Optimalisasi Jumlah Unit DG Terbarukan pada Jaringan Distribusi

Latar Belakang :Salah satu metoda dalam perencanaan sistem distribusi untuk memenuhi permintaan beban yaitu dengan penerapan DG. Penerapan DG yang sesuai, diharapkan akan memenuhi permintaan beban puncak, mengurangi rugi-rugi, meningkatkan keandalan sistem, dan juga memberikan manfaat dari sisi keekonomiannya. Maka dari itu, pada penelitan ini dilakukan sebuah optimalisasi jumlah unit DG khususnya DG Terbarukan mengingat potensi sumber daya alam terbarukan ada dan bisa dimanfaatkan untuk menggantikan energi fosil pada jaringan distribusi.Energi terbarukan yang berasal dari tenaga surya, tenaga angin, tenaga air tergantung pada keadaan cuaca dan waktu. Seperti energi terbarukan yang berasal dari tenaga surya yang tidak berfungsi di malam hari. Oleh karena itu, dikembangkanlah sistem hibrid pada pembangkit listrik terbarukan untuk saling mengisi kekurangan masing-masing pembangkit. Sistem hibrid biasanya terdiri dari beberapa pembangkit listrik energi terbarukan yang bekerja paralel dengan modul penyimpan energi sebagai tenaga cadangan. Pada lingkup penelitian ini, sistem hibrid energi terbarukan akan terdiri dari turbin angin yang memanfaatkan tenaga angin, sel surya yang memanfaatkan tenaga surya dan mikrohidro yang memanfaatkan potensial air. Sistem hibrid ini akan dilengkapi dengan sistem penyimpan energi berupa baterai untuk menjaga pasokan tenaga listrik kepada pelanggan.Perencanaan DG mencakup pada pemilihan lokasi, jenis DG, jumlah DG dan kapasitas DG yang optimal dengan tujuan untuk meminimalkan total biaya sistem. Total biaya sistem terdiri dari, biaya investasi dan operasi DG, biaya pembelian daya dari grid utama, biaya kompensasi rugi-rugi yang pada jaringan, dan juga biaya pinalti jika ada beban yang tidak terlayani pada sistem distribusi.Proses optimalisasi dilakukan dengan menggunakan metode Particle Swarm Optimization. Kemudian hasil dari optimalisasi selanjutnya akan dianalisa manfaat yang diperoleh dan biaya yang dikeluarkan untuk penerapan DG pada jaringan sistem distribusi.

PendahuluanDalam penyaluran energi listrik ketika permintaan beban meningkat maka sistem pembangkitan harus menambah pasokan energi listrik yang dibangkitkan hingga mampu memenuhi permintaan beban. Dalam meningkatkan energi listrik untuk memenuhi permintaan beban tentunya akan terdapat batasan-batasan pada sistem. Pada sistem pembangkitan contohnya, terdapat batasan seperti sumber energi primer, kemampuan generator, dll. Begitu juga pada sistem transmisi, maupun pada sistem distribusinya, terdapat batasan seperti kapasitas trafo dan kemampuan kabel penghantarnya. Dalam perencanaan sistem distribusi, dalam hal ini perusahaan listrik, akan merespon batasan ini untuk membangun fasilitas-fasilitas baru. Seperti pada sistem pembangkitan, dengan menambah generator, atau bahkan membangun pembangkit yang baru, pada sistem transmisi dan sistem distribusi dengan menambah trafo, meningkatkan kemampuan jaringan, atau bahkan menambah jaringan baru. Pendekatan alternatif yang sedang dipertimbangkan pada sistem distribusi untuk memenuhi permintaan beban lokal dan bertahap yaitu dengan penerapan DG. DG merupakan strategi untuk membangkitkan tenaga listrik langsung dan dekat pada beban-beban yang membutuhkan. Hal ini dapat mengatasi keterbatasan akan sistem pembangkitan, transmisi, dan sistem dirtibusi itu sendiri.Distributed Generation (DG) merupakan pembangkit skala kecil yang dikoneksikan secara langsung pada sistem distribusi maupun pada bus beban yang dilayani, untuk mengurangi rugi-rugi daya yang timbul akibat penyaluran energi jarak jauh dari sistem transmisi dan juga untuk memenuhi permintaan beban pada sistem tersebut. Dari sudut pandang perencanaan sistem distribusi, DG adalah alternatif yang layak untuk kapasitas baru karena memiliki beberapa keuntungan sebagai berikut : waktu untuk menjalakannya relatif singkat, risiko investasi yang rendah, memiliki ukuran fisik yang kecil sehingga dapat diinstal di pusat-pusat beban yang memiliki ketersediaan lahan terbatas, dan adanya berbagai macam teknologi DG.Namun dalam penerapan DG pada sistem distribusi tidak dapat dilakukan secara sembarang. Diperlukan adanya perhatian dari berbagai aspek, seperti aspek teknis berupa batasan-batasan kemampuan peralatan, aspek kualitas daya yang dihasilkan, seperti profil tegangan di tiap titik beban, total rugi-rugi pada jaringan, dan juga yang tidak kalah pentingnya yaitu aspek ekonomi, seperti biaya investasi, biaya operasi, dan lainya. Pada akhirnya dengan penerapan DG yang sesuai, diharapkan akan mengurangi rugi-rugi, meningkatkan keandalan sistem, dan juga memberikan maanfaat dari sisi keekonomiannya. Maka dari itu, diperlukan sebuah optimalisasi dalam perencanaan penerapan DG pada sistem distribusi.Proses optimalisasi yang dilakukan menggunakan metode Particle Swarm Optimization (PSO) dengan fungsi tujuan untuk meminimalkan total biaya sistem, yang mencakup pada, biaya investasi dan operasi dari DG, biaya pembelian daya dari grid utama, biaya untuk kompensasi rugi-rugi yang timbul pada jaringan, serta biaya pinalti beban yang belum terlayani pada sistem distribusi.Identifikasi masalahSistem distribusi yang dianalisa pada penelitian ini memiliki topologi jaringan radial 9-bus yang terdiri dari 8-bus titik beban dengantingkatan pembebanan yang berbeda-beda untuk tiap-tiap busnya dan 1-Bus Gardu Distribusi (Subsystem).Jenis DG yang digunakan dalam analisa ini yaitu jenis teknologi konvensional Internal Combustion Engine (ICE) dengan bahan bakar Gas dimana kapasitas maksimal sebesar 5 MW. Jenis dan kapasitas DG yang dipilih diharapkan memiliki respon yang cepat dalam memenuhi beban.Dalam penelitian ini, penulis mengasumsikan bahwa sistem distribusi membeli daya dari sistem transmisi pada sistem tegangan tinggi. Penyaluran daya dari sistem transmisi ke jaringan distribusi berlangsung pada sebuah gardu distribusi dengan kapasitas transformator yang terbatas. Pendekatan secara studi aliran daya dilakukan pada penelitian ini untuk mendapatkan nilai daya yang melalui gardu distribusi, rugi-rugi daya pada jaringan maupun aliran daya yang timbul pada sistem baik sebelum ataupun sesudah pemasangan DG. Pemilihan lokasi dan kapasitas DG yang optimal ini bertujuan untuk meminimalkan total biaya sistem daam penerapan DG, dimana biaya tersebut mencakup pada, biaya investasi dan operasi DG, biaya pembelian daya dari grid utama, biaya untuk kompensasi rugi-rugi pada jaringan, serta biaya pinalti beban yang belum terlayani pada sistem distribusi.Dalam kasus ini, penulis juga menganalisa rasio biaya manfaat dari hasil DG yang tepilih dari hasil simulasi, untuk mengambil keputusan apakah investasi DG tersebut layak atau tidak untuk dilaksanakan.