ALOKASI BIAYA INVESTASI DAN OPERASI UNTUK PENINGKATAN KEANDALAN TITIK BEBAN DENGAN MENGGUNAKAN TEORI PERMAINAN KOOPERATIF LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika Institut Teknologi Bandung
oleh TOTOH ABDUL MATIN 13205160
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009
ALOKASI BIAYA INVESTASI DAN OPERASI UNTUK PENINGKATAN KEANDALAN TITIK BEBAN DENGAN MENGGUNAKAN TEORI PERMAINAN KOOPERATIF
oleh TOTOH ABDUL MATIN 13205160
TUGAS AKHIR telah diterima dan disahkan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Bandung, Oktober 2009 Mengetahui,
Pembimbing I
Dr. Ir. Muhammad Nurdin NIP.130704300
Pembimbing II
Ir.Nanang Haryanto, MT. NIP.130528318
ABSTRAK
Penambahan beban pada suatu sistem tenaga listrik akan menyebabkan perubahan konfigurasi sistem dan hal ini akan merubah tingkat keandalan pada subsation yang ada. Untuk mendapatkan tingkat keandalan yang optimal, kita harus mengeluarakan biaya investasi untuk membangun pembangkit dan saluran transmisi. Tugas akhir ini menggunakan suatu mekanisme alokasi biaya investasi bagi seluruh pihak yang ada pada sistem. Metoda yang akan digunakan untuk mengalokasikan biaya investasi ini didasarkan pada Teori Permainan Kooperatif. Pada teori ini, suatu pihak/pemain akan membuat suatu kerjasama (koalisi) dengan pihak/pemain lain untuk mendapatkan biaya investasi dan operasi yang lebih murah. Aplikasi dari teori ini akan dianalisis pada Sistem Garver. Hasil penelitian menunjukan langkah pembentukan koalisi bilateral
dalam rangka
menghasilkan suatu koalisi besar (Grand Coalition). Untuk memberikan deskripsi tentang kontribusi pemain pada suatu koalisi, tugas akhir ini menunjukan alokasi biaya investasi dan keuntungan operasi yang didapat oleh masing-masing pemain yang ada pada suatu koalisi.
Kata Kunci : konfigurasi, alokasi biaya, tingkat keandalan, teori permainan kooperatif
ABSTRACT
Increasing of electric demand on the system will cause a system reconfiguration and it will change the reliability level at each substation. To get the optimal reliability level, we must spend the investation to build up generators and transmission lines. The final project deals with a mechanism of investation cost allocation to all of party in the system. The method that will use to allocate the investation cost is based on the Cooperative Game Theory. In this theory, one party/player will make a cooperation (coalition) with other party/player to get cheaper investation and operation cost. The theory application will be analized in Garver System. The result of research bring up the formation step of bilateral coalition in order to make a big coalition (Grand Coalition). To give a description about players contribution in the coalition, this final project show the investation cost allocation and operational profit obtained by each player in coalition.
Key words : configuration, cost allocation, reliability level, cooperative game theory
KATA PENGANTAR Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Alloh SWT yang Maha Besar lagi Maha Kuasa, karena atas segala karunia-Nya lah tugas akhir ini dapat terselesaikan sesuai dengan apa yang diharapkan. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada bapak dan ibu serta adikku yang telah memberikan dukungan baik secara moril maupun materil untuk menunjang kelancaran penyelesaian tugas akhir ini. Tidak lupa penulis sampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya atas seluruh bimbingan dan bantuan yang telah diberikan dalam rangka pengerjaan tugas akhir ini, terutama kepada :
1.
Bapak Dr.Ir. Muhammad Nurdin dan Bapak Ir. Nanang Haryanto, MT selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah memberikan banyak bimbingan dan pengarahan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
2.
Ir. Agus Purwadi, MT dan Dr.Ir Arry Ahmad Arman sebagai wali akademik penulis.
3.
Efriditya Octriza, Farhan Asyifa, Fandi Gunawan, Fela Rizki Wardana, Fuad Fadhli, Hifni Ashif, Jongguran S, Julius Perdi, Mokhammad Gati, Muhammad Khadafi, Robin Septavyn, Tri Ardiyanto, Wahyu Hendro dan Dewantika Kusuma serta semua teman-teman seperjuangan di LSTDE-ITB atas bantuan serta dukungannya dalam mengerjakan tugas akhir ini.
4.
Segenap staf dan karyawan LSTDE-ITB atas semua bantuan dan fasilitas selama penulis melaksanakan penelitian tugas akhir ini.
5.
Rekan-rekan Teknik Elektro ITB angkatan 2005 dan teman–teman HME ITB atas semua dorongan moril yang diberikan kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa tidak ada yang sempurna di dunia ini, begitu pula dengan tugas akhir ini. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dalam rangka memperbaiki dan melengkapi berbagai hal yang terkandung di dalamnya yang masih memiliki banyak kekurangan. Harapan penulis, semoga tugas akhir ini dapat berguna dan dikembangkan dikemudian hari.
Bandung, September 2009
Penulis
DAFTAR ISI ABSTRAK .............................................................................................................. i ABSTRACT ........................................................................................................... ii KATA PENGANTAR.......................................................................................... iii DAFTAR ISI.......................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR........................................................................................... vii DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii BAB I
PENDAHULUAN.................................................................................I-1 1.1 Latar Belakang .................................................................................I-1 1.2 Tujuan ..............................................................................................I-3 1.3 Batasan Masalah ..............................................................................I-3 1.4 Metodologi Penelitian ......................................................................I-4 1.5 Sistematika Pembahasan ..................................................................I-5
BAB II TEORI PERMAINAN KOOPERATIF........................................... II-1 2.1 Teori Pemainan.............................................................................. II-1 2.2 Teori Pemainan Kooperatif ........................................................... II-3 2.3 Koalisi............................................................................................ II-4 2.4 Fungsi Karakteristik ...................................................................... II-5 2.5 Core ............................................................................................... II-8 2.6 Nilai Shapley dan Nilai Shapley Bilateral .................................... II-9 2.7 Algoritma Induksi Terbalik......................................................... II-17 BAB III KEANDALAN SISTEM TENAGA LISTRIK ............................. III-1 3.1 Keandalan Sistem Tenaga Listrik ................................................ III-1 3.2 Indeks Keandalan ......................................................................... III-4 3.3 Konsep Dasar Keandalan ............................................................. III-5 3.4 Sistem Transmisi dan Pembangkit Komposit .............................. III-8 BAB IV ANALISIS FUNGSI KARAKTERISTIK KONFIGURASI SISTEM GARVER EKSISTING 5 BUS .......................................................IV-1 4.1 Perencanaan Konfigurasi Sistem Berdasarkan Indeks Keandalan ............................................................................................................IV-1
4.2 Analisis Keandalan Sistem Garver 5 Bus ....................................IV-2 4.3 Perubahan Konfigurasi Sistem Garver 5 Bus ..............................IV-6 BAB V APLIKASI PEMBENTUKAN KOALISI DAN ALOKASI BIAYA INVESTASI DAN OPERASI UNTUK PENINGKATAN KEANDALAN TITIK BEBAN ........................................................ V-1 5.1 Latar Belakang Pembentukan Koalisi .......................................... V-1 5.2 Aplikasi Pembentukan Koalisi pada Sistem Tenaga Listrik ........ V-2 5.3 Fungsi Karakteristik Pemain dalam Sistem Tenaga Listrik ......... V-6 5.4 Aplikasi Pembentukan Koalisi dan Alokasi Biaya Investasi........ V-9 BAB V PENUTUP.........................................................................................VI-1 5.1 Kesimpulan..................................................................................VI-1 5.2 Saran ............................................................................................VI-2
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1
Diagram Blok Pembentukan Koalisi Pemain ................................ II-20
Gambar 3.1
Peningkatan Biaya Keandalan.................................................... III-3
Gambar 3.2
Model Dua Keadaan Suatu Komponen .......................................... III-5
Gambar 3.3
Konfigurasi Jaringan Sederhana................................................. III-9
Gambar 3.4
Konfigurasi Jaringan Pada Kondisi Tertentu ............................... III-10
Gambar 4.1
Sistem Garver Eksisting 5 Bus ......................................................IV-3
Gambar 4.2
Akgoritma Pemilihan Konfigurasi Sistem .....................................IV-5
Gambar 5.1
Rencana Penambahan Beban Baru pada Sistem Garver Eksisting 5 Bus............................................................................................... V-4
Gambar 5.2
Alokasi Biaya Investasi.............................................................. V-46
Gambar 5.3
Keuntungan Para Pemain Jika Berkoalisi .................................. V-47
Gambar 5.4
Alokasi Biaya Investasi dan Operasi.......................................... V-52
Gambar 5.5
Keuntungan Para Pemain Jika Berkoalisi Dilihat dari Masa Investasi dan Operasi................................................................. V-53
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Fungsi Karakteristik Pemain.......................................................... II-12
Tabel 2.2 Fungsi Karakteristik Pemain........................................................... II-15 Tabel 2.3 Pembentukan Koalisi Tahap Pertama ............................................. II-16 Tabel 2.4 Pembentukan Koalisi Tahap Kedua................................................ II-17 Tabel 3.1 Data Pembangkit .............................................................................. III-9 Tabel 3.2 Data Saluran Transmisi.................................................................... III-9 Tabel 3.3 Statistik Saluran Transmisi ................................................................ III-11 Tabel 3.4 Probabilitas Kondisi Saluran Transmisi .............................................. III-11 Tabel 3.5 Frekuensi Kondisi Saluran Transmisi ................................................. III-11 Tabel 3.6 Kondisi Unit Pembangkit pada Pusat Pembangkit 1 ............................ III-12 Tabel 3.7 Kondisi Unit Pembangkit pada Pusat Pembangkit 2 ............................ III-12 Tabel 3.8 Nilai Kondisi (State) Sistem .............................................................. III-13 Tabel 3.9 Nilai Indeks Titik Beban ................................................................... III-17 Tabel 4.1 Data Sistem Garver .............................................................................IV-4 Tabel 4.2 Data Karakteristik Pembangkit ............................................................IV-6 Tabel 4.3 Data Karakteristik Saluran Transmisi ...................................................IV-7 Tabel 4.4 Availability dan Unavailability Komponen...........................................IV-8 Tabel 4.5 Probabilitas State Permbangkit ............................................................IV-8 Tabel 4.6 Probabilitas State Saluran Transmisi ....................................................IV-8 Tabel 4.7 Data Beban Puncak .............................................................................IV-8 Tabel 4.8 Nilai EENS pada Bus 1 .....................................................................IV-10 Tabel 4.9 Nilai EENS pada Bus 2 .....................................................................IV-10 Tabel 4.10 Nilai EENS pada Bus 3 ....................................................................IV-11 Tabel 4.11 Nilai EENS pada Bus 4 ....................................................................IV-11 Tabel 4.12 Nilai EENS pada Bus 5 ....................................................................IV-12 Tabel 4.13 Nilai EENS Total Sistem Garver Eksisting 5 Bus...............................IV-12 Tabel 4.14 Data Biaya Investasi Komponen Pembangkit dan Saluran ..................IV-14 Tabel 4.15 Analisis Konfigurasi Perubahan Sistem Garver Eksisting 5 Bus ..........IV-16
Tabel 4.16 Nilai ∆ EENS/TOTAL BIAYA Untuk Setiap Konfigurasi .................IV-20 Tabel 5.1 Data Beban Baru ................................................................................. V-5 Tabel 5.2 Fungsi Karakteristik Pemain ................................................................. V-9 Tabel 5.3 Tahap Pertama Pemilihan Koalisi ....................................................... V-11 Tabel 5.4 Tahap Kedua Pemilihan Koalisi.......................................................... V-15 Tabel 5.5 Tahap Ketiga Pemilihan Koalisi ......................................................... V-21 Tabel 5.6 Tahap Keempat Pemilihan Koalisi ...................................................... V-26 Tabel 5.7 Tahap Kelima Pemilihan Koalisi ........................................................ V-32 Tabel 5.8 Tahap Keenam Pemilihan Koalisi ....................................................... V-37 Tabel 5.9 Tahap Ketujuh Pemilihan Koalisi ....................................................... V-42 Tabel 5.10 Alokasi Biaya Investasi dan Keuntungan Pemain ................................. V-46 Tabel 5.11 Perhitungan Keuntungan Operasi GENCO per Tahun ......................... V-48 Tabel 5.12 Perhitungan Keuntungan Operasi TRANSCO per Tahun .................... V-49 Tabel 5.13 Perhitungan Keuntungan Operasi Beban Baru per Tahun .................... V-50 Tabel 5.14 Perhitungan Keuntungan Operasi Eksisting per Tahun ....................... V-51 Tabel 5.15 Keuntungan/ Kerugian Operasi per Tahun .......................................... V-51 Tabel 5.16 Alokasi Biaya Sebelum dan Setelah Operasi ....................................... V-51 Tabel 5.17 Keuntungan/ Kerugian Setelah Operasi per Tahun .............................. V-52
