OPTIMASI UNIT COMMITMENT DENGAN KEKANGAN FREKUENSI DAN PERTIMBANGAN INTEGRASI EBT PADA SISTEM KELISTRIKAN LOMBOK

I Putu Rastaman Putra, Prof. Ir. Sarjiya, S.T., M.T., Ph.D., IPU. ; Dr. Ir. Yusuf Susilo Wijoyo, S.T., M.Eng., IPU.

2026 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Transisi energi mendorong peningkatan penetrasi energi baru terbarukan (EBT) berbasis inverter, khususnya pembangkit listrik tenaga surya (PLTS), yang tidak menyumbang inersia sehingga menurunkan kemampuan sistem menahan laju perubahan frekuensi (RoCoF) dan deviasi frekuensi pasca-gangguan. Kondisi ini sangat kritis pada sistem kepulauan kecil berinersia rendah dengan kontingensi terbesar yang relatif besar, seperti sistem kelistrikan Lombok. Penelitian ini menyusun penjadwalan pembangkit (unit commitment) yang tidak hanya ekonomis tetapi juga aman secara frekuensi dengan menyertakan kekangan inersia minimum berbasis RoCoF langsung ke dalam formulasi optimasi. Persoalan dimodelkan sebagai Mixed Integer Linear Programming (MILP) berhorizon 24 jam; biaya bahan bakar kuadratik dilinearisasi secara piecewise (PWL) menjadi bentuk linier, kemudian diselesaikan untuk sistem Lombok dengan kapasitas terpasang 452,49 MW, beban puncak 355 MW, dan PLTS on-grid 4×5,4 MWp. Tiga skenario dievaluasi, yaitu UC konvensional tanpa kekangan frekuensi, security constrained UC (SCUC) dengan kekangan inersia minimum, serta SCUC pada profil beban ekstrem Idul Fitri, dengan gangguan uji berupa forced outage satu unit termal pada setiap skenario. Model divalidasi secara komputasional pada sistem IEEE 39-bus New England. Hasil menunjukkan SCUC mempertahankan lebih banyak unit sinkron pada jam beban rendah dan penetrasi PLTS tinggi sehingga jumlah unit-hour terkomitmen naik dari 14 menjadi 21, energi kinetik sistem meningkat, dan respons frekuensi membaik: nadir bergerak dari 49,56 Hz menjadi 49,62 Hz, waktu pemulihan lebih cepat dari 3,40 s menjadi 3,09 s, dan margin terhadap pelepasan beban menjadi lebih lebar. Peningkatan keamanan tersebut diperoleh dengan kenaikan biaya energi yang terukur sebesar Rp 103,9/kWh atau 4,69%. Dengan demikian, SCUC berbasis kekangan inersia mampu menjamin keamanan frekuensi pada sistem berinersia rendah dengan penetrasi EBT tinggi tanpa lonjakan biaya yang signifikan. 

The energy transition drives a growing penetration of inverter-based renewable energy, particularly solar photovoltaics (PV), which contributes no inertia and therefore weakens the system’s ability to limit the rate of change of frequency (RoCoF) and the post disturbance frequency deviation. This condition is especially critical for small, low inertia island systems with a relatively large worst-case contingency, such as the Lombok power system. This study formulates a generation schedule (unit commitment) that is not only economical but also frequency-secure by embedding a RoCoF-based minimum inertia constraint directly into the optimization. The problem is modeled as Mixed Integer Linear Programming (MILP) over a 24-hour horizon; the quadratic fuel cost is piecewise-linearized (PWL) into a linear form and solved for the Lombok system with an installed capacity of 452.49 MW, a peak load of 355 MW, and on-grid PV of 4×5.4 MWp. Three scenarios are evaluated: conventional UC without frequency constraints, security constrained UC (SCUC) with a minimum-inertia constraint, and SCUC under an extreme (Eid) load profile, each subjected to a forced outage of one thermal unit. The model is computationally validated on the IEEE 39-bus New England system. The results show that SCUC keeps more synchronous units online during low-load, high-PV hours, raising the committed unit-hours from 14 to 21, increasing the system kinetic energy and improving the frequency response: the nadir moves from 49.56 Hz to 49.62 Hz, the recovery is faster (3.40 s to 3.09 s), and the margin to load shedding widens. This security gain is obtained at a measured energy-cost increase of IDR 103.9/kWh (4.69%). Hence, inertia-constrained SCUC can ensure frequency security in low-inertia, high-renewable systems without a significant cost penalty. 

Kata Kunci : unit commitment, kekangan frekuensi, inersia minimum, MILP, energi baru terbarukan, sistem Lombok