Mengapa Keandalan Sistem Listrik Harus Ditinjau Ulang?
Di tengah gencarnya transisi energi global dan pembaruan struktur industri kelistrikan, muncul kebutuhan mendesak untuk menilai keandalan sistem tenaga listrik secara lebih canggih dan realistis. Hal ini menjadi fokus utama dari disertasi Wijarn Wangdee yang mengeksplorasi pemanfaatan simulasi Monte Carlo sekuensial dalam menilai keandalan sistem kelistrikan skala besar (bulk electric systems/BES).
Keandalan sistem tidak lagi cukup dinilai hanya dari perspektif teknis deterministik, melainkan harus mengakomodasi ketidakpastian—terutama dalam era deregulasi dan integrasi energi terbarukan seperti tenaga angin.
Apa yang Dibawa Disertasi Ini ke Dunia Teknik Energi?
Inti Inovasi: Simulasi Monte Carlo Sekuensial
Wangdee mengusulkan pendekatan berbasis sequential Monte Carlo simulation (SMCS), yaitu metode statistik yang memungkinkan pemodelan sistem listrik secara kronologis dan realistis. Tidak seperti pendekatan non-sekuensial yang sering mengabaikan efek waktu, metode ini mempertimbangkan urutan kejadian seperti kegagalan dan pemulihan komponen, serta pola beban sepanjang waktu.
Kelebihannya antara lain:
- Memperkirakan frekuensi dan durasi gangguan secara akurat.
- Menyediakan distribusi probabilitas indeks keandalan.
- Memungkinkan simulasi integrasi sumber energi terbarukan yang bersifat intermiten, seperti angin.
Dari Teori ke Implementasi: Struktur Kerangka Simulasi
1. Pengembangan Indeks Probabilistik
Alih-alih hanya menggunakan nilai rata-rata seperti Loss of Load Expectation (LOLE), Wangdee menyarankan penggunaan distribusi probabilitas indeks keandalan, seperti:
- SAIFI (System Average Interruption Frequency Index)
- SAIDI (System Average Interruption Duration Index)
- ENS (Energy Not Supplied)
Pendekatan ini lebih informatif karena menampilkan variasi kinerja tahunan, bukan hanya angka tunggal yang bisa menyesatkan.
2. Integrasi dalam Regulasi Berbasis Kinerja (Performance-Based Regulation/PBR)
Wangdee mengaitkan hasil simulasi ke dalam sistem PBR. Dalam sistem ini, utilitas listrik dikenakan reward atau penalty berdasarkan pencapaian indeks keandalan tertentu. Simulasi SMCS memungkinkan prediksi dan evaluasi risiko serta ketidakpastian dalam perhitungan insentif ini.
Studi Kasus: RBTS dan IEEE-RTS
Penelitian ini menggunakan dua sistem uji:
- Roy Billinton Test System (RBTS) – sistem skala kecil dengan 6 bus
- IEEE Reliability Test System (IEEE-RTS) – sistem menengah dengan konfigurasi 24 bus
Simulasi dilakukan dengan berbagai strategi pemadaman beban (load curtailment policies) seperti:
- Priority order
- Pass-1
- Cost-based optimization
Temuan pentingnya:
- RBTS dengan strategi priority order menunjukkan ENS rata-rata 33 MWh/tahun.
- Variabilitas tinggi ditemukan, dengan nilai ENS dapat mencapai dua kali lipat tergantung kondisi beban dan cuaca.
- Distribusi SAIFI pada IEEE-RTS menunjukkan skewness signifikan, menandakan tingginya potensi kejadian ekstrem.
Integrasi Tenaga Angin: Tantangan dan Solusi Simulasi
Model WECS (Wind Energy Conversion System)
Wangdee mengintegrasikan model WECS dengan mempertimbangkan:
- Korelasi kecepatan angin antar lokasi (Regina & Swift Current)
- Variabilitas temporal (jam, musim)
Dampaknya terhadap Keandalan:
- Penambahan 480 MW kapasitas WECS pada bus tertentu dapat meningkatkan indeks Effective Load Carrying Capability (ELCC) hingga 40%.
- Namun, ketidakseimbangan lokasi pemasangan dan kapasitas transmisi dapat menyebabkan peningkatan ENS.
Simulasi menunjukkan:
- Lokasi dan kapasitas transmisi sangat krusial dalam memastikan keandalan tetap terjaga saat integrasi energi angin dilakukan.
Aspek Ekonomi: Evaluasi Biaya Ketidakandalan
Dalam Bab 5, Wangdee mengembangkan pendekatan event-based untuk menghitung customer interruption cost (CIC), yaitu kerugian ekonomi akibat gangguan listrik.
Beberapa data menarik:
- Sektor komersial mengalami kerugian rata-rata $9,5/kW per gangguan.
- Untuk RBTS, kerugian tahunan total bisa mencapai $1,2 juta jika tidak dilakukan optimalisasi penempatan WECS dan perkuatan jaringan.
Simulasi ini membantu operator sistem untuk membuat keputusan perencanaan berbasis cost-benefit analysis yang lebih solid.
Kerangka Gabungan: Adequacy dan Static Security
Salah satu kontribusi unik dari disertasi ini adalah pembuatan kerangka gabungan yang mengombinasikan:
- Adequacy (kemampuan sistem memenuhi beban)
- Static Security (kemampuan sistem bertahan dari gangguan dalam kondisi statis)
Wangdee menyusun indeks baru seperti:
- Prob{H} – probabilitas sistem berada dalam kondisi sehat
- Expected Potential Insecurity Cost (EPIC) – estimasi kerugian dari kondisi tidak aman
Pendekatan ini mengisi kekosongan dalam penilaian risiko menyeluruh pada sistem kelistrikan skala besar, sesuatu yang sebelumnya sulit dilakukan karena kompleksitas data.
Nilai Tambah dan Relevansi Industri
Kelebihan Disertasi Ini:
- Holistik: Menggabungkan teknik statistik canggih dengan realitas operasional sistem listrik.
- Praktis: Hasil simulasi dapat langsung digunakan untuk regulasi, perencanaan investasi, dan integrasi energi terbarukan.
- Inovatif: Memperkenalkan well-being analysis yang menggabungkan pendekatan deterministik (N-1 criterion) dan probabilistik.
Keterbatasan:
- Fokus utama pada sistem HL-II, belum menyentuh sistem distribusi (HL-III) secara mendalam.
- Asumsi beberapa distribusi statistik (misalnya eksponensial untuk waktu perbaikan) bisa jadi tidak akurat untuk semua jenis perangkat keras.
Relevansi untuk Indonesia:
- Dengan integrasi PLTB Sidrap dan Jeneponto, serta rencana PLTB Tanah Laut, model ini dapat diadopsi untuk simulasi risiko pada sistem kelistrikan PLN.
- Sangat sesuai digunakan oleh Dirjen Ketenagalistrikan dan PT PLN dalam evaluasi keekonomian investasi energi terbarukan dan penentuan tarif berbasis kinerja.
Penutup: Simulasi Sebagai Jembatan Antara Teknologi dan Kebijakan
Disertasi Wijarn Wangdee memberikan wawasan berharga mengenai pentingnya pendekatan probabilistik dan simulasi berbasis waktu dalam menilai keandalan sistem tenaga listrik modern. Simulasi Monte Carlo sekuensial terbukti bukan hanya alat statistik, tetapi juga instrumen strategis dalam pengambilan keputusan berbasis risiko dan nilai.
Sumber Asli:
Wangdee, W. (2005). Bulk Electric System Reliability Simulation and Application. PhD Thesis, University of Saskatchewan.
Tersedia di: https://harvest.usask.ca/handle/10388/etd-10032006-135022