BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Kebutuhan energi listrik selalu bertambah dari waktu ke waktu. Untuk tetap dapat melayani kebutuhan energi listrik, maka sistem tenaga listrik perlu dikembangkan seirama dengan kenaikan beban. Adanya peningkatan beban dan peningkatan pembangkitan daya, mengakibatkan aliran daya pada saluran transmisi juga akan meningkat. Dalam periode waktu tertentu jaringan transmisi dapat mengalami over load, sehingga perlu membangun suatu saluran transmisi baru. Jaringan transmisi adalah penghubungan antara pusat pembangkit dengan pusat beban yang merupakan salah satu elemen yang sangat penting dalam ketenagaan listrik. Dalam pengembangan jaringan transmisi perlu suatu perencanaan (Transmission Expansion Planning/TEP) yang baik, sehingga biaya investasi pengembangan jaringan transmisi dapat seminimal mungkin namun tetap memenuhi syarat-syarat teknis, ekonomis dan keandalan. Rugi-rugi daya dari suatu jaringan transmisi sangat menentukan biaya operasi sistem tenaga listrik, sehingga rugi-rugi daya perlu diminimalkan dan dipertimbangkan dalam TEP. Dengan memasukkan rugi-rugi daya dalam fungsi obyektif TEP, diharapkan pengembangan jaringan transmisi yang direncanakan selain meminimalkan biaya investasi, juga meminimalkan biaya operasional sistem pada saat penerapannya.
1
Beban saluran (line loading) merupakan tingkat persentase beban pada suatu saluran pada saat penerapan pengembangan jaringan mulai dioperasikan. Dengan menambahkan LLmax pada kekangan, diharapkan waktu untuk over load semakin panjang. Perencanaan pengembangan jaringan transmisi merupakan permasalahan yang menjadi pusat perhatian para peneliti di bidang ketenagaan listrik. Garver (1970) mempelopori penelitian mengenai perencanaan pengembangan jaringan transmisi yang diselesaikan dengan menggunakan metode linear programming. Metode optimisasi TEP yang digunakan cukup bervariasi, diantaranya adalah Linear Programming/LP [7], nonlinear programming [1] dan Mix-Integer Non Linear Programming [4] yang merupakan metode optimisasi matematik. Metode matematik tersebut di atas hanya sesuai untuk permasalahan konveks, sementara permasalahan TEP merupakan permasalahan non konveks[6]. Penggunaan metode optimisasi matematik pada permasalahan TEP sering menghasilkan solusi optimal lokal. Seiring dengan waktu, metode yang digunakan untuk permasalahan TEP beralih ke metode metaheuristik. Metode metaheuristik mengatasi permasalahan non konveks. Metode metaheuristik yang sering digunakan untuk menyelesaikan permasalahan TEP adalah Simulated Annealing/SA [5], Tabu Search/TS [12], Ant Colony Optimization/ACO [8] dan Algoritma Genetik/AG [6,10,11]. Metodemetode ini menggunakan multi-searching point untuk mencari solusi optimal sehingga output yang dihasilkan pada metode-metode ini dapat menemukan titik global optimal. Kelebihan AG dibanding metode metaheuristik lain adalah
2
mempunyai sejumlah nilai awal (initial point) yang disebut dengan populasi, sehingga AG dapat memberikan banyak pilihan solusi, sedangkan SA, TS, dan ACO hanya mempunyai satu nilai awal (single point). AG juga mempunyai kelebihan yaitu perhitungan AG tidak terpengaruh bila nilai awal buruk (weak initial). 1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah pada sub bab 1.1, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
1.
Bagaimana menentukan letak dan jumlah saluran transmisi baru dalam pengembangan jaringan transmisi dengan biaya investasi yang optimal dengan menggunakan Algoritma Genetika?
2.
Bagaimana menentukan letak dan jumlah saluran transmisi baru dalam pengembangan jaringan transmisi dengan biaya investasi dan biaya operasional yang optimal dengan menggunakan Algoritma Genetika?
3.
Bagaimana kekangan-kekangan dalam TEP terpenuhi?
1.3 Keaslian Penelitian Penelitian
tentang
Transmission
Expansion
Planning
dengan
menggunakan metode Algoritma Genetika telah banyak dilakukan sebelumnya. Fungsi obyektif dari TEP konvensional adalah meminimisasi biaya investasi, namun beberapa peneliti menambahkan beberapa parameter yang berbeda, diantaranya adalah Zakariya et al. (2003) yang menambahkan rugi-rugi daya corona dalam fungsi obyektif dan kendala operasi. Zakariya menggunakan pengkodean biner pada metode Algoritma Genetika. Pengetesan penelitian ini 3
diaplikasikan
pada
Garver’s
6-bus
system.
Roddriguez
et
al.
(2008)
mempertimbangkan penambahan kapasitor bank dalam Short-term Transmission Expansion Planning (STEP). Menggunakan model AC dan DC dalam perhitungan aliran daya. Pengkodean Algoritma Genetika yang digunakan adalah pengkodean desimal. Penelitian tersebut telah diteskan pada sistem Garver dan electrical Brazilian system. Jalilzadeh et al. (2009) mempertimbangkan level tegangan dan rugi-rugi saluran pada Mid-term Transmission Expansion Planning. Pada penelitian ini rugi-rugi daya dihitung berdasar DC Power Flow (DCPF). Pengkodean Algoritma Genetika yang digunakan adalah campuran antara pengkodean
biner dan pengkodean desimal. Metode di atas diterapkan pada
jaringan transmisi Azerbaijan, Iran. Pada penelitian sebelumnya belum ada yang meneliti efek dari LLmax. Penelitian ini memvariasikan nilai LLmax pada kekangan TEP. Pada perencanaan jangka panjang, umumnya perhitungan power flow menggunakan DC model. Untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat, penelitian ini menggunakan AC model. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Menentukan letak dan jumlah saluran transmisi baru dalam pengembangan jaringan transmisi dengan biaya investasi yang optimal dengan menggunakan Algoritma Genetika. 2. Menentukan letak dan jumlah saluran transmisi baru dalam pengembangan jaringan transmisi dengan biaya investasi dan biaya 4
operasional yang optimal dengan menggunakan Algoritma Genetika 3. Menjaga kekangan-kekangan dalam TEP selalu terpenuhi. 1.5 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat untuk perusahaan listrik dalam melakukan optimasi perencanaan pengembangan jaringan transmisi sehingga biaya investasi awal pengembangan optimal dan biaya operasional pada saat penerapan juga optimal. 1.6 Sistematika Penulisan Penulisan tesis ini terdiri dari lima bab yaitu: BAB I : Pendahuluan Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, perumusan masalah, keaslian penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian serta sistematika penulisan tesis. BAB II : Tinjauan Pustaka Dan Landasan Teori Bab II ini dibahas tentang tinjauan pustaka dan dasar teori tentang Transmission Expansion Planning (TEP), konsep aliran daya, rugi-rugi daya, Algoritma Genetika serta hipotesis. BAB III : Metodologi Penulisan Bab tersebut berisi tentang alat dan bahan yang dibutuhkan dalam penulisan laporan penelitian. Di dalam bab tersebut juga dibahas mengenai langkah-langkah penelitian. BAB IV : Hasil dan Pembahasan Bab IV ini menampilkan hasil simulasi TEP pada sistem Garver 6 bus. 5
Hasil simulasi berupa jumlah saluran dalam suatu cabang dan biaya investasi dari dua skenario. Skenario pertama adalah simulasi TEP tanpa mempertimbangkan rugi-rugi
daya
dan
skenario
kedua
adalah
simulasi
TEP
dengan
mempertimbangkan rugi-rugi daya. Penelitian ini juga menganalisis pengaruh level tegangan dan LLmax. Hasil simulasi akan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik. Data dari tabel dan grafik tersebut dianalisis dalam sub bab pembahasan. BAB V : Kesimpulan dan Saran Bab ini memberikan kesimpulan dari hasil penelitian pengembangan jaringan transmisi pada sistem Garver 6 bus dan saran untuk penelitian selanjutnya tentang perencanaan pengembangan jaringan transmisi untuk lebih menyempurnakan penelitian ini.
6
