PENGOPERASIAN OPTIMUM

SISTEM TENAGA LISTRIK

Ontoseno Penangsang

Text Book :

Power Generation Operation and Control

Allen J. Wood & Bruce F. Wollenberg

Power System Analysis

Hadi Saadat

INTRODUCTION

• Acquaint electric power engineering students with

power generation systems, their operation in an

economic mode, and their control.

• Introduce students to the important “terminal”

characteristics for thermal and hydroelectric

power generation systems

• Introduce mathematical optimization methods and

apply them to practical operating problems

KARAKTERISTIK

UNIT PEMBANGKIT

Unit Pembangkit Termal

(Tenaga Uap)

Boiler

Sistem Tenaga

Bantu

Turbin

UapGenerator

Gross Net

Input bahan bakar

Gambar 1

Pengoperasian Secara Ekonomis

• Karakteristik input-output dari unit pembangkit termal yang terdiri dari boiler, turbin, generator, seperti pada gambar 1.

• Output listrik dari sistem pembangkit ini selain disalurkan melalui jaringan transmisi juga digunakan untuk peralatan pusat pembangkit (sistem tenaga bantu). Turbin uap biasanya membutuhkan 2 – 6 % dari output kotor untuk tenaga penggerak turbin (boiler), pompa, lampu dan sebagainya.

• Karakteristik Input-Output : INPUT KOTOR direpresentasikan sebagai input total yang diukur dalam biaya/jam dan OUTPUT BERSIH adalah daya output listrik yang disediakan oleh sistem pembangkit tenaga listrik

• Pengoperasian Secara Ekonomis : Dengan menggunakan karakteristik input-output masing-masing pembangkit, ditentukan pengoperasian optimum (ekonomis) sejumlah unit pembangkit dimana TOTAL BIAYA OPERASINYA MINIMAL

Karakteristik Input-Output

Unit Pembangkit Termal

Input dari Pembangkit dinyatakan dalam :

H : MBTU/jam (energi panas yang

dibutuhkan), atau

F : R/jam (biaya total bahan bakar)

Output dari pembangkit dinyatakan dalam :

P (daya) dalam Mega Watt

Input H(MBtu/h) atau F(R/h)

Output P(MW)

Pmin

P

Pmax

H atau F

Gambar 2. Karakteristik Input-Output unit pembangkit

termal (ideal)

Adakalanya R/jam biaya operasional suatu unit terdiri

dari biaya operasional dan biaya pemeliharaan .

Biaya karyawan akan dimasukkan sebagai bagian dari

biaya operasi jika biaya ini dapat digambarkan secara

langsung sebagai fungsi dari output unit.

Gambar (2) adalah karakteristik input-output dari unit

pembangkit termal yang ideal, digambarkan sebagai

kurva non-linier yang kontinyu.

Catatan :

Data karakteristik input-output diperoleh dari

perhitungan desain atau dari pengukuran.

Jika digunakan data pengukuran akan diperoleh kurva

yang tidak kontinyu.

Pembangkit termal mempunyai batas operasi minimum

dan maksimum.

Batasan beban minimum biasanya disebabkan oleh

kestabilan pembakaran dan masalah desain generator.

(pada umumnya unit pembangkit termal tidak dapat

beroperasi di bawah 30 % dari kapasitas desain).

Catatan :

Karakteristik kenaikan panas dari unit pembangkit termal

ditunjukkan pada gambar 3.

Karakteristik ini adalah kemiringan/slope dari

karakteristik input-output (H/P atau F/P) atau

turunan pertama dari karakteristik input-output.

Data yang ditunjukkan pada karakteristik ini adalah :

Input : Btu/MWh atau R/MWh

Output : Daya output (MW)

Karakteristik Kenaikan Panas/Biaya

Unit Pembangkit Termal

)/( MWhBtuP

H

)/( MWhRP

F

Output P(MW)

Pmax

Pmin

Gambar 3. Karakteristik Kenaikan Panas/Biaya unit

pembangkit termal (ideal)

Catatan :

Karakteristik ini digunakan dalam

economic dispatch, yang

menggambarkan kenaikan panas

(MBtu/MWh) atau biaya bahan bakar

(R/MWh) dengan adanya kenaikan

daya output (MW) yang

dibangkitkan, atau sebaliknya.

Karakteristik Pemakaian Panas

Unit Pembangkit Termal

Karakteristik pemakaian panas menunjukkan input

panas per megawatt-jam dari output sebagai fungsi

output dalam megawatt. Turbin uap konvensional

mempunyai efisiensi sekitar 30-35 %.

Karakteristik H/P sebagai fungsi P yang menunjukkan

karakteristik efisiensi dari mesin.

)/( MWhBtuP

H

Output P(MW)

Pmin Pma

x

Prating

Gambar 3. Karakteristik Pemakaian Panas

unit pembangkit termal (ideal)

Konfigurasi pusat tenaga listrik yang belakangan ini menjadi popular

karena memiliki nilai efisiensi yang tinggi, adalah pusat tenaga listrik

siklus kombinasi (combined cycle), yang sering dikenal dengan nama pusat

listrik tenaga gas-uap (PLTGU).

PLTGU merupakan gabungan antara pusat listrik tenaga gas (PLTG) dan

pusat listrik tenaga uap (PLTU). Turbin gas siklus terbuka terdiri atas

turbin gas dan kompresor yang terpasang pada satu poros dengan generator

listrik.

PLTG siklus terbuka memiliki efisiensi sekitar 25-30 persen. Sebagai

bahan bakar dapat dipakai minyak atau gas, dan sering dimanfaatkan oleh

perusahaan listrik sebagai pemikul beban puncak. Gas buang turbin yang

masih memiliki suhu yang tinggi, dengan demikian masih mempunyai nilai

energi yang besar, dimanfaatkan untuk menjalankan turbin uap. Sistem

gabungan atau siklus kombinasi ini dapat memiliki efisiensi di atas 50

persen.

Bantu

Turbin

GasGenerator

Turbin

GasGenerator

Turbin

UapGenerator

Penukar

Panas

Penukar

Panas

Tenaga

ListrikUAP

Gambar 4. Skema PLTGU

Karakteristik pemakaian panas PLTGU sebagai fungsi dari daya output

digambarkan oleh kurva yang diskontinyu (gambar 5).

Output P(MW)

Gambar 5. Karakteristik Pemakaian Panas PLTGU

Pemakaian Panas

H/P (Btu/MWh)

Unit Pembangkit HidroUnit pembangkit hidro mempunyai karakteristik input output mirip

dengan unit pembangkit termal. Input adalah volume air persatuan

waktu dan output adalah daya listrik. Gambar 6 menunjukkan kurva

input-output untuk pembangkit tenaga air dengan head tetap.

Input Q ( )h

ftacre

Output P(MW)

Gambar 5. Karakteristik input-output unit pembangkit hidro

Head : 400 ft

Karakteristik kenaikan volume input air per satuan waktu sebagai

fungsi dari daya output menunjukkan kurva yang hampir linier dengan

daya output yang bertambah dari minimum ke beban nominal.

Karakteristik ini ditunjukkan pada gambar 6.

)(kWh

ftacre

dP

dQ

Output P(MW)

Gambar 5. Karakteristik Kenaikan volume input air unit pembangkit hidro