Desain Konfigurasi Sistem Tenaga Listrik Terintegrasi PV

Mohammad Fajar Wahyu Syaifullah, Lesnanto Multa Putranto, S.T., M.Eng., Ph.D.

2024 | Skripsi | TEKNIK ELEKTRO

        Pada beberapa tahun terakhir ini, kadar emisi karbon mengalami peningkatan, yang menyebabkan terjadinya efek gas rumah kaca. Efek gas rumah kaca menyebabkan suhu udara di bumi mengalami peningkatan yang akan menyebabkan perubahan iklim di bumi. Indonesia sebagai salah satu negara yang berkomitmen dalam mengatasi dampak dari efek gas rumah kaca dengan ikut serta dalam penandatanganan Paris Agreement. Pemerintah Indonesia menargetkan penggunaan EBT mencapai 23% pada tahun 2030 dan 31% pada tahun 2050. PV menjadi salah satu solusi dalam mewujudkan target bauran EBT tercapai. 

        Pengintegrasian PV dapat mempengaruhi stabilitas frekuensi sistem tenaga listrik karena karakteristik PV intermiten dan tidak memiliki inersia. Semakin besar level penetrasi PV menyebabkan inersia sistem semakin kecil. Hal ini menyebabkan frekuensi nadir sistem semakin rendah ketika terjadi gangguan yang menyebabkan daya output PV berkurang akibat pergerakan awan dan perubahan cuaca. Penggunaan free governor sebagai regulasi frekuensi primer untuk mengkompensasi ketidaksetimbangan daya akibat gangguan mampu meredam laju perubahan frekuensi. Frekuensi nadir sistem tenaga listrik dengan konfigurasi free governor aktif lebih tinggi dari konfigurasi eksisting (free governor tidak aktif). Pada capstone project, free governor diatur speed droop dengan nilai 5%, 6%, dan 7%. Sistem tenaga listrik terintegrasi PV dengan konfigurasi free governor bernilai speed droop 5% - 7% dilakukan simulasi dinamis untuk melihat respons frekuensi ketika terjadi gangguan. Pada level penetrasi PV 50% sistem tenaga listrik terintegrasi PV memiliki frekuensi nadir 48,342 Hz, 48,231 Hz, dan 48,062 Hz untuk konfigurasi free governor bernilai speed droop 5%, 6%, dan 7%. Dari hasil simulasi dinamis, ditetapkan konfigurasi free governor dengan nilai speed droop 5% diaktifkan pada semua generator sinkron (generator 1 dan generator 2) di test system IEEE 14 bus. Dari hasil pengujian simulasi dinamis desain konfigurasi free governor yang ditetapkan memiliki frekuensi nadir yang lebih baik yaitu 45,508 Hz. Dengan demikian desain konfigurasi free governor yang ditetapkan pada capstone project ini dapat dijadikan sebagai acuan dalam menentukan konfigurasi free governor untuk sistem tenaga listrik terintegrasi PV.

        In recent years, carbon emissions have increased, causing the greenhouse effect. The greenhouse effect causes the temperature of the earth's air to rise, resulting in global climate change. Indonesia is one of the countries committed to overcoming the effects of the greenhouse effect by participating in the signing of the Paris Agreement. The Indonesian government aims to increase the use of renewable energy to 23% by 2030 and 31% by 2050. PV is one of the solutions to achieve the EBT mix target. 

        The integration of PV can affect the frequency stability of the power system, as the characteristics of PV are intermittent and have no inertia. The higher the PV penetration, the lower the system inertia. This results in a lower system nadir frequency when there is a disturbance that causes the PV output power to decrease due to cloud movement and weather changes. By using a free controller as the primary frequency regulator to compensate for the power imbalance caused by the disturbance, the rate of frequency change can be reduced. The nadir frequency of the power system with the active free governor configuration is higher than the existing configuration (inactive free governor). In the Capstone project, the free governor is set to speed droop with values of 5%, 6% and 7%. The PV integrated power system with free governor configuration with speed droop value of 5% - 7% is dynamically simulated to see the frequency response when a disturbance occurs. At 50% PV penetration level, the PV integrated power system has nadir frequencies of 48.342 Hz, 48.231 Hz and 48.062 Hz for free controller configurations with speed droop values of 5%, 6% and 7%. The dynamic simulation results show that the free governor configuration with a speed droop value of 5% is activated on all synchronous generators (Generator 1 and Generator 2) in the IEEE 14 bus test system. From the dynamic simulation test results, the free governor configuration design has a better nadir frequency of 45.508 Hz. Thus, the free governor configuration design specified in this capstone project can be used as a reference in determining the free governor configuration for PV integrated power systems.

Kata Kunci : Energi Baru Terbarukan, Stabilitas Frekuensi, Free Governor, Fotovoltaik