STUDI SEKURITI SISTEM KETERSEDIAAN DAYA DKI JAKARTA & TANGERANG 2007-2016
TUGAS SARJANA
Disusun dan Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Sidang Sarjana Pada Program Studi Teknik Elektro, Institut Teknologi Bandung
Oleh : PRAWIRA NIM 13203151 / Teknik Tenaga Elektrik (A)
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
STUDI SEKURITI SISTEM KETERSEDIAAN DAYA DKI JAKARTA & TANGERANG 2007-2016
Oleh :
PRAWIRA 13203151 / Teknik Tenaga Elektrik (A)
Telah diperiksa dan disetujui sebagai tugas akhir sarjana pada Program Studi Teknik Elektro, Institut Teknologi Bandung
Bandung, Juni 2008
Dr. Ir. Yusra Sabri Dosen Pembimbing I
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbil’alamin, penulis bersyukur atas segala limpahan rahmat dan karuniaNya yang tiada putusnya diberikan kepada penulis, atas segala kenikmatan, terutama nikmat masih ditetapkan dalam keimanan, atas segala pertolongan yang diberikanNya hingga bisa terselesaikannya Tugas Akhir ini. Kepada para pejuang agama Allah terutama Nabi Muhammad SAW, penulis ucapkan syukur jazahumullahu khoiro. Penulis ingin mengucapkan syukur dan terima kasih sebesar-besarnya kepada : 1) Kepada dosen pembimbing, Bapak Dr. Ir. Yusra Sabri, terima kasih atas segala kesabaran, bimbingan, dorongan serta nasehatnya, hingga akhirnya penulis dapat diijinkan mengikuti sidang, insya Allah ilmu yang bapak telah berikan akan saya amalkan, jazakalloh pak, semoga bapak beserta keluarga selalu berada dalam lindungan dan petunjukNya. 2) Kepada kedua orang tua penulis, terutama ibunda penulis, Ida Farida, yang telah menunjukkan apa itu arti kerja keras, kegigihan, kesungguhan, dan arti mencintai sesungguhnya. Alhamdulillah jazakillahu khoiro atas segalanya mah, doa mama yang tak pernah putus. u’re my inspiration.. 3) Kepada kedua adikku, Pravitasari dan Armand, yang telah menunjukkan bagaimana menjadi seorang kakak. Kalian luar biasa. 4) Saudaraku Baron Muhammad Rizky beserta keluarga, Alhamdulillah bisa bertemu dengan kalian, jazakumullohu khoiro buat dorongan dan doanya. 5) Ahmad Ashov Birry, Ajie Rhessa, Fauzan Rifa’i, Muhammad Hilmi dan Vicky Fatturahman, semoga persahabatan ini bisa abadi, nuhun mangs !! 6) Seterhen Akbar Suriadinata, for many things, nuhun pisan sas… 7) Erik G. Supriatna, Henry Waskita, Syu, Bibir, Mutor
beserta teman-
teman seperjuangan EL03 dan arus kuat 2003, terima kasih dan smoga…ditunggu karya-karyanya, selain astagayuk tentunya, haha..maju terus !!
iii
8) Temen seperjuangan Tugas Akhir hingga detik-detik akhir yang mendebarkan,
Gil
dan
cckk..hahaha..sungguh
Otes,
memang
menyenangkan
kalian
berjuang
tuh bersama
ya..cckkkalian,
akhirnya… 9) KKG Alamanda’ers, Tridente Kodri, Ryan Bono, Yudha, beres oge ningan. 10) Nidong yang dah sering ngingetin, thanks dong.. Eldi penolong di malam sebelum sidang, nuhun pisan di.. dan temen-temen HME semua, ok champ !! 11) Para sahabat di Kabinet KM 07/08, Izul, Dani, Wildan, Budi, Ipe, Agus, Ngkong, Hanif, Raka, Shabul, Shinta, Nita, Nina dan semuanya..luar biasa bisa bersama kalian, mudah-mudahan mimpi itu bisa kita jaga barengbareng hingga nanti. 12) Keluarga Protek 07/08, Fajrin, Kristi, Niko, Yarri, Arlo, Tian, Grace, Batok, Hasna, Yaya, Nasti, Arif, dan semuanya. Makasih banyak, kalian sungguh sangat berarti.. 13) Tentunya, Pak OOT sareng Kang DEDE (make hurup gede yeuh, bakat ku amat caritana, bari bayar hutang, hoho) hatur nuhun pisan, tos dipikarepot, mugia dientengkeun plus dilancarkeun sadayana ah. Nuhun.. 14) Teruntuk seseorang di suatu saat nanti, sebaik-baiknya perhiasan dunia itu, amin.. Dan semua yang tidak bisa penulis tuliskan satu per satu, yang selama ini selalu memberikan bantuan, dorongan dan doa kepada penulis, penulis mengucapkan banyak-banyak terima kasih, jazakumulloh khoiro,
semoga kebaikan dan
keikhlasannya dibalas oleh Allah SWT, amin..
Bandung, 5 Juli 2008 Prawira
iv
ABSTRAK
Meningkatnya permintaan tenaga listrik harus diimbangi dengan perbaikan keandalan sistem tenaga, dalam hal ini adalah ketersediaan daya. Daya tersedia dalam sistem tenaga listrik haruslah cukup untuk melayani kebutuhan beban sistem tersebut. Kemungkinan bahwa sistem tidak dapat melayani beban, tidak dapat melayani kebutuhan pelanggan tenaga listrik dinyatakan dengan indeks unserved energy dan LOLP (loss of load probability) atau dapat disebut sebagai probabilitas kehilangan beban. Ada beberapa usaha yang dapat dilakukan untuk menjamin tingkat ketersediaan daya dalam suatu sistem. Dalam studi ini usaha yang dilakukan dibatasi pada penambahan pembangkit di internal sistem DKI Jakarta dan Tangerang saja untuk menjamin ketersediaan daya berdasarkan indeks ketersediaan daya LOLP hingga 10 tahun kedepan. Perhitungan nilai LOLP sendiri pada studi ini menggunakan metode segmentasi. Dalam pembangunan pembangkit pada sistem DKI Jakarta dan Tangerang ini perlu diketahui waktu dan besar kapasitas pembangkit yang perlu ditambahkan di dalam sistem untuk mendapatkan indeks keandalan LOLP yang diijinkan yaitu sebesar 1 hari/tahun. Waktu dan besarnya kapasitas yang didapatkan akan mejadi salah satu pertimbangan dalam menentukan jenis pembangkit yang sebaiknya dibangun di DKI Jakarta dan Tangerang. Kata kunci : unserved energy, loss of load probability, metode segmentasi
ABSTRACT
The increasing of electric power demand must be balanced with improvement of energy system reliability, in this case is power availability. Power availability in electric power system must be enough to serve the load system requirement. The possibility of system that cannot serve load, expressed with index of unserved energy and LOLP (loss of load probability). There are several ways that we can do to guarantee power availability in the system. In this study, the effort is limited by adding some power plants in DKI Jakarta and Tangerang system to guarantee power availability based on LOLP until next 10 years. Calculation of LOLP value at this study applies segmentation method. Power plants is added at the time of LOLP exceed standard value which specified 1 day/year. Power plant capacity which must be added got with effective capacities of generator calculation approach. The time and capacity variables will be consideration to determine type of power plants that should be built in DKI Jakarta and Tangerang. Keyword : unserved energy, loss of load probability, segmentation method
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................................. i ABSTRAK ................................................................................................................. iii ABSTRACT............................................................................................................... iv DAFTAR ISI................................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... viii DAFTAR TABEL ........................................................................................................x
BAB I PENDAHULUAN....................................................................................................... . 1 1.1 Latar Belakang.................................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................. 3 1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................ 3 1.4 Batasan Masalah ................................................................................................. 4 1.5 Metodologi Penelitian ........................................................................................ 4 1.6 Sistematika Pembahasan .................................................................................... 5
BAB II DASAR TEORI.......................................................................................................... .. 6 2.1 Keandalan dan Gangguan Sistem Tenaga Listrik .............................................. 6 2.2 Dasar Teori Probabilitas .................................................................................... 8 2.2.1 Momen ke-nol dan Pertama ......................................................................... 9 2.3 Konsep Keandalan ............................................................................................ 11 2.3.1 Penjelasan Umum ...................................................................................... 11 2.3.2 Fungsi Umum Keandalan .......................................................................... 11 2.3.3 Model Probabilitas Unit-Unit Pembangkit ................................................ 15 2.4 Keandalan Ketersediaan Daya .......................................................................... 18 2.4.1 Indeks Keandalan LOLP ............................................................................ 19 2.4.1.1 Probabilitas Kapasitas Gangguan………………………………….. 22 v
2.4.1.2 Persamaan Rekursif ………………………………………………23 2.4.1.3 Perhitungan Indeks Keandalan LOLP………………………………24 2.4.2 Energi Elektrik yang Belum Dipenuhi....................................................... 26 2.5 Metode Segmentasi .......................................................................................... 27 2.5.1 Sampling beban………………………………………………………...28 2.5.2 Fungsi Kerapatan Probabilitas Beban Ekivalen………………………..30 2.5.3 Contoh Kasus Penerapan Metode Segmentasi…………………………33 2.6 Penambahan Kapasitas Efektif Sistem Pembangkit………………………….37 2.6.1 Kapasitas Efektif Unit Pembangkit…………………………………….38 2.6.2 Prosedur Penentuan Kapasitas Efektif Tambahan……………………...39 BAB III METODE STUDI SEKURITI SISTEM KETERSEDIAAN DAYA DKI JAKARTA & TANGERANG................................................................................... 41 3.1 Konfigurasi Sistem DKI Jakarta & Tangerang ................................................ 42 3.2 Metode Penambahan Kapasitas Sistem DKI Jakarta & Tangerang ................. 44 3.3 Proses Perhitungan Besar Indeks LOLP dan Unserved Energy …………….45 3.4 Proses Perhitungan Besar Kapasitas Unit Pembangkit………………………49 3.5 Penentuan Jenis Pembangkit…………………………………………………50
BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISIS.......................................................................... 53 4.1 Data .................................................................................................................... 53 4.1.1 Data Beban Harian ..................................................................................... 53 4.1.2 Pertumbuhan Beban Puncak ...................................................................... 56 4.1.3 Data Eksisting Pembangkit ........................................................................ 56 4.2 Hasil Perhitungan ............................................................................................... 57 4.2.1 Hasil Perhitungan LOLP dan UE Awal .................................................... 58 4.2.2 Penambahan Besar Kapasitas Pembangkit Setiap Tahun .......................... 59 4.2.3 Penambahan Besar Kapasitas Pembangkit Setiap Dua Tahun .................. 59 4.2.4 Penambahan 3 unit Pembangkit Setiap Tiga-Empat Tahun ...................... 61 4.3 Analisis Hasil Perhitungan................................................................................. 62 4.3.1 Analisis Hasil Perhitungan LOLP dan UE Awal ...................................... 62 4.3.2 Analisis Hasil Perhitungan Penambahan Unit Pembangkit ....................... 63 vi
4.3.3 Rekomendasi Jenis Pembangkit................................................................. 64
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................................. 66 5.1 Kesimpulan ........................................................................................................ 66 5.2 Saran .................................................................................................................. 66
DAFTAR PUSTAKA................................................................................................. 67
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kurva masa hidup komponen ................................................................. 12 Gambar 2.2 Kurva bathub .......................................................................................... 14 Gambar 2.3 Model dua state suatu komponen ........................................................... 16 Gambar 2.4 Kurva lama beban dan daya tersedia dalam sistem ................................ 20 Gambar 2.5 Pengaruh kenaikan beban sistem dalam kaitannya dengan LOLP ......... 21 Gambar 2.6 Kurva lama beban dengan interval dn ..................................................... 24 Gambar 2.7 Kurva lama beban puncak harian ........................................................... 25 Gambar 2.8 Kurva lama beban ................................................................................... 26 Gambar 2.9 Kurva beban harian................................................................................. 28 Gambar 2.10 Fungsi kerapatan probabilitas beban harian ......................................... 29 Gambar 2.11 Fungsi kerapatan probabilitas beban ekivalen ...................................... 31 Gambar 2.12 Fungsi kerapatan probabilitas unserved demand dengan pengaruh penambahan unit 40 MW ............................................................................................. 32 Gambar 2.13 Konvolusi 3 unit pembangkit ............................................................... 34 Gambar 2.14 Kapasitas efektif penambahan pembangkit .......................................... 37 Gambar 3.1 Konfigurasi ekivalen sistem tenaga DKI Jakarta&Tangerang ............... 43 Gambar 3.2 Diagram alir studi sekuriti sistem ketersediaan daya DKI Jakarta & Tangerang .................................................................................................................... 45 Gambar 3.3 Diagram alir perhitungan LOLP dan UE................................................ 49 Gambar 4.1 Kurva beban harian Senin ...................................................................... 55 Gambar 4.2 Kurva beban harian Sabtu ...................................................................... 55 Gambar 4.3 Kurva beban harian Minggu ................................................................... 56 Gambar 4.4 Pertumbuhan beban puncak dan kapasitas terpasang DKI Jakarta & Tangerang 2007-2016 .................................................................................................. 57 Gambar 4.5 Pertumbuhan beban puncak dan kapasitas terpasang penambahan pertahun........................................................................................................................ 59 Gambar 4.6 Pertumbuhan beban puncak dan kapasitas terpasang penambahan dua tahun............................................................................................................................. 60
viii
Gambar 4.7 Pertumbuhan beban puncak dan kapasitas terpasang penambahan perttiga-empat tahun .................................................................................................... 62 Gambar 4.8 Grafik LOLP terhadap beban puncak hari Senin ................................... 63 Gambar 4.9 Grafik LOLP terhadap cadangan daya hari Senin .................................. 63 Gambar 4.10 Perbandingan besar biaya pembangkitan listrik di Jawa ...................... 66
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Momen ke-nol dan momen pertama ........................................................... 33 Tabel 3.1 Unit rating dan FOR .................................................................................... 50 Tabel 3.2 Biaya investasi, biaya tetap dan tak tetap operasi dan perawatan (2000) ... 51 Tabel 4.1 Data rata-rata beban harian Senin ............................................................... 54 Tabel 4.2 Data rata-rata beban harian Sabtu ............................................................... 55 Tabel 4.3 Data rata-rata beban harian Minggu ............................................................ 56 Tabel 4.4 Prakiraan kebutuhan tenaga listrik distribusi DKI Jakarta dan Tangerang (RUPTL Disjaya & Tangerang 2008-2017) ................................................................ 56 Tabel 4.5 Data unit-unit pembangkit Priok – Muara Karang...................................... 56 Tabel 4.6 Perhitungan LOLP dan UE awal hari Senin ............................................... 58 Tabel 4.7 Perhitungan LOLP dan UE awal hari Sabtu ............................................... 58 Tabel 4.8 Perhitungan LOLP dan UE awal hari Minggu ............................................ 59 Tabel 4.9 Perhitungan penambahan kapasitas untuk mempertahankan ketersediaan daya setiap tahun hari Senin ........................................................................................ 59 Tabel 4.10 Perhitungan penambahan kapasitas untuk mempertahankan ketersediaan daya setiap dua tahun hari Senin.................................................................................. 60 Tabel 4.11 Perhitungan penambahan kapasitas untuk mempertahankan ketersediaan daya beban hari Sabtu setiap tahun dan dua tahun ...................................................... 61 Tabel 4.12 Perhitungan penambahan kapasitas untuk mempertahankan ketersediaan daya beban hari Minggu setiap tahun dan dua tahun ................................................... 61 Tabel 4.13 Perhitungan penambahan kapasitas untuk mempertahankan ketersediaan daya setiap tiga-empat tahun hari Senin ...................................................................... 61 Tabel 4.14 Kapasitas pembangkit beban harian Senin ................................................ 63 Tabel 4.15 Kapasitas pembangkit beban harian Sabtu ................................................ 64 Tabel 4.16 Kapasitas pembangkit beban harian Minggu ............................................ 64
x
