all about electricity (indonesia)

Posts tagged ‘electricity’

Blockchain Revolution: Teknologi pada Disruptive Era yang Lebih Dahsyat dari (Ide) Liberalisasi Industri Ketenagalistrikan

Saya beruntung minggu lalu saya dapat mengikuti orasi Don Tapscott pengarang buku Blockchain Revolution.

20171101_121838

Bagi anda yang sudah mulai banyak mendengar istilah “disruptive era”, “internet of things”, “machine learning”, “industry 4.0” atau revolusi industri ke-4, atau meminjam penjelasan Bang Jamil Azzaini berikut,

Apa itu disruptive era? Disruptive era adalah masa dimana penuh gangguan dengan banyaknya perubahan. Bisnis penerbitan terganggu dengan adanya desktop publishing. Industri kamera film terganggu dengan adanya inovasi kamera digital. Bisnis tradisional terganggu dengan pemanfaatan kemudahan online.

Ada yang “terganggu” kemudian musnah. Ada pula yang terganggu namun ia berbenah dan pada akhirnya ia tetap eksis. Di dalam era yang disruptif ini, sebagai manusia kita pun perlu berbenah agar tidak “musnah” atau kalah dalam persaingan yang berakibat kepada kehidupan yang semakin susah.

20171101_121806

Maka orasi Mr. Tapscott ini memberi saya insight baru yang belum terpikirkan sebelumnya. Meskipun pekerjaan-pekerjaan saya selama ini telah memberi saya cukup banyak bekal di luar keteknikan (engineering), namun pidato dari Pak Don ini memberi pencerahan yang berbeda.

Konsep-konsep perdagangan tradisional yang kita kenal selama ini seperti model bisnis supply chain management dimana ada produsen (pabrikan), agen, distributor, konsumen, kemudian ada konsep bank sentral, uang, perjanjian jual beli, kontrak sepertinya sebentar lagi akan punah seperti punahnya dinosaurus yang (konon) karena dihujani meteor. Blockchain adalah new supply chain menurut Alex Tapscott, anak Mr. Don sekaligus co-author buku Blockchain Revolution.

Tidak terlepas dari revolusi blockchain ini adalah revolusi (yang akan sebentar lagi terjadi) di bidang ketenagalistrikan. Secara alamiah, sekarang semakin banyak orang, pihak, perusahaan atau siapa pun yang bisa menjadi produsen listrik. Dulu kita cuma mengenal konsep IPP (Independent Power Producer) sebagai pihak “lain” selain PLN yang bisa memproduksi listrik. Sekarang dengan berkembangnya teknologi energi baru dan terbarukan, teknologi informasi, “smart grid”, “smart city” dengan electric vehicle (kendaraan listrik)-nya, digabungkan dengan hilangnya “middle man”  plus mekanisme “smart contract”, berkat teknologi blockchain atau “distributed ledger technology”, meminjam istilah dari Deloitte ini, maka bisnis ketenagalistrikan akan menjadi sangat berbeda dari yang ada sekarang. Distributed Energy Sources dalam bentuk microgrid yang menggunakan teknologi blockchain diperkirakan akan semakin menjadi hal yang lazim. Ekonomi berbasis kolaborasi juga akan terjadi dalam industri ketenagalistrikan.

20171101_122555

Jika dahulu orang berpikir konsep ekonomi liberal dalam pasar ketenagalistrikan adalah mekanisme pasar untuk menekan harga listrik yang dibayar konsumen, maka revolusi blockchain ini akan menghasilkan efek yang lebih dahsyat lagi. Tidak cuma harga listrik akan turun, tapi partisipasi konsumen sekaligus sebagai produsen listrik microgrid akan semakin terasa dan hilangnya overhead cost akibat hilangnya middleman yang berada di antara produsen dan konsumen. Contoh energy trading berbasis P2P, peer to peer, dengan teknologi blockchain ini bisa kita lihat sedang dikembangkan di Philippines dan Australia.

Dalam sesi terakhir EPRI International Technology Innovation Summit di tempat yang sama, saya mendengarkan kesimpulan dari para Chief Technology Officer bahwa tantangan terbesar teknologi ini adalah bukan pada pembangunan infrastrukturnya, tetapi lebih ada kesiapan para pelaku pasar, pemerintah dan institusi terkait untuk meningkatkan “openness”-nya masing-masing.

Apakah kita telah mempunyai cukup “trust” untuk bersinergi ? Sebagaimana video diatas dimana ratusan burung-burung jalak yang bisa terbang membentuk formasi yang sangat harmonis, tidak bertabrakan satu dengan yang lain meski jumlahnya sangat banyak. Sungguh Tuhan telah memberikan banyak contoh di alam ini bagi manusia yang mau berpikir (QS 2:164).

 

Iklan

Lanjutan Contoh Penyelesaian Aliran Daya Listrik dengan Metode Newton-Raphson, Decoupled dan Fast Decoupled Load Flow (2)

Melanjutkan tulisan terdahulu, kita sudah mempelajari bagaimana menyelesaikan aliran daya di 3 bus secara analitis, baik dengan metode Newton-Raphson maupun dengan DLF dan Fast Decoupled Load Flow. Kita juga sudah belajar mengenal software PowerWorld yang membantu kita menganalisis STL. Sekarang kita akan mengkonfirmasi hasil-hasil perhitungan kita dengan software PowerWorld ini.

Yang pertama kita simulasikan dengan metode NR, hasilnya sbb:

3-bus-nr1

Bus Records from Powerworld’s Full Newton Load Flow Solution

Name

PU Volt

Angle (Deg)

Load MW

Load Mvar

Gen MW

Gen Mvar

1

1

0

99.96

25.77

2

1.03

1.32

400

418.55

3

0.93437

-5.38

500

350

Yang kedua kita simulasikan dengan memilih algoritma FDLF, yang hasilnya sbb:

3-bus-fdlf

Bus Records from Powerworld’s Fast Decoupled Load Flow Solution

Name

PU Volt

Angle (Deg)

Load MW

Load Mvar

Gen MW

Gen Mvar

1

1

0

99.99

24.41

2

1.03

1.31

400

417.13

3

0.93485

-5.35

500

350

Ternyata perbandingan hasil kalkulasi tangan/manual dengan hasil perhitungan software sangat dekat, sehingga kita dapat memastikan bahwa kita menggunakan metode NR, DLF dan FDLF dengan benar.

Selain PowerWorld, sebenarnya ada banyak software yang dapat membantu kita menyelesaikan aliran daya STL, termasuk PSS®E dari Siemens yang merupakan software “wajib” yang banyak dipakai oleh designer ataupun operator STL di seluruh dunia.

pss-e

Untuk para akademisi/pelajar, biasanya juga banyak memakai Matlab untuk menyelesaikannya. Di Matlab kita harus teliti, namun selama kita memahami algoritmanya, hasilnya juga akan sama dengan software2 lain.

matlab

Source code Matlab dengan metode NR untuk permasalahan ini :

% % Question #5A Newton-Raphson method

% Modified from Saadat’s Power System Analysis Example 6.10

clear; clc;

V = [1.0; 1.03; 1.0];

d = [0; 0; 0];

Ps=[4 ; -5];

Qs= -3.5;

YB = [ -j*75 j*50 j*25

j*50 -j*75 j*25

j*25 j*25 -j*50];

Y= abs(YB); t = angle(YB);

iter=0;

while iter < 2

iter = iter +1

P=[V(2)*V(1)*Y(2,1)*cos(t(2,1)-d(2)+d(1))+V(2)^2*Y(2,2)*cos(t(2,2))+

V(2)*V(3)*Y(2,3)*cos(t(2,3)-d(2)+d(3));

V(3)*V(1)*Y(3,1)*cos(t(3,1)-d(3)+d(1))+V(3)^2*Y(3,3)*cos(t(3,3))+

V(3)*V(2)*Y(3,2)*cos(t(3,2)-d(3)+d(2))];

Q= -V(3)*V(1)*Y(3,1)*sin(t(3,1)-d(3)+d(1))-V(3)^2*Y(3,3)*sin(t(3,3))-

V(2)*V(3)*Y(3,2)*sin(t(3,2)-d(3)+d(2));

J(1,1)=V(2)*V(1)*Y(2,1)*sin(t(2,1)-d(2)+d(1))+

V(2)*V(3)*Y(2,3)*sin(t(2,3)-d(2)+d(3));

J(1,2)=-V(2)*V(3)*Y(2,3)*sin(t(2,3)-d(2)+d(3));

J(1,3)=V(2)*Y(2,3)*cos(t(2,3)-d(2)+d(3));

J(2,1)=-V(3)*V(2)*Y(3,2)*sin(t(3,2)-d(3)+d(2));

J(2,2)=V(3)*V(1)*Y(3,1)*sin(t(3,1)-d(3)+d(1))+

V(3)*V(2)*Y(3,2)*sin(t(3,2)-d(3)+d(2));

J(2,3)=V(1)*Y(3,1)*cos(t(3,1)-d(3)+d(1))+

V(2)*Y(3,2)*cos(t(3,2)-d(3)+d(2));

J(3,1)=-V(3)*V(2)*Y(3,2)*cos(t(3,2)-d(3)+d(2));

J(3,2)=V(2)*V(3)*Y(3,2)*cos(t(3,2)-d(3)+d(2))+

V(1)*V(3)*Y(3,1)*cos(t(3,1)-d(3)+d(1));

J(3,3)=-V(1)*Y(3,1)*sin(t(3,1)-d(3)+d(1))-2*V(3)*Y(3,3)*sin(t(3,3))-

V(2)*Y(3,2)*sin(t(3,2)-d(3)+d(2));

DP = Ps – P;

DQ = Qs – Q;

DC = [DP; DQ]

J

DX = J\DC

d(2) =d(2)+DX(1);

d(3)=d(3) +DX(2);

V(3)= V(3)+DX(3);

V, d, delta =180/pi*d;

end

P1= V(1)^2*Y(1,1)*cos(t(1,1))+V(1)*V(2)*Y(1,2)*cos(t(1,2)-d(1)+d(2))+

V(1)*V(3)*Y(1,3)*cos(t(1,3)-d(1)+d(3))

Q1=-V(1)^2*Y(1,1)*sin(t(1,1))-V(1)*V(2)*Y(1,2)*sin(t(1,2)-d(1)+d(2))-

V(1)*V(3)*Y(1,3)*sin(t(1,3)-d(1)+d(3))

Q2=-V(2)*V(1)*Y(2,1)*sin(t(2,1)-d(2)+d(1))-V(3)*V(2)*Y(2,3)*

sin(t(2,3)-d(2)+d(3))-V(2)^2*Y(2,2)*sin(t(2,2))

P_loss = P1+4-5

Q_loss = Q1+Q2-3.5

Kode Matlab dengan FDLF :

% Question #5C Fast decoupled method

% Modified from Saadat’s Power System Analysis Example 6.12

clear; clc;

V1= 1.0; V2 = 1.03; V3 = 1.0;

d1 = 0; d2 = 0; d3=0;

Ps2=4; Ps3 =-5;

Qs3= -3.5;

YB = [ -j*75 j*50 j*25

j*50 -j*75 j*25

j*25 j*25 -j*50];

Y= abs(YB); t = angle(YB);

B1 =[-75 25; 25 -50]

Binv = inv(B1)

iter=0;

while iter < 2

iter = iter +1;

P2= V2*V1*Y(2,1)*cos(t(2,1)-d2+d1)+V2^2*Y(2,2)*cos(t(2,2))+

V2*V3*Y(2,3)*cos(t(2,3)-d2+d3);

P3= V3*V1*Y(3,1)*cos(t(3,1)-d3+d1)+V3^2*Y(3,3)*cos(t(3,3))+

V3*V2*Y(3,2)*cos(t(3,2)-d3+d2);

Q3=-V3*V1*Y(3,1)*sin(t(3,1)-d3+d1)-V3^2*Y(3,3)*sin(t(3,3))-

V2*V3*Y(3,2)*sin(t(3,2)-d3+d2);

DP2 = Ps2 – P2; DP2V = DP2/V2;

DP3 = Ps3 – P3; DP3V = DP3/V3;

DQ3 = Qs3 – Q3; DQ3V = DQ3/V3;

DC =[DP2; DP3; DQ3];

Dd = -Binv*[DP2V;DP3V];

DV = -1/B1(2,2)*DQ3V

d2 =d2+Dd(1);

d3 =d3+Dd(2);

V3= V3+DV;

angle2 =180/pi*d2;

angle3 =180/pi*d3;

disp(‘ iter d2 d3 V3 DP2 DP3 DQ3’);

R = [iter d2 d3 V3 DP2 DP3 DQ3]

end

Q2=-V2*V1*Y(2,1)*sin(t(2,1)-d2+d1)-V2^2*Y(2,2)*sin(t(2,2))-

V2*V3*Y(2,3)*sin(t(2,3)-d2+d3);

P1= V1^2*Y(1,1)*cos(t(1,1))+V1*V2*Y(1,2)*cos(t(1,2)-d1+d2)+

V1*V3*Y(1,3)*cos(t(1,3)-d1+d3);

Q1=-V1^2*Y(1,1)*sin(t(1,1))-V1*V2*Y(1,2)*sin(t(1,2)-d1+d2)-

V1*V3*Y(1,3)*sin(t(1,3)-d1+d3);

S1=P1+j*Q1

Q2

P_loss = P1+4-5

Q_loss = Q1+Q2-3.5

Pasar Ketenagalistrikan – Struktur Pasar dan Operasi (1)

STL

 

Sebelum suatu pasar ketenagalistrikan dideregulasi, kepemilikan dan pengusahaan sistem tenaga listrik (STL) dilakukan oleh badan usaha yang terintegrasi secara vertikal dari pembangkitan, transmisi sampai distribusi dikuasai di satu tangan. Dalam hal ini, PLN adalah badan usaha ini, yang memegang kuasa usaha ketenagalistrikan di Indonesia. Di dalam BUMN ini terdapat bagian yang berfungsi sebagai pusat kendali sistem ketenagalistrikan yang mengatur sistem manajemen energi (SME), dalam hal ini adalah P3B untuk sistem Jawa Madura Bali. SME ini berbasis SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) yang mempunyai fasilitas perencanaan dan analisis fungsi-fungsi operasi ini bertujuan mengoptimumkan sistem pembangkitan dan penyaluran energi listrik.

 

Fungsi-fungsi SME:

  • Prediksi beban dalam jangka pendek
  • Menetapkan komitmen unit
  • Dispatch (perintah) pengoperasian pembangkit listrik
  • Mengendalikan daya reaktif
  • Memperkirakan kondisi sistem
  • Mengendalikan pembangkit listrik secara otomatis
  • Pencegahan dan pengendalian keamanan kondisi darurat

Pusat kendali ini juga mengatur aliran daya antar daerah untuk meningkatkan keamanan sistem dan cadangannya. Selain pusat kendali, biasanya juga ada badan yang menetapkan kriteria keandalan dan perencanaan STL. Namun karena belum dideregulasi, lagi-lagi kriteria ini ditetapkan oleh PLN sendiri.

 

Ciri-ciri khas STL yang masih dikuasai oleh badan usaha yang terintegrasi secara vertikal:

  • Monopoli (secara alami terjadi karena sifat investasinya yang sangat besar), tapi diatur oleh UU
  • Mengandalkan prinsip “biaya termurah” (least cost) untuk perencanaan dan operasi
  • Biaya ini meliputi pembangkitan, transmisi dan distribusi sampai dengan titik sambung di konsumen
  • Tarif listrik yang ditetapkan atau diatur ini terdiri dari biaya produksi ditambah laba yang ditetapkan pemerintah, namun sering kali terjadi distorsi harga akibat intervensi politik.
  • Aturan rate of return tarif listrik ini bertujuan untuk memastikan produsen dapat menutup semua biaya produksinya

Contoh tarif yang terdistorsi ini yang paling nyata terjadi di Indonesia, pada jaman Orba, tarif listrik disubsidi sangat besar sehingga rakyat merasa menikmati listrik “murah”. Lebih parahnya lagi, beberapa pemerintahan setelahnya juga tidak berani menaikkan tarif listrik jika menjelang Pemilu, meski ada argumen naiknya tarif akan menimbulkan biaya baru, social costs berupa gejolak di masyarakat dan tentunya incumbent yang tidak populer. Murahnya tarif ini sesungguhnya semu, karena sebenarnya negara lah yang harus membayar subsidinya, yang notabene negara ini dibiayai rakyat dari pajak. Seandainya negara tidak dibebani subsidi listrik, anggaran yang ada dapat dipakai untuk hal-hal lain, misalnya untuk pendidikan, pengembangan usaha kecil dsb.

 

Hal lain yang sangat merugikan adalah mendidik bangsa ini untuk menganggap listrik sebagai produk masal yang murah sehingga bisa dipakai seenaknya. Akibatnya apa? Kita menjadi bangsa yang boros energi listrik, dari dunia industri yang boros energi dengan pemakaian alat-alat produksi yang rendah efisiensi termalnya sampai dengan budaya pemakaian listrik di rumah tangga-rumah tangga di Indonesia. Jika kita melihat rumah tangga di negara maju yang tarif listriknya tidak terdistorsi, kita tidak akan melihat lampu di dalam rumah yang terang benderang, kecuali orang yang benar-benar kaya, ketika para penghuninya sudah pergi tidur atau tidak menggunakannya lagi. Beda dengan di Indonesia, jangankan di malam hari, kadang di siang bolong, bohlam lampu nyala kadang juga tidak dimatikan.

 

Isu-isu lainnya dalam sistem yang terintegrasi secara vertikal ini adalah:

  • Konsumen tidak punya pilihan
  • Ketidakefisienan ekonomi dalam jangka pendek akibat tarif listrik berdasarkan harga rata-rata seluruh pembangkit listrik. Lain halnya dalam pasar listrik yang telah direstrukturisasi, konsumen mendapatkan tarif listrik berdasarkan biaya marginal atau harga listrik dari pembangkit listrik terakhir yang terjual.
  • Insentif yang kurang kuat untuk mengurangi harga
  • Beban finansial berat bagi pemerintah (subsidi pemerintah untuk BBM PLN sebesar Rp 37.3 triliun pada tahun 2007)

Sebagai ilustrasi, saat ini harga listrik PLN pada dasarnya adalah harga rata-rata produksi seluruh pembangkitnya (dikenal sebagai Biaya Pokok Produksi), dari yang paling murah, pembangkit hidro sampai yang sangat mahal yang berbasiskan BBM (bahan bakar minyak) seperti PLTU minyak, PLTD, PLTG minyak. Akibatnya dapat ditebak BPP PLN lebih mahal dari harga listrik di banyak negara lain, seperti yang sering dikeluhkan oleh lembaga konsumen. Sebagai contoh RRP(regional retail price) suatu daerah di Australia (pasar listrik deregulasi) berkisar di antara $15 – $30/MWh atau sekitar Rp120 – Rp300/kWh. Menurut berita di web.bisnis.com harga BPP PLN di wilayah Jawa-Bali saat ini tahun 2008 sekitar Rp831 – Rp936 per kWh untuk tegangan rendah, Rp745- Rp840 untuk tegangan menengah dan Rp704 – Rp794 per kWh untuk tegangan tinggi. 

 

Struktur Harga

Dalam pasar yang telah direstrukturisasi, konsumen hanya membayar harga listrik sebesar harga listrik dari pembangkit listrik yang listriknya terakhir terjual (lihat gambar). Listrik dalam pasar ini dibeli dari pembangkit yang menawarkan harga termurah. Misal daya terpasang di suatu daerah 3000 MW terdiri dari pembangkit hidro, PLTU batubara dan PLTG minyak. Masing-masing pembangkit menawarkan harga atau bids dengan harga seperti pada gambar. Maka jika beban atau load pada suatu saat mencapai 2000 MW maka konsumen hanya perlu membayar Rp 500/kWh.

 

BPP yang mahal ini juga konsekuensi logis dari struktur jenis pembangkit listrik di Indonesia yang mempunyai pembangkit listrik berbasis BBM terlalu besar porsinya. Proyek 10000 MW dengan mendirikan pembangkit berbahan bakar batubara, yang ber-BPP relatif rendah, pada dasarnya adalah solusi jangka pendek juga. Solusi yang paling tepat adalah penggunaan energi nuklir yang relatif murah dan ramah lingkungan.

 

Negara-negara yang belum memiliki PLTN, karena kontroversinya, seperti Australia, yang merasa mempunyai cadangan batubara yang berlimpah, lambat laun juga mengalami masalah energi. Belum lagi dengan tuntutan pengurangan emisi gas buang penyebab efek rumah kaca atau protokol Kyoto, seperti yang kita tahu coal-fired power plant a.k.a. PLTU batubara ini adalah salah sumber sumber pencemar udara terbesar. Australia adalah negara yang terakhir meratifikasinya, menjadikan Amerika (US) menjadi satu-satunya negara yang belum menandatanganinya. Dalam KTT Perubahan Iklim di Bali, Indonesia, isu ini telah sangat kuat, termasuk pengenaan carbon tax sebagai pengganti carbon trading bagi negara-negara yang punya kontribusi besar sebagai pencemar udara.

 

Indonesia menawarkan diri sebagai negara penerima carbon trading tersebut dengan alasan uang yang diterima bisa dipakai untuk menjaga dan merehabilitasi hutan hujan tropis yang merupakan paru-paru dunia. Alasan yang sebenarnya masuk akal, cuma membuat kita malu sebagai bangsa, menegaskan mental bangsa peminta-minta. Alasan lain untuk tidak setuju carbon trading adalah dengan tetap menyetujuinya, itu sama artinya dengan menyetujui membiarkan negara-negara maju tetap “mengekspor” polusi udara dan kita lah yang harus membersihkannya dengan paru-paru kita.

 

Bagaimana dengan reputasi kita dalam menjaga hutan? Dengan tidak mengurangi hormat kita kepada aparat pemerintah yang banyak yang masih memiliki integritas dalam menjaga hutan-hutan kita, Walhi memilih untuk tidak percaya dengan ingin menyewa hutan produksi dan hutan lindung. Itu lebih baik dari pada harus jatuh ke tangan perusahaan-perusahaan pertambangan, meski harus diakui illegal logging mulai banyak ditindak pemerintah, sesuatu yang tidak terjadi di masa Orba.

 

to be continued…

 

Awan Tag

Nulis Apaan Aja Deh

all about electricity (indonesia)