Susanto, Febri Dwi (2025) Analisis Teknik dan Kelayakan Implementasi Battery Energy Storage System untuk Load Shifting pada Subsistem PLN Sumatera Bagian Selatan. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
![[thumbnail of TESIS Febri Dwi Susanto_6047222025 Final Upload.pdf]](http://repository.its.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text
TESIS Febri Dwi Susanto_6047222025 Final Upload.pdf Restricted to Repository staff only Download (21MB) | Request a copy |
|
Text
6047222025-Master_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (21MB) | Request a copy |
Abstract
PT PLN (Persero) berencana membangun battery energy storage system (BESS) pada Sistem Tenaga Listrik Sumatera pada tahun 2028 dan 2029 dengan kapasitas masing-masing sebesar 100 MW sesuai dengan RUPTL PT PLN (Persero) tahun 2021 - 2030 dan RJP PT PLN (Persero) Unit Induk Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Sumatera (UIP3BS) tahun 2023 - 2027. Salah satu fungsi BESS pada sistem tenaga listrik (grid) adalah untuk load shifting, yaitu memindahkan pembebanan sistem pembangkitan pada periode waktu beban puncak (WBP) dimana banyak beroperasi pembangkit dengan BPP tinggi, ke periode waktu luar beban puncak (LWBP), dimana BPP rata-rata pembangkit yang beroperasi lebih rendah, sehingga BPP rata-rata sistem tenaga listrik dapat diturunkan.
Perlu dilakukan analisis teknik untuk memilih alternatif teknologi baterai yang paling optimal pada BESS, dengan mengidentifikasi kriteria menggunakan parameter yang disesuaikan dengan karakteristik BESS untuk load shifting. Alternatif teknologi baterai tersebut diantaranya lithium-ion battery (LIB), sodium-sulfur battery (NASB), nickel-cadmium battery (NICDB) dan flow battery (FB). Sedangkan kriteria yang digunakan adalah round trip efficiency (RTE), depth of discharge (DOD), charge/ discharge cycle, lifetime, cost (capital cost dan O&M cost) dan risk factor (potensi bahaya dan kemudahan implementasinya). Selain itu perlu juga dilakukan analisis kelayakan finansial untuk mengevaluasi apakah rencana pembangunan BESS tersebut layak untuk dilaksanakan, dengan membandingkan revenue/ benefit dari penurunan BPP rata-rata dengan cost/ biaya investasi untuk pembangunan dan pemeliharaan BESS. Analisis teknik dilakukan dengan menggunakan metode MCDM analytic hierarchy process (AHP) dan technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) yang lebih struktural dan sistematis serta sangat fleksibel untuk digunakan dalam berbagai jenis keputusan. Sedangkan analisis kelayakan menggunakan beberapa model finansial diantaranya internal rate of return (IRR), net present value (NPV), discounted payback period (DPP) dan benefit cost ratio (BCR). Perhitungan finansial dilakukan dengan variasi BPP cut-off dan variasi jenis baterai terpilih dari hasil analisis teknik. Dilakukan juga analisis sensitifitas terhadap perubahan parameter biaya (capital cost dan O&M cost) untuk melihat apakah hasil analisis kelayakan tetap konsisten dengan perubahan pada parameternya.Berdasarkan hasil analisis teknik dengan metode MCDM AHP TOPSIS, diperoleh alternatif yang paling optimal adalah baterai LIB (lithium-ion battery). LIB memiliki nilai global weight yang paling besar (2,875) karena unggul pada dua kriteria yang paling prioritas, yaitu RTE dan risk factor. Selain itu LIB memiliki euclidean distance ideal best (Ed+) yang paling kecil (0,034), serta memiliki euclidean distance ideal worst (Ed-) yang paling besar (0,092), sehingga merupakan alternatif terdekat dengan solusi ideal positif dan terjauh dengan solusi ideal negatif, dan merupakan alternatif ideal best yang paling optimal untuk digunakan pada implementasi BESS untuk load shifting. Berdasarkan perhitungan kebutuhan energi dengan variasi BPP cut-out dan optimalisasi pembangkit, load shifting dapat dilakukan pada BPP cut-out 1.300 Rp/kWh dan 1.350 Rp/kWh, karena adanya energi harian yang surplus di periode LWBP yang dapat digunakan untuk mencatu (charging) BESS serta adanya kebutuhan energi harian pada periode WBP yang belum terpenuhi sehingga dapat disuplai oleh BESS. Pada BPP cut-out 1.300 Rp/kWh, kebutuhan kapasitas BESS minimum sebesar 1.671,4 MWh, setara dengan 643 unit Tesla Megapack (lahan minimum 11.621,4 m2), atau 434 unit Tesla Megapack 2 (lahan minimum 7.879,4 m2), atau 427 unit Tesla Megapack XL (lahan minimum 10.248,3m2). Pada BPP cut-out 1.350 Rp/kWh, kebutuhan kapasitas BESS minimum sebesar 1.417,8 MWh, setara dengan 546 unit Tesla Megapack (lahan minimum 9.857,8m2), atau 368 unit Tesla Megapack 2 (lahan minimum 6.683,7m2), atau 363 unit Tesla Megapack XL (lahan minimum 8.693m2). Berdasarkan analisis finansial pada semua jenis baterai Megapack dan pada BPP cut-out 1.300 Rp/kWh dan 1.350 Rp/kWh, diperoleh nilai IRR lebih besar dari nilai MARR (tingkat pengembalian investasi lebih tinggi dari tingkat pengembalian minimum yang diinginkan), nilai NPV positif (menguntungkan secara finansial), DPP lebih kecil dari project lifetime (berpotensi lebih cepat mencapai break event point, memiliki risiko kerugian yang lebih kecil dan memberikan keuntungan lebih cepat) dan BCR lebih besar dari satu (memiliki benefit yang lebih besar dibandingkan cost yang dikeluarkan), sehingga proyek implementasi BESS untuk load shifting ini layak untuk dilaksanakan. Baterai Megapack XL memiliki nilai IRR, NPV, DPP dan BCR yang paling besar dibandingkan dengan jenis baterai lainnya, sehingga merupakan opsi jenis baterai terbaik jika ingin mengimplementasikan BESS menggunakan baterai LIB.Berdasarkan hasil analisis sensitifitas dengan perubahan parameter biaya (capital cost dan O&M cost per tahun) sebesar +5%, +10%, +15%, -5%, -10% dan -15%, diperoleh hasil parameter finansial (IRR, NPV, DPP, BCR) yang konsisten, sehingga proyek implementasi BESS untuk load shifting di Subsitem Sumbagsel tetap layak untuk dilaksanakan.
==================================================================================================================================
PT PLN (Persero) plans to build a battery energy storage system (BESS) in the Sumatra Power System in 2028 and 2029 with a capacity of 100 MW each in accordance with the RUPTL 2021 - 2030 of PT PLN (Persero) and the RJP 2023 - 2027 of PT PLN (Persero) Unit Induk Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Sumatera (UIP3BS). One of the functions of BESS in the power system (grid) is for load shifting, namely moving the generation system load in the period of waktu beban puncak (WBP) where many plants operate with high BPP, to the time period of luar waktu beban puncak (LWBP), where the average BPP of operating plants is lower, so that the average BPP of the power system can be lowered. It is necessary to conduct a technical analysis to select the most optimal alternative battery technology in the BESS, by identifying criteria using parameters that are adjusted to the characteristics of the BESS for load shifting. Alternative battery technologies include lithium-ion battery (LIB), sodium-sulfur battery (NASB), nickel-cadmium battery (NICDB) and flow battery (FB). While the criteria used are round trip efficiency (RTE), depth of discharge (DOD), charge/ discharge cycle, lifetime, cost (capital cost and O&M cost) and risk factor (potential danger and easiness of implementation). In addition, it is also necessary to conduct a financial feasibility analysis to evaluate whether the BESS development plan is feasible to be implemented, by comparing the revenue/ benefit from the average BPP reduction with the cost for the construction and maintenance of BESS. The technical analysis was conducted using the MCDM analytic hierarchy process (AHP) and technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) methods which are more structural and systematic and very flexible to be used in various types of decisions. The feasibility analysis uses several financial models including internal rate of return (IRR), net present value (NPV), discounted payback period (DPP) and benefit cost ratio (BCR). Financial calculations were carried out with variations in BPP cut-out and variations in the type of battery selected from the technical analysis results. Sensitivity analysis that changes the cost parameters (capital cost and O&M cost) were also conducted to see if the results of the feasibility analysis remained robust with changes in the parameters.Based on the results of technical analysis with the MCDM AHP TOPSIS method, the most optimal alternative is the LIB (lithium-ion battery). LIB has the largest global weight value (2.875), because it excels in the two most prioritized criteria, namely RTE and risk factor. In addition, LIB has the smallest euclidean distance ideal best (Ed+), namely 0.034, and has the largest euclidean distance ideal worst (Ed-), namely 0.092. So that LIB is the closest alternative to the positive ideal solution and the furthest to the negative ideal solution, and the most optimal ideal best alternative to be used in the implementation of BESS for load shifting. Based on the calculation of energy requirements with variations in BPP cut-out and plant optimization, load shifting can be carried out at BPP cut-outs of 1,300 Rp/kWh and 1,350 Rp/kWh, due to the presence of surplus daily energy in the LWBP period which can be used for charging BESS and the presence of daily energy needs in the WBP period that have not been met so that they can be supplied by BESS. At BPP cut-out of 1,300 Rp/kWh, the minimum BESS capacity requirement is 1,671.4 MWh, equivalent to 643 Tesla Megapack units (minimum land area of 11,621.4 m2), or 434 Tesla Megapack 2 units (minimum land area of 7,879.4 m2), or 427 Tesla Megapack XL units (minimum land area of 10,248.3 m2). At BPP cut-out of 1,350 Rp/kWh, the minimum BESS capacity requirement is 1,417.8 MWh, equivalent to 546 Tesla Megapack units (minimum land area 9,857.8m2), or 368 Tesla Megapack 2 units (minimum land area 6,683.7m2), or 363 Tesla Megapack XL units (minimum land area 8,693m2). Based on financial analysis on all types of Megapack batteries and at BPP cut-outs of 1,300 Rp/kWh and 1,350 Rp/kWh, the IRR value is greater than the MARR value (the rate of return on investment is higher than the desired minimum rate of return), the NPV value is positive (financially profitable), DPP is smaller than the project lifetime (potentially faster to reach the break event point, has a smaller risk of loss and provides faster profits) and BCR is greater than one (has greater benefits than costs incurred), so that the BESS implementation project for load shifting is feasible to be implemented. Megapack XL batteries have the greatest IRR, NPV, DPP and BCR values compared to other battery types, therefore it is the best battery type option of LIB batteries in implementing BESS for load shifting. Based on the results of sensitivity analysis with changes in cost parameters (capital cost and O&M cost per year) of +5%, +10%, +15%, -5%, -10% and -15%, the results of financial parameters (IRR, NPV, DPP, BCR) are consistent, so that the BESS implementation project for load shifting in the Sumbagsel Subsystem remains feasible.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Uncontrolled Keywords: | Subsistem Sumatera Bagian Selatan, Load Shifting, Battery Energy Storage System, Analisis Teknik, Analisis Kelayakan ========================================================== Subsystem of Southern Sumatera Region, Load Shifting, Battery Energy Storage System, Technical Analysis, Feasibility Analysis |
| Subjects: | T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK2941 Storage batteries |
| Divisions: | Interdisciplinary School of Management and Technology (SIMT) > 78201-System And Technology Innovation |
| Depositing User: | FEBRI DWI SUSANTO |
| Date Deposited: | 02 Feb 2025 06:33 |
| Last Modified: | 02 Feb 2025 06:33 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/117581 |
Actions (login required)
 |
View Item |