]. Terkait aspek keandalan, Neso [23]
menjelaskan tentang evaluasi kemampuan dari power wheeling dan masalah keandalan yang muncul. Power wheeling pada sistem tenaga listrik yang besar dapat mengakibatkan penurunan keandalan, perhitungan indeks keandalan saat wheeling dilakukan mengakibatkan perubahan biaya transaksi. Neso mendiskusikan permasalahan wheeling dari Eropa Barat – Yunani yang menggunakan grid Yugoslav [23].
Proses perhitungan biaya power wheeling masih berkembang hingga saat ini, oleh karena itu penelitian ini berisi tentang evaluasi perubahan biaya power wheeling apabila sistem dalam kondisi kontingensi [24]. Kontingensi dapat terjadi pada saluran transmisi ataupun pembangkit yang menginjeksi dayanya ke sistem.
Perubahan biaya power wheeling dihitung berdasarkan kontribusi pembangkit dan kontribusi beban pihak ketiga yang melakukan wheeling. Algoritma tracing Kirschen [8] kemudian digabungkan dengan metode MW-km untuk menghitung
besarnya perubahan biaya wheeling berdasarkan dua metode yaitu dominant flow dan counter flow.
Tujuan penelitian
Penelitian ini memiliki beberapa tujuan diantaranya sebagai berikut:
1. Mengetahui perubahan biaya power wheeling saat kontingensi pembangkit terjadi pada sistem.
2. Mengetahui perubahan biaya power wheeling saat kontingensi saluran terjadi pada sistem.
3. Mengetahui besarnya biaya energi listrik yang harus dibayar pihak ketiga ketika pembangkit miliknya terlepas dari sistem.
Manfaat penelitian
Penelitian ini memiliki beberapa manfaat, diantaranya:
1. Mengetahui pengaruh kontribusi beban dan kontribusi pembangkit terhadap saluran saat mekanisme power wheeling.
2. Mengetahui kontribusi beban dan kontribusi pembangkit saat terjadi kontingensi pembangkit ataupun kontingensi saluran.
3. Mengetahui tingkat keamanan jaringan dengan adanya mekanisme power wheeling saat terjadi kontingensi pembangkit ataupun kontingensi saluran.
