optimasi sistem pembangkit listrik tenaga angin ... · bumi 86.9 milyar bbl ... maksimum power...
Post on 24-Apr-2019
224 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Optimasi Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Angin Menggunakan Maximum Power Point Tracker
(MPPT) dengan Metode Gradient Approximation
Dzulfiqar Rais M.
2207100141
Prof. Dr. Ir. Mochamad Ashari , M.Eng.
Vita Lystianingrum, ST, M.Sc.
Cadangan Energi Fosil di Indonesia
Jenis
Energi
Cadangan
Total
Cadangan
TerbuktiProduksi
Rasio
(Cadangan /
Produksi)
Minyak
Bumi
86.9 milyar
bbl
5 milyar bbl 500 juta bbl 10 tahun
Gas Bumi 385 TSCF 90 TSCF 2.9 TSCF 30 tahun
Batubara 50 milyar ton 5 milyar ton 100 juta ton 50 tahun
Potensi Energi Terbarukan dan Kapasitas Terpasang di Indonesia
Sumber Energi PotensiKapasitas
Terpasang
Tenaga Air 75.67 GW 4200 MW
Panas Bumi 27.67 GW 1052 MW
Mini/ Micro hydro 500 MW 86.1 MW
Biomassa 49.81 GW 445 MW
Tenaga Surya 4.8 kWh/m2/hari 12.1 MW
Tenaga Angin 9290 MW 1.1 MW
Turbin Angin
Penggunaan turbin angin tidak bisa lepas dari masalah, masalah yang dihadapi adalah daya keluaran dari turbin angin yang
seringkali tidak mencapai daya maksimal yang sebenarnya bisa dikeluarkan oleh turbin angin. Besarnya beban yang terhubung pada turbin angin sangat mempengaruhi daya keluaran turbin
angin.
Permasalahan
Bagaimana memodelkan sistem turbin angin?
Bagaimana membuat desain kontrol untuk turbin angin?
Bagaimana performansi sistem turbin pada kecepatan angin dan beban yang berubah-ubah?
Daya Maksimal Turbin Angin
Kecepatan
Angin (m/s)
Daya Maksimum
(W)
Kec Rotor
(rad/s)
3 128.8 140
4 305.3 196
5 597.5 238
6 1031 280
7 1639 336
8 2446 378
9 3484 434
10 4780 476
Daya maksimal turbin angin setiap kecepatan angin dibanding kecepatan rotor
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 10 20 30 40
Day
atu
rbin
an
gin
(W
att)
Kec rotor (rad/s)
3 m/s
4 m/s
5 m/s
6 m/s
7 m/s
8 m/s
9 m/s
10 m/s
MPPTMaximum Power Point Tracking
• TSR Control
• Power Signal Feedback (PSF) Control
• Perturbation and Observation (P&O) Control
• Hill Climbing Searching (HCS) Control
Maksimum Power Point Tracker(MPPT) adalah suatu metodeyang digunakan untuk mengoptimalkan daya keluaran dari
turbin angin.
Efisiensi converter
0
20
40
60
80
100
0 5000 10000 15000
Efis
ien
si (
%)
P out (Watt)
Vin 100 V
Vin 200 V
Vin 300 V
FlowchartInisialisasi variabel program
Ukur V(k) dan I(k)
Hitung daya P(k)
P(k) > P(k-1)
D(k+1) = D(k) + ∆D
Balik tanda ∆D
Y
N
Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 7 m/s
R
Daya
Duty Cycle
Vdc
Output
Konverter
(V)Tanpa MPPT Dengan MPPT
10 2.668 9.674 0.33 9.823
50 12.14 1359 0.45 269.2
100 23.58 1375 0.53 377
150 35.5 1398 0.57 456.6
155 1401 1394 0.57 464.7
200 1137 1373 0.6 523.9
300 882 1331 0.65 631.7
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 100 200 300 400
Day
a (w
att)
R (ohm)
tanpa MPPT
dengan MPPT
Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 7 m/s
R
Daya
Duty Cycle
Vdc Output
Konverter
(V)Tanpa MPPTDengan
MPPT
10 6.907 3120.2 0.3 176.6
30 20.22 3138 0.42 306.3
40 2762 3122.7 0.46 353.42
50 3266 3117.2 0.48 395.3
100 2927 3056 0.57 552.4
200 2049 2959 0.64 769.1
300 1557 2872 0.69 928.1
Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 9 m/s
Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 9 m/s
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 100 200 300 400
Day
a (w
att)
R (ohm)
tanpa MPPT
dengan MPPT
R
DayaDuty
Cycle
Vdc
Output
Konverter
(V)Tanpa MPPT Dengan MPPT
10 10.49 4242 0.32 205.6
20 20.66 4307 0.39 293.6
35 3956 4301 0.46 387.9
40 4380 4112 0.5 405.4
100 3798 4198 0.59 647.7
200 2607 4079 0.66 903
300 1968 3968 0.7 1091
Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 10 m/s
Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 10 m/s
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
0 100 200 300 400
Day
a (w
att)
R (ohm)
tanpa MPPT
dengan MPPT
Kec angin
Daya Max
Tanpa MPPT (W)
Dengan MPPT (W)
Tanpa MPPT
(%)
Dengan MPPT
(%)
3 85.59 68.549 79.633 80.09% 93.04%
5 566.5 466.796 538.76 82.4% 95.1%
7 1401 1140 1366 81.37% 97.5%
9 3266 2512 3025.38 76.9% 92.63%
10 4380 3341.8 4131.6 76.28% 94.32%
Daya output dengan dan tanpa menggunakan MPPT dengan nilai hambatan bervariasi dan kecepatan angin 7 m/s
dengan MPPT
tanpa MPPT
Daya output dengan dan tanpa menggunakan MPPT dengan nilai hambatan 100 ohm dan kecepatan angin 7m/s - 10m/s
dengan MPPT
tanpa MPPT
Kecepatan angin (m/s)
Kecepatan rotor (rad/s)
Daya (Watt)
dengan MPPT
tanpa MPPT
dengan MPPTtanpa MPPT
Kesimpulan
Metode Gradient approximation yang digunakan untuk optimasi turbin
angin yang digunakan pada tugas akhir ini mempunyai beberapakeuntungan yaitu:
• tidak diperlukan untuk mengetahui karakteristik daya output dari turbin angin (karakteristik turbin angin)
• tidak diperlukannya sensor kecepatan angin dan kecepatan rotor dari generator sehingga biaya yang diperlukan lebih murah
• MPPT dengan metode ini mampu bekerja mengikuti perubahan beban dan kecepatan angin
Daftar Pustaka
1. Z.Chen, F.Blaabjerg. “Wind farm-A power source in future power systems“. Elsevier Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009) 1288–1300. 2009
2. Rashid M.H, “Power Electronics Handbook”, Academic Press, 2001.
3. Ying-Yi Hong, Shiue-Der Lu, Ching-Sheng Chiou. “MPPT for PM wind generator using gradient approximation“. Elsevier Conversion and Management 50 (2009) 82-89. 2009
4. Koutroulis, Eftichious. Kalaitzakis, Kostas. 2006. “Design of a Maximum Power Point Tracking System for Wind-Energy-Conversier Applications“. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.53 (2006) 0278–0046.
5. Masters, Gilbert M.. “Renewable &Efficient Electric *ower System”. Wiley Interscience.London.2004
6. Mochamad Ashari. “Diktat Kuliah Elektronika Daya”, Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS. 2006
7. Mahmudsyah, Syarifuddin, “ Modul Kuliah Audit Energi”, Surabaya. 2008
8. Kurniawan, Aries Pratama.’Optimalisasi Sel Surya menggunakan Maximum Power Point Tracker (MPPT) Sebagai Catu Daya Base Tranceiver Station (BTS).Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, ITS. 2010
9. Zhang ,Jianzhong. Cheng, Ming. Chen, Zhe. Fu, Xiaofan. ”Pitch Angle Control for Variable Speed Wind Turbines”, Nanjing. 2009
top related