all about electricity (indonesia)

Posts tagged ‘black swan’

Perencanaan Sistem Tenaga Listrik Jangka Panjang dengan Kriteria Andal dan Ekonomis (Bagian I)

Pemenuhan kebutuhan listrik periode 2014-2019 sebesar 35 GW telah menjadi salah satu prioritas program Pemerintah. Melalui Kementerian ESDM, Pemerintah membentuk Unit Pelaksanaan Program Pembangunan Ketenagalistrikan (UP3KN), yang diumumkan dalam acara Forum Pemimpin Ketenagalistrikan 13 Januari 2015 yang lalu. Organ ini diharapkan dapat memecah kebuntuan yang dihadapi dalam pengembangan sistem ketenagalistrikan di tanah air. Jika kita melihat rumusan langkah-langkah percepatan pembangunan ketenagalistrikan di forum tersebut maka kita akan melihat bahwa problem pembangunan ketenagalistrikan yang dihadapi saat ini lebih banyak berkutat pada problem-problem non teknis seperti lahan, sosial, legal, lingkungan, birokrasi sektoral, koordinasi antar instansi.

Namun demikian, sistem ketenagalistrikan harus betul-betul direncanakan dengan baik juga secara teknis. Salah satu dokumen yang sering dibaca oleh investor untuk memberi gambaran teknis apa rencana Pemerintah dalam bidang ketenagalistrikan adalah dokumen Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) PT PLN. Edisi terbaru 2105-2024 telah terbit, dapat diunduh disini.

RUPTL 2015-2024 cover

Untuk menyusun RUPTL ini, masukan dari kondisi empiris di lapangan dan penggunaan software-software komersial power system expansion planning dibutuhkan. Kemajuan riset dan pengembangan di bidang ini juga terus harus diikuti agar rencana ini menghasilkan sistem yang andal dan ekonomis. Riset teknik perencanaan sistem tenaga listrik sendiri sekarang semakin maju walaupun tantangannya juga semakin kompleks. Kita akan mendapatkan masalah jika tidak mengikuti perkembangan teknik-teknik analisis dalam perencanaan sistem ketenagalistrikan (STL). Saat ini kurang memadai lagi jika kita hanya mengandalkan teknik analisis aliran daya, ekonometrika, teknik least square regression, teknik kriteria keandalan secara deterministik untuk meramalkan dan merencanakan pengembangan STL.

Ekonomi dunia (yang diikuti oleh kebutuhan listrik) berkembang dalam arah yang tidak terbayangkan pada dekade-dekade yang lalu. Jadi saat ini STL telah berkembang (untuk Indonesia terutama pada sistem STL Jawa Bali) menjadi problem berskala besar, jangka panjang, non-linear, diskrit dalam hal investasi pembangkit listrik. Ini sebabnya riset-riset terkini di bidang ketenagalistrikan banyak yang melibatkan statistik probabilistik, metode optimasi stokastik, uncertainty / ketidakpastian, simulasi Monte Carlo, game theory (genetic algorithm) (untuk pasar ketenagalistrikan berbasis pasar / deregulated electricity market), metode dekomposisi matriks (untuk mengatasi waktu komputasi akibat masifnya data). Untuk kasus di Indonesia, least cost planning masih dipakai karena Indonesia menganut vertically integrated electricity market atau pasar listrik konvensional, dengan varian investor independen untuk pembangkitan listrik (IPP) bisa masuk.

Data historis masa lalu tidak menjamin kita akan memperoleh data dengan kecenderungan serupa di masa depan. Kejadian yang tidak terduga yang belum pernah terjadi sebelumnya atau fenomena Black Swan misalnya, jatuhnya harga minyak dunia akibat melimpahnya produksi shale gas di Amerika adalah salah satu contohnya. Para ahli pada beberapa waktu dekade yang lalu tidak pernah membayangkan harga minyak bisa jatuh, mengingat saat itu pada umumnya para ahli mengatakan cadangan minyak dunia semakin sedikit dan investasi eksplorasi dan eksploitasinya semakin mahal.

Macrotrends.org_Crude_Oil_Price_History_Chart

Posisi harga minyak mentah WTI (West Texas Intermediateper Januari 2015 jatuh di bawah US $ 50/ barrel

Editor majalah-majalah energi sering menyebut fenomena ini sebagai “a game changer” (variabel yang mengubah aturan main bisnis energi yang terjadi sebelumnya). Distributed generation di luar Jawa yang banyak mengandalkan PLTD-PLTD berbahan bakar minyak (BBM) boleh jadi di satu titik akan kembali menjadi ekonomis dan kompetitif. Ini merupakan suatu hal yang mungkin tidak terbayangkan dalam rencana-rencana tahun-tahun yang lalu.

Referensi teknis yang cukup bagus menjelaskan teknik perencanaan sistem tenaga listrik berbasis keandalan dan ekonomi adalah disertasi PhD ini:

Gu, Yang, “Long-term power system capacity expansion planning considering reliability and economic criteria” (2011). Graduate Theses and Dissertations. Paper 10163.

Namun tetap harus diingat, meskipun secara teknis kita bisa merencanakan dengan bagus, problem non-teknis di Indonesia bisa menyebabkan eksekusi menjadi terhambat, yang menjadi semangat pembentukan UP3KN.

Iklan

Fenomena Black Swan Ketenagalistrikan

Jika anda sudah pernah membaca buku The Black Swan: The Impact of the Highly Improbable maka tentu anda akan paham dengan apa yang akan saya tulis. Tulisan-tulisan saya terdahulu yang banyak membicarakan hubungan antara sistem kelistrikan, probabilitas, ekspektasi tingkat layanan dan kinerja dan realitasnya memiliki benang merah dengan fenomena yang disebut sebagai black swan. Buku karangan Nassim Nicholas Taleb, seorang Profesor di bidang Risk Engineering, Ilmu Ketidakpastian (agak aneh ya.., biasanya kan kita belajar ilmu pasti :-))  dan Matematika disamping sebagai Praktisi Keuangan ini mengungkapkan ketidakpastian peristiwa-peristiwa yang memiliki dampak luar biasa, sulit diramalkan, di luar perkiraan normal, yang biasanya sering disebut probabilitasnya sangat kecil untuk terjadi sehingga banyak orang yang tidak menyadari akan dampaknya yang luar biasa jika hal itu terjadi.

Istilah black swan atau angsa hitam mengacu pada istilah yang digunakan orang pada masa yang lalu tentang warna unggas yang bernama angsa. Orang selalu berpikir, warna angsa pasti lah putih. Setelah penemuan angsa berwarna hitam di Australia Barat pada tahun 1697, baru lah disadari, yang nampaknya mustahil pun bisa saja terjadi di masa depan. Taleb mencontohkan peristiwa black swan adalah seperti pesatnya internet, Perang Dunia I, serangan 11 September 2001. Dalam konteks kelistrikan, sebenarnya banyak hal yang (sulit) tidak bisa diprediksi di masa depan meskipun kita berusaha sedapat mungkin memprediksi dengan analisis baik secara deterministik maupun probabilistik. Namun demikian ada juga yang nekat memprediksi hal-hal yang “unpredictable” misal seperti di US tidak akan ada lagi yang akan membangun pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) berbahan bakar batu bara di tahun 2010 ini.

Peristiwa black swan dalam kelistrikan yang paling jelas adalah peristiwa blackout. Peristiwa ini adalah peristiwa yang paling tidak diharapkan oleh konsumen di antara harapan-harapan lainnya. Apa yang biasanya diharapkan konsumen listrik? Tentu saja, konsumen biasanya mengharapkan listrik tidak pernah padam, harganya murah (malah kalau bisa gratis), berlimpah sehingga kapan pun kita butuhkan, selalu tersedia setiap saat. Sayangnya, hal2 tsb. sangat naif, bahkan di negara maju dan kaya sekali pun. Masyarakat awam termasuk politisi biasanya sangat terkejut atau heran, jika di suatu hari, tanpa diduga, tahu-tahu listrik mati. 

“Big blackout surprises politicians, but not the power community”

IEEE Spectrum Volume: 40 , Issue: 9 Publication Year: 2003 , Page(s): 9 – 9

Dalam skala yang luas, padamnya listrik secara tidak terduga dinamakan blackout. Jika area yang padam hanya sebagian, kadang disebut sebagai brownout. Padamnya listrik di sebagian wilayah Jakarta 21 Juli 2010 ini, termasuk mengejutkan sebagian orang. Kenapa demikian, hal ini terkait ekspektasi masyarakat setelah TDL (tarif dasar listrik) naik pada bulan Juli 2010 (terakhir TDL naik tahun 2003). Masyarakat mengharapkan (mengira) bahwa listrik kecil (tidak) kemungkinannya padam setelah TDL naik. Bisa diduga, masyarakat banyak yang kecewa. Hal ini tidak perlu terjadi jika kenaikan TDL dipahami sebagai bagian dari konsekuensi vertically integrated electricity market yang kita anut. Dalam sistem yang kita anut, pemerintah berperan mengatur tarif untuk menjamin keberlangsungan (sustainability) penyediaan listrik adalam jangka panjang. Pemerintah memastikan bahwa tarif dan subsidi yang ada dapat menutup biaya operasi dan biaya kapital atau investasi termasuk pembelian listrik dari IPP. Jadi TDL tidak terkait langsung dengan keandalan. TDL terkait dengan keandalan dalam perspektif horison jangka waktu panjang. Untuk kasus ini, peristiwa tersebut belum digolongkan sebagai peristiwa black swan, karena padamnya listrik di area Jakarta sebetulnya tidak lah terlalu mengejutkan mengingat karena kondisi jaringan transmisi di Jakarta sudah terhitung kritis dalam beberapa tahun terakhir (ditandai dengan rendahnya tegangan, kapasitas trafo dan saluran penghantar yang sudah mendekati kapasitas maksimalnya, ditambah permintaan daya yang terus bertambah dari tahun ke tahun). Dampaknya pun tidak terlalu “parah” dibanding peristiwa black swan yang akan saya ceritakan ulang berikut ini.

The 1987 Tokyo Blackout

Pada tanggal 23 Juli 1987, wilayah metropolitan Tokyo mengalami pemadaman listrik besar-besaran yang disebabkan oleh ketidakstabilan tegangan. Saat blackout, lebih dari 8 GW beban hilang, sebagian besar selama sekitar 3.35 jam, yang mempengaruhi 2.800.000 rumah tangga. Pelajaran yang dapat diambil dari pemadaman listrik itu telah mendasari teknik pengendalian tegangan dan daya reaktif, yang saat ini diadopsi oleh jaringan Tokyo Electric Power Company (TEPCO).

Pada tanggal 23 Juli 1987, suhu di Tokyo tercatat 35,9º C. Suhu ini adalah suhu tertinggi kesembilan dalam sejarah. Di pagi hari, TEPCO merevisi perkiraan permintaan listrik, naik dari 38,5 GW ke 39,0 GW dan naik lagi untuk 40,0 GW dari 39,0 GW. Revisi ini mencetak rekor baru untuk TEPCO pada waktu itu, tapi diperkirakan tetap aman dan operasi diperkirakan tetap stabil dengan 40,0 GW ini sesuai permintaan listrik dalam rencana operasional di musim panas.

Selama istirahat makan siang pada hari yang sama, karena permintaan listrik menurun dari 39,1 menjadi 36,5 GW, beberapa kapasitor shunt harus dilepas karena batas atas tegangan bus sisi sekunder atau tersier sisi transformator telah terlampaui (kebanyakan shunt kapasitor dipasang di sisi tersier transformator dalam jaringan TEPCO).

Setelah istirahat makan siang, kapasitor shunt ini diharapkan aktif secara otomatis oleh Pengendali Tegangan dan Daya Reaktif (VQC) seiring meningkatnya permintaan listrik. Namun, karena peningkatan beban lebih cepat daripada tahun-tahun sebelumnya, VQC dan AVR bisa tidak mengikutinya, dan tegangan bus mulai menurun. Akibatnya bisa ditebak, ketika bus-bus 500 kV mulai turun tegangannya sampai di bawah 400 kV, transmisi ini mulai trip, tegangan menjadi tidak terkendali, apalagi ditambah ramping rate yang mencapai 400 MW/menit. Analisis selengkapnya ada di artikelnya pak T. Ohno.

US / Canada Blackout in 2003 (14 August)

Kantor berita CBS memberitakan blackout ini sebagai Biggest Blackout in U.S. Historyuntuk menggambarkan betapa besarnya dampak yang diakibatkan oleh kejadian ini. Investigasinya pun termasuk yang paling serius, sampai-sampai di bentuk gugus tugas yang melibatkan US dan Canada yang melaporkan hasilnya langsung kepada Presiden AS dan Perdana Menteri Kanada. Wiki menggambarkan peristiwa ini sebagai blackout yang paling masif nomor dua sepanjang sejarah. Peristiwa ini menimpa pada 10 juta pelanggan di Ontario, Kanada dan 45 juta pelanggan di 8 negara bagian di Amerika Serikat.

Tanggal 14 Agustus 2003 jam 2 siang PLTU di Eastlake Ohio trip. Satu jam kemudian jam 15.06 transmisi 345 kV di sebelah timur laut Ohio juga trip. Tripnya saluran ini membebani saluran transmisi yang lain. Di area metropolitan New York, tanda pertama bahwa sistem tenaga listrik sedang mengalami gangguan adalah tegangan menurun sampai dengan 80% tegangan nominal dan kembali ke level normal lagi (voltage sag). Pukul 15.32 kelebihan beban pada saluran 345 kV menyebabkan penghantarnya melendut, mengenai pohon lalu trip. Jam 15.41 kelebihan beban pada saluran 345 kV yang lain menyebabkan pemutus (breaker) trip. Jam 15.46 saluran transmisi utama 345 kV milik AEP juga trip. Kejadian ekstrim terjadi 3 detik kemudian, voltage sag mencapai 50% tegangan nominal.

Jam 16.06 saluran transmisi 345 kV di timur laut Ohio trip tapi kemudian masuk lagi jam 16.08. Pengelola pembangkit listrik di Kanada dan AS sisi timur merasakan tegangan berayun tidak terkendali. Jam 16.09 tegangan di kota Cleveland yang sudah turun jadi hilang.  Rangkaian peristiwa yang terjadi secara cepat ini disebut cascading event, jadi sebuah atau beberapa peristiwa merupakan akibat dari kejadian sebelumnya. Jam 16.10 sampai 16.25 pembangkit listrik dan saluran transmisi tegangan tinggi di Ohio, Michigan, New York, New Jersey dan Ontario mati. Beberapa pulau (island operation) sistem terbentuk setelah kejadian ini. Pelajaran yang dapat diambil adalah meskipun beberapa event merupakan kejadian voltage collapse namun penyebab utamanya adalah power swing dynamic yang menyebabkan sistem menjadi tidak stabil.

Europe Blackout (2006)

Pada bulan November 2006, terjadi blackout di kawasan Eropa barat. Blackout ini menyebabkan 10 juta orang tinggal dalam “kegelapan” dan memicu perdebatan mengenai regulasi dan transmisi listrik di Eropa. Apa penyebab awal terjadinya perisitiwa ini ? Ternyata kejadian di berawal di Jerman bagian utara, negeri yang disebut-sebut pelopor teknologi tinggi pun, dapat mengalami “mati lampu”. Perusahaan listrik setempat (E.ON) memadamkan saluran transmisi tegangan tinggi yang melintasi River Ems untuk memberikan kesempatan sebuah kapal pesiar (Norwegian Pearl) untuk lewat di bawah saluran transmisi tsb. 

Akibat pemadaman saluran transmisi ini, saluran di tempat lain menjadi terbebani dan lepas. Selanjutnya menyebabkan reaksi pemadaman berantai di wilayah Jerman barat, Perancis, Belgia, Italia, Spanyol, Austria dan Belanda. Jadi urusan mati listrik, bukan lah monopoli negara berkembang saja, di negara maju pun juga terjadi. Meski Indonesia masuk dalam rekor yang pernah mengalami blackout terparah, hal ini semata-mata karena pulau Jawa, tempat dimana SJB yang mengalami blackout berada, adalah pulau terpadat di dunia  

Awan Tag

Nulis Apaan Aja Deh

all about electricity (indonesia)