Presentasi COB (Coordination of Benefit) BPJS Kesehatan - HRCR
Hydrothermal Coordination (scheduling_problem)
Click here to load reader
-
Upload
ariefgsd -
Category
Engineering
-
view
81 -
download
0
description
Transcript of Hydrothermal Coordination (scheduling_problem)
1
Hydrothermal Coordination
*) Problema penjadwalan (Scheduling problems) ++++++++++++++++++++++++++++++++
Sumber:
Allen J. Wood & Bruce F. Wollengerg
Power Generation, Operation, and Control
John Wiley & Sons, Inc. New York. 1996.
Halaman: 214-218.
++++++++++++++++++++++++++++++++
Dua sumber energy listrik memasok sebuah beban, satu berasal dari Hydro
dan satu lainnya berasal steam, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
Beban,
Pload
SH Psteam
steamhydro
Phydro Fqbahan
bakar
debit
air
Hydrothermal System
Gambar 1 Sistem hydrothermal dua unit
Hydroplant dapat memasok beban sendirian untuk waktu terbatas. Untuk
beberapa periode π, seperti ditunjukkan pada persamaan (1)>
ππ»π¦πππ,ππππ₯. β₯ ππΏπππ,π
β¦..(1)
π = 1 β¦ ππππ₯.
Energi tersedia dari hydroplant untuk beban, seperti persamaan (2).
2
β ππ»π¦πππ,πππ
ππππ₯.
π=1
β€ β ππΏπππ,πππ
ππππ₯.
π=1
ππ = ππ’πππβ πππ πππππ πππππππ π
.β¦.(2)
β ππ
ππππ₯.
π=1
= ππππ₯. = πππ‘πππ£ππ π‘ππ‘ππ
Dapat digunakan semua jumlah energy dari hydroplant sedemikian rupa
hingga biaya untuk steam plant (pembangkit uap) menjadi minimal. Energi
dari steamplant ditentukan oleh persamaan (3).
β ππΏπππ,πππ
ππππ₯.
π=1
β β ππ»π¦πππ,πππ
ππππ₯.
π=1
= πΈ
..β¦(3)
(πΈπππππ ππππ’π‘π’βπππ π΅ππππ) β (πΈπππππ ππππ π»π¦ππππππππ‘)= (πΈπππππ ππππ ππ‘πππ πππππ‘)
Tidak dapat memaksakan pengoperasian Steam plant (pembangkit uap)
sepenuhnya pada interval waktu ππππ₯., sehingga ditentukan dengan
persamaan (4).
β πππ‘πππ,π . ππ
πππ‘πππ
π=1
β¦β¦.(4)
πππ‘πππ = ππ’πππβ πππππππ π π‘πππ πππππ‘ πππππππππ π
maka:
β ππ
πππ‘πππ
π=1
β€ ππππ₯.
3
Masalah penjadwalan menjadi seperti persamaan (5):
πππ. πΉπ = β πΉ(πππ‘πππ,π)ππ
πππ‘πππ
π=1
..β¦(5).
Diperoleh hasil seperti persamaan (6).
β πππ‘πππ,πππ
πππ‘πππ
π=1
β πΈ = 0
β¦..(6).
Persamaan Lagrange terhadap persamaan (6), diperoleh persamaan (7).
πΏ = β πΉ(πππ‘πππ,π)ππ
πππ‘πππ
π=1
+ πΌ (πΈ β β πππ‘πππ,πππ
πππ‘πππ
π=1
)
..β¦(7).
Nilai maksimum pada persamaan (7), diperoleh persamaan (8).
ππΏ
ππππ‘πππ,π=
ππΉ(πππ‘πππ,π)
ππππ‘πππ,πβ πΌ = 0
atau:
ππΉ(πππ‘πππ,π)
ππππ‘πππ,πβ πΌ = 0
ππΉ(πππ‘πππ,π)
ππππ‘πππ,π= πΌ
.β¦.(8)
4
π’ππ‘π’π: π = 1 β¦ πππ‘πππ
Hal itu mempunyai arti, bahwa steam plant akan beroperasi pada nilai Ξ±
(incremental cost) yang tetap untuk periode penuh saat beroperasi. Nilai
optimum untuk daya yang dibangkitkan pembangkit uap yaitu πππ‘πππβ yang
sama dengan interval waktu pembangkit uap beroperasi. Tipe penjadwalan
tersebut, seperti Gambar 2.
steam
hydro
waktuTsteam Tmax.
daya beban
P*steam
Beban,
Pload
Optimal Hydrothermal Schedule
Gambar 2 Hasil jadwal hydrothermal optimal
Biaya total pada interval tersebut, seperti persamaan (9).
πΉπ = β πΉ(πππ‘πππ,πβ )ππ
πππ‘πππ
π=1
= πΉ(πππ‘πππ,πβ ) β πΉ(πππ‘πππ
β )
πππ‘πππ
π=1
atau
πΉπ = πΉ(πππ‘πππ,πβ )πππ‘πππ
.β¦.(9),
dengan:
5
πππ‘πππ = β ππ
πππ‘πππ
π=1
= π‘ππ‘ππ π€πππ‘π’ πππππππππ π π’ππ‘π’π π π‘πππ πππππ‘
Biaya pembangkit uap (steam plant) dinyatakan dengan persamaan (10).
πΉ(πππ‘πππ) = π΄ + π΅πππ‘πππ + πΆπππ‘πππ2
β¦..(10),
sehingga:
πΉπ = (π΄ + π΅πππ‘πππβ + πΆπππ‘πππ
β2)πππ‘πππ
β¦..(11).
Dapat ditulis dengan:
β πππ‘πππ,π . ππ
πππ‘πππ
π=1
= β πππ‘πππβ . ππ
πππ‘πππ
π=1
= πππ‘πππβ πππ‘πππ = πΈ
Diperoleh persamaan (12).
πππ‘πππβ πππ‘πππ = πΈ
β¦..(12),
maka:
πππ‘πππ = πΈ
πππ‘πππβ
β¦..(13).
Persamaan (13) disubstitusikan ke persamaan (11).
πΉπ = (π΄ + π΅πππ‘πππβ + πΆπππ‘πππ
β2). (
πΈ
πππ‘πππβ )
β¦..(14).
Penyederhanaan terhadap persamaan (14), yaitu:
πΉπ =π΄πΈ
πππ‘πππβ + π΅πΈ + πΆπΈπππ‘πππ
β
6
πΉπ = π΄πΈ(πππ‘πππβ )β1 + π΅πΈ + πΆπΈπππ‘πππ
β
Diperoleh nilai πππ‘πππβ dengan meminimalisasi nilai πΉπ, sehingga diperoleh
persamaan (15).
ππΉπ
ππππ‘πππβ =
βπ΄πΈ
πππ‘πππβ2 + πΆπΈ = 0
β¦..(15).
Penyederhanan terhadap persamaan (15):
βπ΄πΈ
πππ‘πππβ2 + πΆπΈ = 0 β«
π΄πΈ
πππ‘πππβ2 = πΆπΈ β«
π΄πΈ
πΆπΈ= πππ‘πππ
β2
πππ‘πππβ2
=π΄πΈ
πΆπΈ β« πππ‘πππ
β2=
π΄
πΆ
Diperoleh persamaan (16).
π·πΊππππβ = β
π¨
πͺ
β¦..(16).
Berarti, unit akan dioperasikan pada nilai efisiensi maksimum sepanjang titik
dalam interval waktu cukup panjang guna pemasokan energy yang
dibutuhkan, dengan catatan seperti persamaan (17).
πΉ(πππ‘πππ) = π΄ + π΅πππ‘πππ + πΆπππ‘πππ2 = ππ β π»(πππ‘πππ)
β¦..(17),
dengan:ππ = ππππ¦π ππβππ πππππ, sehingga laju panas diperoleh seperti
persamaan (18).
π»(πππ‘πππ)
πππ‘πππ=
1
ππ(
π΄
πππ‘πππ+ π΅ + πΆπππ‘πππ)
β¦..(18). Nilai laju panas minimum seperti persamaan (19).
7
π
ππππ‘πππ[π»(πππ‘πππ)
πππ‘πππ] = 0 =
βπ΄
πππ‘πππ2 + πΆ
β¦..(19), sehingga memberikan efisiensi terbesar seperti persamaan (20).
π·πΊππππ = βπ¨
πͺ= π·πΊππππ
β
β¦..(20).
CONTOH:
Sebuah hidroplant dan steam plant, keduanya memasok ke sebuah beban
konstan pada nilai 90 MW untuk jangka waktu satu minggu (1 week).
Karakteristik unit-unit, adalah:
Hydroplant:
π = 300 + ππ»π¦πππ ππππ β ππππ‘/βππ’π
0 β€ ππ»π¦πππ β€ 100 ππ Steam plant:
π»ππ‘πππ = 53.25 + 11.27πππ‘πππ + 0.0213πππ‘πππ2
12.5 β€ πππ‘πππ β€ 50 ππ
Pertanyaan-1
Diketahui, hydroplant dibatasi memasok energy 10,000 MWh selama 1
minggu (7 hari). Hitung πππ‘πππβ , waktu beroperasi unit uap?
Jawab:
1 Minggu = 7 x 24 hour = 168 hour.
Beban: 90 x 168 (hour) = 15,120 MWh, ditetapkan 5,120 MWh dipasok dari
unit uap.
π»ππ‘πππ = 53.25 + 11.27ππ»π¦πππ + 0.0213πππ‘πππ2
π΄ = 53.25 π΅ = 11.27 πΆ = 0.0213
8
Efisiensi maksimum pembangkit uap, adalah:
(digunakan persamaan: 20):
πππ‘πππ = βπ΄
πΆ= β
53.25
0.0213= 50 ππ, sehinggga steam plant
dibutuhkan untuk beroperasi selama: 5120
50= 102.4 βππ’π.
Hasil penjadwalan mesyaratkan steam plant beroperasi pada nilai 50 MW dan
hydroplant pada nilai (90-50 = 40 MW) untuk memenuhi interval 102.4 hour
selama satu minggu (168 hour) dan sisasnya dipasok oleh hydroplant pada
nilai 90 MW (sesuai kebutuhan beban) untuk interval sisanya (168-102.4)
hour = 65,8 hour.
Pertanyaan-2:
Bukan penentuan batas energy pada steam plant, tetapi pembatasan pada
volume air yang dapat dialirkan dari bendungan untuk hydroplant dalam
jangka waktu satu minggu. Perkiraan penarikan air dari bendungan adalah
250,000 acre-feet, berapa lama unit steam dioperasikan?
Jawab:
Untuk penyelesaian ini, musti diketahui hubungan antara pembangkitan q
versus karakteristik P. Terdapat perbedaan aliran yang harus diberikan
(digelontorkan) ke hydroplant saat dioperasikan pada nilai 40 MW dan pada
nilai 90 MW.
Untuk kasus ini, maka terdapat dua keadaan: a) Keadaaan-1: untuk pasokan
40 MW dan b) Keadaan-2: untuk pasokan 90 MW.
π = 300 + ππ»π¦πππ
π1 = [300 + 15(40)] β πππ‘πππ ππππ β ππππ‘
π1 = [300 + 15(90)] β (168 β πππ‘πππ) ππππ β ππππ‘
π1 + π2 = 250,000 ππππ β ππππ‘
[300 + 15(40)] β πππ‘πππ + [300 + 15(90)] β (168 β πππ‘πππ) = 250,000
900 πππ‘πππ + 1650 β (168 β πππ‘πππ) = 250,000
9
900 πππ‘πππ + 277,200 β 1650πππ‘πππ = 250,000
β750πππ‘πππ = 250,000 β 277,200
πππ‘πππ =β27,200
β750= 36,26667
Diperoleh unit steam dioperasikan selama: 36,26667 β 36,27 hour.