BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISIS Dalam merencanakan membangun pembangkit untuk mendapatkan tingkat keandalan yang diinginkan, maka kita perlu tahu berapa besar kapasitas yang perlu dipasang dan kapan tahun pemasangannya untuk menemui kriteria keandalan yang diinginkan. Konsep yang digunakan disini adalah menyesuaikan kapasitas efektif penambahan unit dengan ramalan beban puncak untuk mendesain pilihan-pilihan agar didapatkan keandalan yang konstan. Pada Tugas Akhir dilakukan perhitungan untuk mencari besar kapasitas yang perlu ditambahkan ke dalam sistem DKI Jakarta dan Tangerang agar didapatkan nilai LOLP yang diharapkan yaitu ≤ 1 untuk masa sepuluh tahun mendatang, dimulai pada masa operasi tahun 2007. Selain untuk mengetahui besar kapasitas yang harus ditambahkan, Tugas Akhir ini juga merekomendasi jenis pembangkit yang sebaiknya dibangun di sistem DKI Jakarta dan Tangerang dari beberapa aspek. Perhitungan dilakukan dengan bantuan perangkat lunak komputer yang direalisasikan dalam Tugas Akhir ini.
4.1 Data Data yang diperlukan untuk perhitungan ini adalah data beban harian rata-rata serta data unit-unit pembangkit meliputi kapasitas, FOR serta capacity factor. 4.1.1 Data Beban Harian Data beban harian yang digunakan adalah data beban harian rata-rata untuk hari Senin, Sabtu dan Minggu. Lalu dari masing-masing beban harian pada hari-hari tersebut, yang diperoleh dari rata-rata tahun 2007 dibuat pertumbuhannya sesuai dengan perkiraan persentase pertumbuhan beban puncak tiap tahun hingga tahun 2016, dengan asumsi bentuk beban harian sama untuk setiap tahun pada masingmasing hari. Tabel 4.1 Data rata-rata beban harian Senin
2007 Senin
00.30
01,00
01.30
02.00
02.30
03.00
03.30
04.00
04.30
05.00
05.30
06.00
3013
2988
2985
2928
2879
2874
2813
2864
2948
2990
3135
3081
06.30
07.00
07.30
08.00
08.30
09.00
09.30
10.00
10.30
11.00
11.30
12.00
54
3046
3109
3350
3604
3908
3965
4055
4104
4113
4118
4096
3923
12.30
13,00
13.30
14.00
14.30
15.00
15.30
16.00
16.30
17.00
17.30
18.00
3910
4099
4216
4216
4234
4196
4207
4134
4064
4016
3920
3855
18.30
19.00
19.30
20.00
20.30
21.00
21.30
22.00
22.30
23.00
23.30
24.00
3963
4003
3976
3963
3894
3812
3673
3546
3602
3542
3482
3388
00.30 02.00 03.30 05.00 06.30 08.00 09.30 11.00 12.30 14.00 15.30 17.00 18.30 20.00 21.30 23.00
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Gambar 4.1 Kurva beban harian Senin
01,00
01.30
02.00
02.30
03.00
03.30
04.00
04.30
05.00
05.30
06.00
3351
3326
3300
3249
3190
3266
3141
3138
3174
3215
3242
3281
06.30
07.00
07.30
08.00
08.30
09.00
09.30
10.00
10.30
11.00
11.30
12.00
3194
3131
3254
3339
3409
3465
3567
3615
3597
3604
3562
3504
12.30
13,00
13.30
14.00
14.30
15.00
15.30
16.00
16.30
17.00
17.30
18.00
3447
3432
3513
3484
3437
3421
3373
3366
3386
3357
3341
3447
18.30
19.00
19.30
20.00
20.30
21.00
21.30
22.00
22.30
23.00
23.30
24.00
3637
3637
3608
3578
3582
3549
3471
3367
3413
3395
3316
3243
23.00
Gambar 4.2 Kurva beban harian Sabtu
21.30
18.30
17.00
15.30
14.00
12.30
11.00
09.30
08.00
06.30
05.00
03.30
3700 3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800 02.00
Sabtu
00.30
00.30
2007
20.00
Tabel 4.2 Data rata-rata beban harian Sabtu
Tabel 4.3 Data rata-rata beban harian Minggu
55
2007
00.30
01,00
01.30
02.00
02.30
03.00
03.30
04.00
04.30
05.00
05.30
06.00
3191 3129 3078 3039 3031 2962 2977 2939 2941 2991 3047 3009 06.30
07.00
07.30
08.00
08.30
09.00
09.30
10.00
10.30
11.00
11.30
12.00
2823 2788 2786 2824 2916 2974 3021 3083 3093 3057 3043 3005
Minggu
12.30
13,00
13.30
14.00
14.30
15.00
15.30
16.00
16.30
17.00
17.30
18.00
2993 3022 3047 3036 3046 2989 2998 3002 3032 3043 3099 3168 18.30
19.00
19.30
20.00
20.30
21.00
21.30
22.00
22.30
23.00
23.30
24.00
3404 3480 3473 3454 3430 3384 3290 3163 3212 3147 3135 3103
Gambar 4.3 Kurva beban harian Minggu
23.00
21.30
20.00
18.30
17.00
15.30
14.00
12.30
11.00
09.30
08.00
06.30
05.00
03.30
02.00
00.30
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
4.1.2 Pertumbuhan Beban Puncak Tabel 4.4 Prakiraan kebutuhan tenaga listrik distribusi DKI Jakarta dan Tangerang SKENARIO NORMAL Satuan 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 % Rasio Elektrifikasi 95.25 95.85 96.15 96.49 96.93 97.38 97.87 98.40 98.97 99.61 100.00 Delta Pelanggan Ribu 3,381,261 3,479,859 3,571,830 3,666,486 3,763,500 3,863,095 3,965,341 4,070,307 4,178,066 4,288,506 4,401,881 Energy Sales GWh 27,208.60 28,773.10 30,456.90 32,283.60 34,222.94 36,285.47 38,479.28 40,813.04 43,295.99 45,933.51 48,740.05 Growth % 5.13 5.75 5.85 6.00 6.01 6.03 6.05 6.06 6.08 6.09 6.11 Produksi GWh 30,311.00 31,924.20 33,616.89 35,476.48 37,484.06 39,699.64 42,053.86 44,555.72 47,214.82 50,036.50 53,035.96 Faktor Beban % 80.8 81.5 81.6 81.7 81.8 81.9 82.0 82.1 82.2 82.3 82.4 Beban Puncak MW 4,283 4,472 4,703 4,957 5,232 5,534 5,855 6,196 6,558 6,941 7,348
4.1.3 Data Eksisting Pembangkit & Tangerang Tabel 4.5 Data unit-unit pembangkit Priok – Muara Karang Jenis
Nama Pembangkit
Kapasitas
FOR
Capacity
Pembangkit
(%)
Factor
Unit #3
45 MW
12.17
0.8
Unit #4
45 MW
12.17
0.8
Unit #1.1
125 MW
2.59
0.75
Unit #1.2
125 MW
2.53
0.8
Pembangkit PLTU
56
PRIOK
PTLGU
PLTG PLTU G.A PLTU Minyak Muara Karang
Unit #1.3
125 MW
3.38
0.77
Unit #1.0
180 MW
4.21
0.73
Unit #2.1
125 MW
1.03
0.71
Unit #2.2
125 MW
3.66
0.8
Unit #2.3
125 MW
5.86
0.46
Unit #2.0
180 MW
2.66
0.64
Unit #1
17 MW
12.17
0.4
Unit #3
17 MW
12.17
0.4
Unit #4
165 MW
27.91
0.8
Unit #5
165 MW
19.39
0.8
Unit #1
84 MW
8.28
0.72
Unit #2
84 MW
7.00
0.53
Unit #3
84 MW
15.32
0.76
Unit #1.1
90 MW
2.99
0.78
Unit #1.2
90 MW
4.73
0.88
Unit #1.3
90 MW
1.03
0.74
Unit #1.4
150 MW
19.69
0.76
8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Beban Puncak
Kapasitas Tersedia
Gambar 4.4 Pertumbuhan beban puncak dan kapasitas terpasang DKI Jakarta&Tangerang 2007-2016
Dari data dan konfigurasi pembangkit diatas, dan berdasarkan penjelasan pada bab sebelumnya bahwa GITET diasumsikan sebagai pembangkit dengan besar kapasitas masing-masing GITET sebesar 2x500MVAx0.85 dan FOR sebesar 0.02 maka diperoleh besaran kapasitas eksisting DKI Jakarta & Tangerang pada kondisi di tahun awal studi sebesar 6775 MW.
57
4.2 Hasil Perhitungan Perhitungan yang dilakukan meliputi : 1) Perhitungan LOLP dan UE untuk mengetahui sekuriti ketersediaan daya sistem pada kondisi awal di dalam keadaan sistem pembangkitan saat ini untuk masing-masing hari. 2) Perhitungan besar kapasitas pembangkit yang harus dipasang dan besar LOLP dan UE yang baru untuk masing-masing skenario penambahan pembangkit. 4.2.1 Hasil Perhitungan LOLP dan UE Awal Tabel 4.6 Perhitungan LOLP dan UE awal hari Senin Tahun
Beban Puncak
2007 2008
KP – BP
LOLP
UE(MW)
4234
2510
2.89E-02
107.7231
4546
2198
0.0608
442.1284
2009
4910
1834
1.52E+03
2010
5156
1588
0.3222 1.2122
2011
5414
1330
2.1215
1.59E+04
2012
5685
1059
4.4506
3.36E+04 1.06E+05
5.80E+03
2013
5969
775
20.0008
2014
6267
477
39.2468
3.11E+05
164
71.5999
6.76E+05
-165
141.989
1.05E+06
2015 2016
6580 6909
Tabel 4.7 Perhitungan LOLP dan UE awal hari Sabtu
2007
Beban Puncak 3637
2008
3905
2839
0.0035
21.0823
2009
4217
2527
0.0341
1.30E+02
2010
4428
2316
0.0723
3.89E+02
2011
4649
2095
0.1111
8.45E+02
2012
4881
1863
0.3721
1.90E+03
2013
5125
1619
1.4408
6.73E+03
2014
5381
1363
2.8773
1.94E+04
2015
5650
1094
5.6626
4.32E+04
2016
5933
811
22.9028
1.27E+05
Tahun
KP – BP
LOLP
UE(KW)
3107
1.50E-03
8.7113
Tabel 4.8 Perhitungan LOLP dan UE awal hari Minggu
58
Beban Puncak 3480
Tahun 2007
KP – BP
LOLP
UE(KW)
3264
4.19E-04
1.8553
2008
3737
3007
0.0012
6.1613
2009
4036
2708
0.0056
2.38E+01
2010
4238
2506
0.0157
7.26E+01
2011
4450
2294
0.0305
1.79E+02
2012
4673
2071
0.0767
4.22E+02
2013
4907
1837
0.2543
1.19E+03
2014
5152
1592
0.6462
3.81E+03
2015
5410
1334
1.5108
8.93E+03
2016
5681
1063
4.1045
2.26E+04
KP = Kapasitas terpasang BP = Beban puncak 4.2.2 Penambahan Besar Kapasitas Pembangkit Setiap Tahun Tabel 4.3 Perhitungan penambahan kapasitas untuk mempertahankan ketersediaan daya setiap tahun hari Senin Tahun
Beban Puncak
Kap Terpasang
Tambahan Unit
FOR
2007
4234
6745
-
-
2008
4546
6745
-
-
2009
4910
6745
-
2010
5156
6820
2011
5414
2012 2013 2014 2015 2016
KP- BP
LOLP
2511 2199
2.89E02 0.0608
442.1284
-
1835
0.3222
1.52E+03
75
0.02
1664
0.9405
3.93E+03
7070
270
0.02
1676
0.952
4.15E+03
5685
7332
283
0.02
1688
0.9718
4.37E+03
5969
7607
295
0.02
1699
0.982
4.60E+03
0.03
1711
0.981
4.78E+03
0.03
1723
0.973
4.92E+03
0.03
1736
0.9831
5.14E+03
6267 6580 6909
7899 8209 8532
310 325 342
UE(MWH) 107.7231
59
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Beban Puncak
Kapasitas Terpasang
Gambar 4.5 Pertumbuhan beban puncak dan kapasitas terpasang penambahan pertahun
4.2.3 Penambahan Besar Kapasitas Pembangkit Setiap Dua Tahun Tabel 4.4 Perhitungan penambahan kapasitas untuk mempertahankan ketersediaan daya setiap dua tahun hari Senin Tahun
Beban Puncak
Kap Terpasang
Tambahan Unit
FOR
KP-BP
2007
4234
6745
-
-
2511
2008
4546
6745
-
-
2009
4910
6745
-
-
LOLP
UE(MWH)
2199
2.89E02 0.0608
442.1284
1835
0.3222
1.52E+03
107.7231
2010
5156
7068
323
0.03
1912
0.2117
1.17E+03
2011
5414
7068
-
-
1654
0.9717
4.32E+03
2012
5685
7636
568
0.05
1951
0.2446
1.57E+03
2013
5969
7636
-
-
1667
0.9944
5.14E+03
2014
6267
8310
674
0.05
2043
0.288
1.86E+03
2015
6580
8310
-
-
1730
0.977
5.81E+03
2016
6909
8662
352
0.03
1753
0.9314
5.60E+03
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Beban Puncak
Kapasitas Terpasang
Gambar 4.6 Pertumbuhan beban puncak dan kapasitas terpasang penambahan dua tahun
60
Tabel 4.6 Perhitungan penambahan kapasitas untuk mempertahankan ketersediaan daya beban hari Sabtu setiap tahun dan dua tahun Sabtu
unit rating/tahun
FOR1
unit rating/dua tahun
FOR2
LOLP
LOLP1
LOLP2
2007
-
-
-
-
1.50E-03
1.50E-03
1.50E-03
2008
-
-
-
-
0.0035
0.0035
0.0035
2009
-
-
-
-
0.0341
0.0341
0.0341
2010
-
-
-
-
0.0723
0.0723
0.0723
2011
-
-
-
-
0.1111
0.1111
0.1111
2012
-
-
-
-
0.3721
0.3721
0.3721
2013
87
0.02
348
0.03
1.4408
0.979
0.2176
2014
268
0.03
-
-
2.8773
0.9823
0.9723
2015
281
0.03
595
0.05
5.6626
0.9816
0.266
2016
293
0.03
-
-
22.9028
0.9813
0.9794
Tabel 4.7 Perhitungan penambahan kapasitas untuk mempertahankan ketersediaan daya beban hari Minggu setiap tahun dan dua tahun Minggu
unit rating/tahun
FOR1
unit rating/dua tahun
2007
-
-
2008
-
-
2009
-
2010
FOR2
LOLP
LOLP1
LOLP2
-
-
4.19E-04
4.19E-04
4.19E-04
-
-
0.0012
0.0012
0.0012
-
-
-
0.0056
0.0056
0.0056
-
-
-
-
0.0157
0.0157
0.0157
2011
-
-
-
-
0.0305
0.0305
0.0305
2012
-
-
-
-
0.0767
0.0767
0.0767
2013
-
-
-
-
0.2543
0.2543
0.2543
2014
-
-
-
-
0.6462
0.6462
0.6462
2015
75
0.02
373
0.05
1.2108
0.982
0.5331
2016
282
0.03
-
-
4.1045
0.993
0.9602
4.2.4 Penambahan Kapasitas Tiga Unit Pembangkit Setiap Tiga Tahun Tabel 4.8 Perhitungan penambahan kapasitas untuk mempertahankan ketersediaan daya setiap tiga tahun Tahun
Beban Puncak
Kap Terpasang
Tambahan Unit
FOR
Reserve
LOLP
UE(MWH)
2007
4234
6745
-
-
2511
2.89E-
107.7231
61
02 2008
4546
6745
-
-
2199
0.0608
442.1284
2009
4910
6745
-
-
1835
0.3222
1.52E+03
2010
5156
7345
3 x 200
0.02
2189
0.0657
466.5769
2011
5414
7345
-
-
1931
0.2026
1.12E+03
5685
7345
-
-
1660
0.9584
4.37E+03
3 x 433
0.04
2676
0.0197
88.8944
2012 2013
5969
8645
2014
6267
8645
-
-
2378
0.0569
342.1487
2015
6580
8645
-
-
2065
0.2067
1.16E+03
2016
6909
8645
-
-
1736
0.9539
5.10E+03
10000 8000 6000 4000 2000 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Beban Puncak
Kapasitas Terpasang
Gambar 4.7 Pertumbuhan beban puncak dan kapasitas terpasang pertiga-empat tahun
4.3 Analisis Hasil Perhitungan Dari hasil-hasil perhitungan yang diperoleh dalam pasal 4.2, maka dapat diberikan analisis dari hasil-hasil perhitungan tersebut. 4.3.1 Analisis Hasil Perhitungan Indeks Keandalan LOLP Dari hasil perhitungan kondisi awal ini terlihat bahwa nilai LOLP melebihi standar satu hari/tahun sejak tahun 2010 untuk beban hari Senin, tahun 2013 untuk beban hari Sabtu dan tahun 2015 untuk beban hari Minggu. Nilai LOLP ini terus meningkat hingga tahun 2016 seiring dengan berkurangnya cadangan daya akibat
pertumbuhan
beban
yang
tanpa
disertai
penambahan
kapasitas
pembangkitan seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.5 dan 4.6 dibawah ini.
62
Gambar 4.5 Grafik LOLP terhadap beban
Gambar 4.6 Grafik LOLP terhadap cadangan
puncak hari Senin
daya hari Senin
Untuk beban harian yang berbeda, ternyata diperoleh hasil perhitungan yang berbeda pula (dengan sistem pembangkitan yang sama). Hal ini terlihat bahwa untuk beban hari Minggu, yang terkecil kebutuhan bebannya memiliki indeks LOLP, Unserved Energy yang paling kecil
oleh karenanya
kapasitas total
pembangkit yang perlu ditambahkan untuk menjamin sekuriti ketersediaan pada beban hari Minggu juga paling kecil. 4.3.2 Analisis Hasil Perhitungan Penambahan Unit Pembangkit Dalam menentukan waktu penentuan perlu tidak ditambahkannya unit pembangkit baru ditentukan berdasarkan indeks LOLP standar yang ditetapkan. Dari hasil perhitungan terlihat bahwa indeks keandalan LOLP pada beban harian Senin melewati batas standar yang digunakan lebih cepat melewati batas standar LOLP dan besar kapasitas pembangkit yang harus ditambahkan pun lebih besar dibandingkan dengan beban harian Sabtu dan Minggu. Kapasitas minimum yang harus dipasang di dalam sistem DKI Jakarta dan Tangerang untuk menjamin ketersediaan daya sistem tahun 2007 – 2016 diperlihatkan pada tabel dibawah ini. Tabel 4.9 Kapasitas pembangkit beban harian Senin (MW)
Penambahan Tahun setiap tahun 2010 2011
75 270
Penambahan Penambahan setiap dua setiap tigatahun empat tahun 323 -
3 x 200 -
63
2012 2013 2014 2015 2016 Total
283 295 310 325 342 1900
568 674 352 1917
3 x 433 1899
Tabel 4.10 Kapasitas pembangkit beban harian Sabtu (MW)
Tahun
Penambahan setiap tahun
Penambahan setiap dua tahun
2013 2014 2015 2016 Total
87 268 281 293 929
348 595 943
Tabel 4.11 Kapasitas pembangkit beban harian Senin (MW)
Penambahan Tahun setiap tahun 2015 2016 Total
75 282 357
Penambahan setiap dua tahun 373 373
Pada penambahan kapasitas pembangkit setiap dua tahun, total kapasitas pembangkit yang perlu ditambahkan ke dalam sistem sedikit lebih besar dibandingkan total kapasitas penambahan pembangkit setiap tahun. Hal ini dikarenakan besar kapasitas pembangkit akan berpengaruh terhadap besar kemungkinan kumulatif terjadinya outage sehingga akan mempengaruhi nilai LOLP hasil perhitungan sistem tersebut.
4.3.2 Rekomendasi Jenis Pembangkit Dalam menentukan jenis pembangkit yang direkomendasikan dibangun dalam sistem DKI Jakarta dan Tangerang ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan yaitu : a) Kebutuhan Energi
64
Kapasitas pembangkit yang harus ditambahkan kedalam sistem DKI Jakarta dan Tangerang untuk menjaga keandalan ketersdiaan daya yaitu : Pertimbangan pertama adalah menentukan jenis pembangkit yang memiliki kapasitas sesuai dengan kebutuhan. Dari tabel-tabel kapasitas beban harian diatas terlihat bahwas jenis pembangkit yang dibutuhkan adalah pembangkit yang memiliki kapasitas dan capacity factor cukup besar.. Maka pilihan jenis pembangkit akan jatuh kepada PLTU Batu bara, PLTU Minyak, PLTU Gas, PLTGU dan PLTA yang memiliki kapasitas besar dan mampu dioperasikan pada beban dasar dan beban menengah. b) Potensi Sumber Daya Setelah memenuhi kriteria kapasitas pembangkit berdasarkan kebutuhan, maka potensi sumber daya bahan bakar digunakan sebagai pertimbangan selanjutnya. Dari beberapa jenis pembangkit pada poin a, maka jenis pembangkit yang tidak memungkinkan dipasang di dalam sistem DKI Jakarta dan Tangerang adalah PLTA dikarenakan potensi air di DKI tidak cukup besar dan apabila potensi besar pun tentunya tidak memungkinkan untuk membangun bendungan di DKI Jakarta dan Tangerang. c) Biaya Seperti yang telah dibahas pada bab sebelumnya, Pada umumnya biaya pembangkitan listrik pada suatu pembangkit berbanding terbalik terhadap faktor kapasitas. Faktor kapasitas yang tinggi akan menyebabkan biaya pembangkitan yang rendah, demikian juga sebaliknya. Karena faktor kapasitas menggambarkan tingkat produksi listrik, meningkatnya produksi listrik akan mengurangi biaya pembangkitan listrik per satuan energy, semakin tinggi faktor kapasitas menyebabkan biaya pembangkitan akan rendah. Faktor kapasitas mendekati satu menunjukkan bahwa pembangkit listrik memproduksi listrik secara maksimal pada seluruh waktu produksi (8760jam/tahun).
65
Gambar 4.13 Perbandingan besar biaya pembangkitan listrik di Jawa
Dari gambar 4.13 dapat diketahui bahwa pada faktor beban yang diatas 0.4, maka biaya pembangkitan PLTU lebih murah daripada PLTGU (Combined Cycle). Biaya pembangkitan PLTG akan lebih rendah dari PLTGU pada faktor beban lebih kecil daripada 0.4, sedangkan pada faktor beban lebih dari 0.4 biaya pembangkitan PLTGU akan lebih rendah. Maka berdasarkan biaya pembangkitan, PLTU Batubara dan PLTGU adalah dua pilihan yang paling rendah biaya pembangkitannya dikarenakan faktor beban DKI Jakarta dan Tangerang sendiri cukup tinggi yaitu berkisar 0.808. d) Lahan dan Dampak Lingkungan Pertimbangan
terakhir
yang
digunakan
dalam
menentukan
jenis
pembangkit di studi adalah pertimbangan lahan dan dampak lingkungan. Dari aspek lahan yang dibutuhkan serta dampak lingkungan yang dihasilkan maka pilihan jenis pembangkit yang paling baik akan jatuh pada PLTGU. Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan diatas maka jenis pembangkit yang paling tepat untuk dibangun di dalam sistem DKI Jakarta dan Tangerang adalah PLTGU (Combined Cycle) .
66
