Scheduling Energi Pembangkitan di PT. PJB Unit Pembangkitan Brantas PLTA Siman
SCHEDULING ENERGI PEMBANGKITAN DI PT. PJB UNIT PEMBANGKITAN BRANTAS PLTA SIMAN I Made Barata Danajaya S1 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya e-mail :
[email protected]
Achmad Imam Agung S1 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya e-mail :
[email protected] Abstrak Penelitian ini menyajikan tentang penyelesaian permasalahan scheduling energi pembangkitan pada Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) jangka pendek (1 minggu) menggunakan metode linear programming dengan bantuan software MATLAB. Variabel yang digunakan untuk scheduling energi pembangkitan pada PLTA Siman dengan linear programming antara lain daya maksimum dan minimum pembangkitan, elevasi tertinggi Kolam Tando Harian (KTH), elevasi terendah Kolam Tando Harian, inflow yang masuk ke Kolam Tando Harian, volume Kolam Tando Harian, pemakaian air turbin, dan pemakaian air turbin rataβ rata. Pada tanggal 1 β 7 Januari 2015 PLTA Siman memiliki target produksi mingguan sebesar 1.085.483 kW. Dengan menggunakan linear programming (LP) total pembangkitan yang dapat dicapai PLTA Siman adalah 1.057.534 kW dengan prosentase pencapaian target produksi 1.057.534 ππ sebesar 97% (1.085.483 ππ Γ 100% ), sedangkan pada Laporan Harian Operasional (LHO) atau kondisi real pembangkitan PLTA Siman total pembangkitan hanya mencapai 1.019.508 kW dengan prosentase 1.019.508 ππ pencapaian target produksi sebesar 94%( 1.085.483 ππ Γ 100%). Dari nilai total pembangkitan tersebut memperlihatkan scheduling energi pembangkitan menggunakan linear programming dapat menghasilkan total pembangkitan lebih besar 38.026,5 kW (total pembangkitan LP β total pembangkitan LHO) atau 38.026,5 3,72% (1.019.508 Γ 100%). Kata Kunci : Pembangkit Tenaga Air, Scheduling Energy, Linear Programming Abstract In this Research presents the completion of short-term (1 week) scheduling problems of energy generation in Hydroelectric Power Plant (PLTA) using linear programming methods with MATLAB software. Variables used for scheduling of energy generation at hydropower Siman with linear programming, among others, maximum and minimum power generation, the highest elevation of Tando Daily Reservoir (KTH), the lowest elevation of Tando Daily Reservoir, inflow of Tando Daily Reservoir, volume of Tando Daily Reservoir, usage water turbine, and the turbine water consumption on average. On January 1 - 7, 2015 Siman hydropower has a weekly production target in amount of 1,085,483 kW. By using linear programming (LP) total hydropower generation can be achieved Siman is 1,057,534 kW 1.057.534 kW with a percentage of the production target of 97% ( Γ 100% ), meanwhile, Daily Report 1.085.483 kW Operation (LHO) or real condition of the power plants Siman with total generation reached only 1.019.508 kW 1,019,508 kW with a percentage of the production target of 94% (1.085.483 kW Γ 100%). The total value of the generation of energy generation shows that scheduling using linear programming can produce a greater total generation 38026.5 kW (total generation with LP - total generation in LHO) or 3.72% 38.026,5 (1.019.508 Γ 100% ) than Daily Report Operation. Keywords : Hydroelectric Power Plant, Energy Scheduling, Linear Programming tersebut dilakukan agar kontinuitas pembangkitan dapat terjaga. Indonesia adalah negara yang memiliki banyak sungai yang berair sepanjang tahunnya. Sungai β sungai tersebut memiliki banyak potensi dan manfaat, salah satunya yaitu dapat digunakan sebagai. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) . Pembangkit energi listrik tersebut adalah pembangkit yang memanfaatkan energi potensial dan energi kinetik dari air. Air yang berada pada posisi ketinggian tertentu memiliki energi yang
PENDAHULUAN Kebutuhan energi listrik adalah suatu kebutuhan yang sangat penting dalam kehidupan manusia sehari β harinya. Peningkatan kebutuhan energi listrik mendorong peningkatan penyediaan energi listrik secara kontinu. Dalam penyediaan kebutuhan energi listrik diperlukan scheduling sumber energi untuk membangkitkan suatu pembangkit energi listrik. Hal
65
Jurnal Teknik Elektro, Volume 06 Nomor 01 Tahun 2017, 65-70
disebut dengan energi potensial dimana yang ditentukan oleh ketersediaan air dan ketinggian hidrolik. Permasalahan scheduling pembangkitan hidro melibatkan ketersediaan air pada reservoir yang dipakai selang waktu tertentu tergantung pada kapasitas reservoir. Scheduling energi pembangkitan PLTA umumnya bertujuan untuk memaksimalkan penggunaan sumber daya air yang ditampung pada reservoir agar diperoleh pembangkitan energi listrik yang paling optimal. Adapun penelitian yang terkait dengan analisis mengenai pembangkitan pada PLTA adalah penelitian Wanasis, Hari Prasetijo, dan Giri angga Setya yang berjudul βOptimalisasi Jangka Menengah PLTA Memperhatikan Ketersediaan Air Menggunakan Linier Programmingβ pada tahun 2014, dari hasil penelitian menunjukkan dengan metode Linier Programming total energi yang dihasilkan lebih besar 2,32% dibanding dengan data real pembangkitan. Menurut Dedy Suwenda (2010: 1) mengemukakan bahwa PT. PJB Unit Pembangkitan Brantas PLTA Siman Malang adalah pembangkit listrik yang berkapasitas 3 Γ 3,6 MW. Sumber energi yang digunakan untuk membangkitkan listrik adalah air yang ditampung pada Kolam Tando Harian (KTH). Air pada KTH Siman didapatkan dari outflow PLTA Mendalan dan suplesi sungai Konto. Untuk menjaga kontinuitas dan efisiensi pembangkitan pada PLTA Siman diperlukan scheduling sumber energi pada KTH. Hal tersebut bertujuan untuk menjaga elevasi air di KTH PLTA Siman agar berada pada kondisi normal untuk pembangkitan serta mengoptimalkan pembangkitan . Adapun data real target permintaan energi PLTA Siman pada bulan januari tahun 2015 sebesar 4.807.156,26 kWh dengan realisasi produksi energi sebesar 4.701.460 kWh. Hal tersebut yang menjadi latar belakang penulis untuk scheduling energi pembangkitan di PLTA Siman. Analisa dilakukan untuk mendapatkan suatu scheduling energi pembangkitan yang optimal di PLTA Siman. KAJIAN PUSTAKA Pembangkit Tenaga Air Menurut Arismunandar dan Kuwahara (1988: 1) pembangkit tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga dari tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin air dan generator. Daya (power) yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan rumus berikut : Linear Programming (LP) π = 9,8 π»π (ππ )
(1)
Keterangan : P = tenaga yang dikeluarkan secara teoritis H = tinggi jatuh efektif (m) Q = debit air (m3/s) Sebagaimana dapat dipahami dari rumus tersebut di atas, daya yang dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dan debit air, oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung daripada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis. Pada umumnya debit yang besar membutuhkan fasilitas dengan ukuran yang besar untuk, misalnya, bangunan ambil air (intake), saluran air dan turbin, oleh karena itu tinggi jatuh yang besar dengan sendirinya lebih murah. Di hulu sungai dimana pada umumnya kemiringan dasar sungai lebih curam akan mudah diperoleh tinggi jatuh yang besar. Oleh karena itu bagian hulu sungai lebih ekonomis, sedangkan bagian hilirnya kurang ekonomis mengingat tinggi jatuh yang kecil dan debit yang besar tadi. Lagi pula pada bagian hilir tersebut penduduknya padat, sehingga akan timbul masalah pemindahan penduduk, dan karena itu dalam banyak hal tak dapat dihindari tambahnya biaya untuk konstruksi. Penjadwalan Air Jangka Pendek Menurut Allen J Wood dan Bruce (1996: 211) penjadwalan air jangka pendek (1 hari sampai 1 minggu) melibatkan penjadwalan jam per jam dari semua generator pada sistem untuk mencapai biaya produksi minimum dalam jangka waktu tertetu. Dalam suatu masalah penjadwalan, beban, aliran masuk hidrolik, dan ketersediaan unit diasumsikan diketahui. Kondisi awal (ketinggian waduk) diberikan, dan jadwal jam optimal yang meminimalkan tujuan yang diinginkan, sementara memenuhi uap hidrolik, dan kendala sistem listrik dicari. Bagian kendala hidrolik mungkin melibatkan kondisi titik akhir pada akhir penjadwalan agar sesuai untuk jangka panjang. Konsep Dasar Linear Programming Linear Programming merupakan bagian dari riset operasional. Riset operasional adalah proses pencarian cara untuk menentukan tindakan yang terbaik atau optimal dari suatu pengambilan keputusan dalam situasi sumber β sumber daya yang terbatas (Risnawati, 2014:2). Menurut Frederick S. Hilter dan Gerald J. Liebermen (1994), Linear Programming adalah suatu model matematis untuk menggambarkan masalah yang dihadapi. Linear berarti bahwa semua fungsi matematis dalam model ini harus merupakan fungsi linear. Model linear programming mempunyai tiga unsur utama yaitu:
Scheduling Energi Pembangkitan di PT. PJB Unit Pembangkitan Brantas PLTA Siman
a. Variabel keputusan, adalah variabel persoalan yang akan mempengaruhi nilai tujuan yang hendak dicapai. Di dalam proses pemodelan, penemuan variabel keputusan tersebut harus dilakukan terlebih dahulu sebelum merumuskan fungsi tujuan dan kendala β kendalanya. b. Fungsi tujuan, dalam model linear programming, tujuan yang hendaknya dicapai harus diwujudkan kedalam sebuah fungsi matematika linear. Selanjutnya, fungsi ini dimaksimumkan atau diminimumkan terhadap kendala β kendala yang ada. c. Kendala fungsional, manajemen menghadapi berbagai kendala untuk mewujudkan tujuan. Unit Three Kartini dan Gatot Widodo (2011: 245) mengemukakan formulasi matematis program linier dapat dituliskan sebagai berikut : π = βπ π=1 πΆπ ππ
HASIL DAN PEMBAHASAN Linear Programming untuk Permasalahan Scheduling Energi Pembangkitan pada PLTA Siman Penyelesaian scheduling Energi Pembangkitan pada PLTA Siman dengan menggunakan linear programming mempertimbangkan sumber daya yang terbatas pada Kolam Tando Harian (KTH). Penggunaan penyelesaian menggunakan linier programming bertujuan untuk memaksimalkan penggunaan sumber energi air yang ada pada KTH. Adapun variabel yang digunakan untuk scheduling energi pembangkitan pada PLTA Siman dengan linear programming antara lain daya maksimum dan minimum pembangkitan, elevasi tertinggi Kolam Tando Harian (KTH), elevasi terendah Kolam Tando Harian, inflow yang masuk ke Kolam Tando Harian, volume Kolam Tando Harian, pemakaian air turbin, dan pemakaian air turbin rataβ rata. Dengan pertimbangan variabel tersebut penggunaan sumber daya air untuk pembangkitan dapat maksimal.
(2)
Fungsi pembatas: berikut : βπ π=1 πππ ππ β€ ππ ππ β₯ 0 π = 1, 2, 3, β¦ π
Scheduling Energi Pembangkitan dengan software MATLAB Scheduling yang dilakukan dalam jangka waktu 1 minggu (penjadwalan jangka pendek). Berikut adalah data hasil perhitungan menggunakan linear programming dengan bantuan software MATLAB. Scheduling yang dilakukan dalam jangka waktu 1 minggu (penjadwalan jangka pendek). Berikut adalah data hasil perhitungan menggunakan linear programming dengan bantuan software MATLAB. Adapun data yang digunakan sebagai input program adalah data pembangkitan yang ada pada Laporan Harian Operasional (LHO) PLTA Siman dan juga Pola Operasi Waduk (POWA) pada tanggal 1 hingga 7 Januari 2015. 1 Januari 2015 selama 24 jam adalah 156.000 kW. Linear Programming (LP)
(3)
Keterangan: Z Cj aij Xj
= nilai optimal yang dicari = konstanta fungsi objektif = konstanta fungsi pembatas = variabel yang dicari
METODE PENELITIAN Diagram Alir Penelitian Tahapan pelaksanaan penelitian digambarkan dalam diagram alir (flowchart) berikut ini : G
Membuat formulasi matematik
Mulai
Pengumpulan
Data
Menentukan data sebagai variabel yang digunakan untuk perhitungan matematik
scheduling energi dengan linear programming menggunakan MATLAB
Tidak
Ptotal real Siman β€ Ptotal linier programming
Ya Plot Grafik
Gambar 2. Kurva Perbandingan Pembangkitan pada LHO Siman Tanggal 1 Januari dan Linear Programming (LP)
Kesimpulan G
Pada Gambar 2 diperlihatkan perbandingan pembangkitan pada Laporan Harian Operasional (LHO) Siman tanggal 1 Januari 2015 dengan pembangkitan
Selesai
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
67
Jurnal Teknik Elektro, Volume 06 Nomor 01 Tahun 2017, 65-70
menggunakan linear programming. total jumlah pembangkitan menggunakan linear programming selama 24 jam sebesar 161.618 kW. Jumlah total pembangkitan pada LHO Siman pada tanggal 1 Januari 2015 selama 24 jam adalah 156.000 kW.
Gambar 5. Kurva Perbandingan Pembangkitan pada LHO Siman Tanggal 4 Januari dan Linear Programming (LP)
Gambar 3. Kurva Perbandingan Pembangkitan pada LHO Siman Tanggal 2 Januari dan Linear Programming (LP) Pada Gambar 3 diperlihatkan perbandingan pembangkitan pada Laporan Harian Operasional (LHO) Siman tanggal 2 Januari 2015 dengan pembangkitan menggunakan linear programming. total jumlah pembangkitan menggunakan linear programming selama 24 jam sebesar 153.618 kW. Jumlah total pembangkitan pada LHO Siman pada tanggal 2 Januari 2015 selama 24 jam adalah 156.000 kW.
Pada Gambar 5 diperlihatkan perbandingan pembangkitan pada Laporan Harian Operasional (LHO) Siman tanggal 4 Januari 2015 dengan pembangkitan menggunakan linear programming. total jumlah pembangkitan menggunakan linear programming selama 24 jam sebesar 144.590 kW. Jumlah total pembangkitan pada LHO Siman pada tanggal 4 Januari 2015 selama 24 jam adalah 130.000 kW.
Gambar 6. Kurva Perbandingan Pembangkitan pada LHO Siman Tanggal 5 Januari dan Linear Programming (LP) Gambar 4. Kurva Perbandingan Pembangkitan pada LHO Siman Tanggal 3 Januari dan Linear Programming (LP) Pada Gambar 4 diperlihatkan perbandingan pembangkitan pada Laporan Harian Operasional (LHO) Siman tanggal 3 Januari 2015 dengan pembangkitan menggunakan linear programming. total jumlah pembangkitan menggunakan linear programming selama 24 jam sebesar 150.611 kW. Jumlah total pembangkitan pada LHO Siman pada tanggal 3 Januari 2015 selama 24 jam adalah 156.000 kW.
Pada Gambar 6 diperlihatkan perbandingan pembangkitan pada Laporan Harian Operasional (LHO) Siman tanggal 5 Januari 2015 dengan pembangkitan menggunakan linear programming. total jumlah pembangkitan menggunakan linear programming selama 24 jam sebesar 139.267 kW. Jumlah total pembangkitan pada LHO Siman pada tanggal 5 Januari 2015 selama 24 jam adalah 118.000 kW.
Scheduling Energi Pembangkitan di PT. PJB Unit Pembangkitan Brantas PLTA Siman
semakin besar, begitu juga sebaliknya. Dengan besarnya daya bangkitan generator yang dihasilkan membuat realisasi produksi akan semakin besar. Banyaknya sumber energi air untuk pembangkitan dipengarungi inflow yang masuk ke KTH tiap detik. Apabila inflow yang masuk ke KTH besar, maka besar pula sumber energi air yang dapat digunakan untuk pembangkitan. Gambar 9 merupakan grafik inflow yang masuk ke KTH Siman beserta debit pelepasan yang digunakan untuk pembangkitan (LHO dan LP) selama jangka waktu 1 minggu (168 jam). Pelepasan yang dilakukan untuk pembangkitan memperhitungkan inflow beserta elevasi KTH. inflow yang berfluktuasi menyebabkan pengaruh besar terhadap pelepasan pembangkitan pada PLTA Siman. Dengan pemanfaatan inflow dan elevasi Kolam Tando Harian (KTH) secara maksimal akan didapatkan sebuah hasil scheduling energi pembangkitan yang optimal dengan memperkecil kemungkinan pembangkit tidak beroperasi akibat kekurangan sumber energi pembangkitan.
Gambar 7. Kurva Perbandingan Pembangkitan pada LHO Siman Tanggal 6 Januari dan Linear Programming (LP) Pada Gambar 7 diperlihatkan perbandingan pembangkitan pada Laporan Harian Operasional (LHO) Siman tanggal 6 Januari 2015 dengan pembangkitan menggunakan linear programming. total jumlah pembangkitan menggunakan linear programming selama 24 jam sebesar 153.842 kW. Jumlah total pembangkitan pada LHO Siman pada tanggal 6 Januari 2015 selama 24 jam adalah 156.000 kW.
Gambar 9 Grafik Inflow KTH dan Pelepasan untuk Pembangkitan PLTA Siman Gambar 8. Kurva Perbandingan Pembangkitan pada LHO Siman Tanggal 7 Januari dan Linear Programming (LP)
PENUTUP Simpulan Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan sebagai berikut: Variabel yang digunakan untuk scheduling energi pembangkitan pada PLTA Siman dengan linear programming antara lain daya maksimum dan minimum pembangkitan, elevasi tertinggi Kolam Tando Harian (KTH), elevasi terendah Kolam Tando Harian, inflow yang masuk ke Kolam Tando Harian, volume Kolam Tando Harian, pemakaian air turbin, dan pemakaian air turbin rataβ rata. Pada tanggal 1 β 7 Januari 2015 PLTA Siman memiliki target produksi mingguan sebesar 1.085.483 kW. Dengan menggunakan linear programming (LP) total pembangkitan yang dapat dicapai PLTA Siman adalah 1.057.534 kW dengan prosentase pencapaian
Pada Gambar 8 diperlihatkan perbandingan pembangkitan pada Laporan Harian Operasional (LHO) Siman tanggal 7 Januari 2015 dengan pembangkitan menggunakan linear programming. total jumlah pembangkitan menggunakan linear programming selama 24 jam sebesar 153.988 kW. Jumlah total pembangkitan pada LHO Siman pada tanggal 7 Januari 2015 selama 24 jam adalah 147.500 kW. LHO Siman Tanggal 7 Januari dan Linear Programming (LP) Penggunaan Air pada KTH Sebagai Sumber Energi Pembangkitan di PLTA Siman dengan Linear Programming Pelepasan air dari KTH Siman sangat berpengaruh pada besar daya pembangkitan generator. Makin besar debit pelepasan air maka daya bangkitan generator akan
target
69
produksi sebesar 97%(
1.057.534 ππ 1.085.483 ππ
Γ 100% ),
Jurnal Teknik Elektro, Volume 06 Nomor 01 Tahun 2017, 65-70
sedangkan pada Laporan Harian Operasional (LHO) atau kondisi real pembangkitan PLTA Siman total pembangkitan hanya mencapai 1.019.508 kW dengan prosentase pencapaian target produksi sebesar 1.019.508 ππ
94%(1.085.483 ππ Γ 100). Dari nilai total pembangkitan tersebut memperlihatkan scheduling energi pembangkitan menggunakan linear programming dapat menghasilkan total pembangkitan lebih besar 38.026,5 kW (total pembangkitan LP β total pembangkitan LHO) 38.026,5
atau 3,72% ( 1.019.508 Γ 100%). Saran Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan, ada beberapa saran yang disampaikan oleh penulis. Program yang sudah dibuat dapat dikembangkan sesuai kebutuhan scheduling energi pembangkitan dalam jangka waktu yang lebih lama. Seharusnya pada tanggal 1 β 7 Januari 2015 di PT. PJB Unit Pembangkitan Brantas - PLTA Siman bisa meningkatkan realisasi produksi energi listrik lebih besar 3, 72%. DAFTAR PUSTAKA Arismunandar, A. dan Kuwahara, S. 1988. Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik. Jakarta: Pradnya Paramita. Hiller, Frederick, R. And Lieberen, Gerald J. 1994. Introduction to Opertions Research. USA : McGrow-Hill Companies. Ibnas, Risnawati. 2014. Optimalisasi Kasus Pemrograman Linear dengan Metode Grafik dan Simpleks. McGrow-Hill Companies Kartini, U. Three dan Widodo, Gatot. 2011. Model Perencanaan, Penjadwalan, dan Keandalan Pembangkit dengan Sistem Kelistrikan Terinterkoneksi. Surabaya: ITS Press. Suwenda, Dedy. 2010. PLTA Siman. Malang. McGrowHill Companies Wanasis, Prasetijo, Hari dan Angga S.,Giri. 2014. Optimasi Operasi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Menggunakan Linear Programming dengan Batasan Ketersediaan Air . Banyumas: Universitas Jendral Soedirman. Wood, Allen J. dan Wollenberg, Bruce F. 1996. Power Generation, Operation, and Control. John Wiley & Sons.
