karakteristik unit pembangkit1
TRANSCRIPT
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