all about electricity (indonesia)

Posts tagged ‘STL’

Gedung Miring, BPP, Persamaan Linear dan Kumon

apr2015 feb2015 jan2015 jun2015 mar2015 mei2015

Setelah lebaran kami kedatangan tamu dari GM (Gedung Miring), kantor PLN P3B Jawa Bali di Gandul Cinere Jakarta yang legendaris itu, yaitu Bapak Edwin Nugraha Putra, Manajer Bidang Operasi Sistem Jawa Bali. Beliau datang memberi kuliah umum mengenai update posisi perusahaan dalam Sistem Tenaga Listrik Jawa Bali (SJB). Paparan dari beliau menyegarkan kembali ingatan saya mengenai aplikasi penerapan ilmu analisis tenaga listrik dalam kondisi nyata di lapangan. Anda dapat mengakses Majalah Gedung Miring untuk mendapatkan update informasi SJB.

Salah satu topik yang dibahas beliau adalah topik economic dispatch, bagaimana operator sistem melakukan optimasi penghematan biaya operasi sistem. Seperti uraian dalam artikel saya terdahulu, operator sistem dibantu aplikasi untuk melakukan economic dispatch ini. Saat ini P3B JB memakai aplikasi jROS: joint Resource Optimization and Scheduler dengan metode optimasi menggunakan MILP (Mix Integer Linear Programing). Optimasi ini penting karena disini lah peluang PLN melakukan efisiensi biaya operasi dalam orde puluhan milyar Rupiah per hari.

Salah satu teknik optimasi yang dijelaskan adalah mengenai mekanisme cara pemilihan unit pembangkit yang dibutuhkan untuk menambah pasokan daya ke SJB.

Dengan memodelkan kurva biaya operasi pembangkit listrik ke dalam persamaan linear:

\bold{y = mx + b}

atau

\bold{y = ax + b}

operator sistem dapat mengoptimasi biaya operasi dengan cara memilih pembangkit yang didispatch dengan komposisi pembebanan yang pas.

Variabel persamaan di atas adalah:

y = biaya operasi pembangkit listrik(Rp/jam)
a = incremental cost (Rp/kwh)
x = pembebanan pembangkit listrik(kW)
b = biaya operasi pembangkit listrik pada saat beban nol

P3B memperoleh kurva biaya operasi unit-unit pembangkit SJB dengan cara melakukan pengukuran heat rate pembangkit listrik pada beberapa titik pembebanan misal pada beban 25%, 50%, 75%, 100% dan informasi bahan bakar (nilai kalor dan harga). Heat rate (dalam kcal/kWh) menunjukkan seberapa efisien sebuah mesin pembangkit menghasilkan listrik (kWh) dari input bahan bakarnya (kcal). Sedang informasi bahan bakar akan membentuk Biaya Pokok Produksi (BPP) yang dirumuskan:

\bold{BPP = heat\:rate \times \displaystyle \frac{harga\:bahan\:bakar}{nilai\:kalor\:bahan\:bakar}}

jika dilihat satuannya, maka persamaan ini dapat ditulis:

\bold{BPP = \displaystyle \frac{kcal}{kWh} \times \displaystyle \frac{\displaystyle\frac{Rp}{kg}}{\displaystyle\frac{kcal}{kg}} = \frac{Rp}{kWh}}

atau kita sebut sebagai incremental cost dalam persamaan linear di atas.

Dari persamaan ini, jika SJB membutuhkan penambahan beban maka operator sistem akan memilih pembangkit listrik yang memiliki incremental cost terkecil. Atau dengan kata lain, gradien persamaan linear (a atau m) yang menjadi penentu pemilihan tersebut, bukan kurva atau biaya operasi itu sendiri.

Misal kita akan memilih salah satu dari 2 pembangkit listrik, unit 007 dan unit 008, yang masing-masing telah berbeban 50 MW, yang salah satunya akan ditambah bebannya menjadi 100 MW, dengan masing-masing kurva biaya operasinya:

Unit 007:

  • y = 400 x + 5.000.000

Unit 008:

  • y = 300 x + 20.000.000

ilustrasi kurva biaya operasi pembangkit listrik

Sekilas jika kita bandingkan kurva biaya operasinya, unit 007 memiliki biaya operasi yang lebih murah di semua titik pembebanan dibandingkan unit 008. Namun demikian gradien atau incremental cost unit 008 lebih landai daripada unit 007, sehingga operator sistem akan memilih menaikkan beban unit 008 dari 50 MW menjadi 100 MW terlebih dahulu jika sistem membutuhkan.

Biaya operasi untuk keperluan optimasi disini hanya memperhitungkan komponen bahan bakar, sedangkan biaya produksi yang sesungguhnya meliputi biaya pengembalian investasi, biaya tetap, biaya variabel lain non bahan bakar yang penjelasannya bisa dibaca disini.

Tentu saja ilustrasi ini hanya satu di antara beberapa hal yang dijadikan pertimbangan oleh operator sistem dalam melakukan manuver pembebanan. Jika diurutkan, security (stabilitas sistem) tetap menjadi prioritas pertama, kemudian reliability (keandalan), baru kemudian pertimbangan ekonomi (economic dispatch) dalam pengoperasian SJB.

Berbicara persamaan linear, sebetulnya sudah tidak asing lagi bagi kita, karena tekniknya telah kita pelajari sejak kecil (kalau saya sejak SMP). Anak saya yang belajar matematika di Kumon telah mempelajari teknik bagaimana membuat persamaan linear (garis) jika diketahui 2 buah titik koordinat (x,y). Akan tetapi, interpretasi dan penggunaan teknik persamaan linear ini kadang tidak dimengerti jika kita tidak mengajarkan dengan memberikan contoh-contoh problem nyata. Tantangan bagi orang tua, pendidik, pengajar adalah bagaimana memberi motivasi dan meyakinkan anak-anak kita bahwa matematika yang dipelajarinya saat ini kelak akan bermanfaat, terutama jika ingin jadi insinyur 🙂

kumon persamaan linear

Iklan

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.

Kisah di Balik Pembangunan Sistem Tenaga Listrik Jawa Madura Bali 1971-1996

People are starving and you worry about oil for your cars..
Babies are dying of thirst and you search the fashion magazines for the latest styles ..
Nations like ours are drowning in poverty, but your people don’t hear our cries for help !

 

Carut marut bangsa Indonesia saat ini boleh dibilang warisan sejarah masa lalu. Alkisah tersebut lah seorang mantan Economic Hit Man, bernama John Perkins, pria berkebangsaan AS (Amerika Serikat) yang membeberkan kisah ini. John direkrut oleh NSA (National Security Agency) setelah lulus kuliah di Boston tahun 1968. Ia kemudian bekerja pada perusahaan konsultan internasional Main sebagai EHM. Tugas utamanya adalah meyakinkan negara2 berkembang di seluruh dunia untuk menerima pinjaman bagi proyek-proyek infrastruktur yang akan menguntungkan bagi perusahaan2 AS. Utang ini lah yang kemudian menjerumuskan bangsa2 ini ke jurang kehancuran.

Setelah Orde Baru berkuasa, pemerintah AS masih menyimpan kekhawatiran terhadap posisi Indonesia. Apalagi AS dihadapkan pada kondisi Vietnam yang hampir jatuh ke tangan komunis. Indonesia dikhawatirkan menjadi negara berikutnya (efek domino) yang jatuh di bawah pengaruh komunis. Untuk itu Indonesia menjadi target AS untuk mempertahankan dominasinya di Asia Tenggara. Indonesia dianggap penting bagi kapitalisme, karena merupakan negara berpenduduk Muslim terbesar di dunia, dimana AS punya banyak kepentingan (ketergantungan akan minyak) dengan negara2 Islam di Timur Tengah. Perhitungan AS, setidaknya Indonesia juga mempunyai cadangan migas yang membuatnya penting untuk dijadikan sekutu.

Dengan perhitungan ini lah AS melalui Bank Dunia berusaha masuk ke Indonesia melalui jalur ekonomi. Jalan yang dipilih adalah proyek2 infrastruktur di ketenagalistrikan. Diharapkan dengan infrastruktur ini, industri lainnya akan berkembang, memacu pertumbuhan ekonomi, menguatkan kapitalisme, menjauhkan Indonesia dari komunis, memberikan keuntungan bagi perusahaan2 AS dan dalam beberapa dekade mendatang menjadikan Indonesia menjadi negara satelit AS karena ketidakberdayaannya terhadap hutang luar negeri yang tidak terbayar, sebuah grand strategy yang dahsyat.

Tahun 1971 John Perkins datang ke Indonesia bersama tim 11 untuk misi ini. Misi ini bertujuan meyakinkan Indonesia, bahwa akan terjadi booming pertumbuhan ekonomi, khususnya di pulau Jawa (pulau berpopulasi terpadat di dunia) sehingga diperlukan infrastruktur tenaga listrik yang dapat mengantisipasinya. Kebutuhan listrik (electricity demand) memang berkorelasi sangat erat dengan pertumbuhan ekonomi (economic growth). John yang datang bersama engineer2 menyiapkan studi peramalan ekonometrik kebutuhan daya listrik (load demand) dalam 25 tahun ke depan. Master plan ini lengkap dengan rencana lokasi dan desain pembangkit listrik, transmisi, distribusi, dan sistem transportasi bahan bakar.

Misi ini terlihat seperti misi dagang biasa, namun yang sebenarnya terjadi sangat lah menyedihkan. John membuat prediksi yang telah dimanipulasi. Ia meyakinkan pemerintah RI bahwa Jawa akan membutuhkan kenaikan penyediaan listrik rata-rata 17% per tahun, suatu ramalan yang tidak masuk akal. Suatu daerah yang pertumbuhan ekonominya sangat pesat pun paling hanya membutuhkan penambahan suplai listrik 6% per tahun. Kerakusan AS dan perusahaan ini juga diperkuat dengan kejadian seorang rekannya di perusahaan yang sama dipecat karena “hanya” memberikan angka pertumbuhan 8% per tahun.

Hasil dari rencana ini telah kita lihat saat ini, utang Indonesia yang mencapai US$ 132 milyar atau Rp 1320 triliun (dengan kurs 1 US$ = Rp 10000). Efek secara teknis adalah inefisiensi akibat rendahnya utilisasi aset PLN di tahun 90-an. Contoh dari kasus ini adalah adanya sebuah power plant senilai Rp 3 triliun yang idle selama 6 tahun karena prediksi pertumbuhan ekonomi yang jauh meleset. Hal ini diperparah KKN yang merajalela pada masa Orba, nilai proyek yang di-mark up, belum lagi illegal fees alias pungli.

John sendiri telah menyatakan penyesalannya, namun yang terpenting adalah pelajaran yang bisa dipetik dari pengakuannya. Semoga Tuhan tetap melindungi kita. Amin.

 Diceritakan kembali dari Confessions of an Economic Hit Man karya John Perkins oleh Muhammad Imaduddin

Bacaan lanjutan:

DOCUMENTS OBTAINED FROM THE U.S. STATE DEPT. USING THE FREEDOM OF INFORMATION ACT (FOIA).

PAITON POWER PLANT 1 
PAITON POWER PLANT 2
PAITON POWER PLANT 3
PAITON POWER PLANT 4

Awan Tag

Nulis Apaan Aja Deh

all about electricity (indonesia)