Lonjakan Tegangan Berlebih di Korea Selatan Mengungkap Kesenjangan Kesiapan Jaringan Listrik untuk Tenaga Surya

78 fasilitas listrik melampaui batas tegangan pada 2025

Korea Selatan mencatat tegangan berlebih di 78 fasilitas transmisi dan gardu induk utama pada 2025, naik dari empat pada 2021. Peningkatan pembangkit listrik tenaga surya mengurangi operasi generator konvensional yang juga membantu menjaga kestabilan jaringan. Kenaikan ini menambah tekanan bagi otoritas kelistrikan untuk menggantikan layanan pengendalian tegangan dari generator tersebut, meningkatkan peralatan tenaga surya, dan membayar fungsi yang saat ini belum mendapat kompensasi dari pasar listrik.

Data Korea Power Exchange yang diserahkan kepada kantor anggota parlemen Lee Jong-bae menunjukkan jumlah fasilitas terdampak pada jaringan 345 kilovolt meningkat setiap tahun: empat pada 2021, 22 pada 2022, 52 pada 2023, 61 pada 2024, dan 78 pada 2025. Angka terbaru itu 19,5 kali lipat dari angka awal, berdasarkan lima pencatatan tahunan dalam rentang empat tahun.

Data operasi yang lebih terperinci juga menunjukkan masalah tegangan yang berulang dan berlangsung lama. Sementara itu, pengadaan peralatan kini dapat memakan waktu hingga tiga tahun, dan otoritas kelistrikan belum memiliki gambaran lengkap mengenai seberapa besar kapasitas pembangkit energi terbarukan terpasang yang dapat secara aktif mendukung tegangan atau tetap terhubung saat terjadi gangguan.

Korea Selatan telah mulai mengupayakan solusi teknis. Di Pulau Jeju, Korea Electric Power Corporation, atau KEPCO, bekerja sama dengan ABB membuat mesin putar yang dirancang untuk mendukung tegangan dan frekuensi, dengan jadwal mulai beroperasi pada akhir 2026. Peningkatan inverter yang lebih luas dijadwalkan berlangsung hingga 2029, sedangkan program lain untuk peralatan pendukung berbasis mesin putar berjalan hingga 2034.

Tantangan mendesak adalah menyelaraskan jadwal pembangunan dan peningkatan tersebut dengan kondisi operasi yang tengah berubah. Pada tengah hari 29 Maret 2026, tenaga surya memasok sekitar 25,2 gigawatt, atau 44,5% dari pembangkitan listrik, sedangkan batu bara memasok sekitar 6,1 gigawatt, menurut data Korea Power Exchange. Saat itu, keluaran tenaga surya lebih dari empat kali keluaran batu bara.

Mengapa peningkatan tenaga surya mengubah pengelolaan tegangan

Tegangan adalah tekanan listrik yang mengalirkan listrik melalui jaringan. Peralatan membutuhkan tegangan dalam rentang yang terkendali. Frekuensi mengukur irama arus bolak-balik. Keduanya harus terus dikelola, tetapi peralatan dan tindakan yang diperlukan untuk mengendalikannya berbeda.

Pembangkit batu bara dan gas alam cair menggunakan generator sinkron, yakni mesin putar yang berputar mengikuti frekuensi listrik jaringan. Selain menghasilkan listrik, generator ini dapat memasok atau menyerap daya reaktif, yaitu pertukaran listrik yang membantu mengendalikan tegangan.

Daya reaktif mendukung kondisi kelistrikan yang diperlukan untuk menyalurkan daya aktif melalui sistem. Jumlah yang terlalu banyak atau terlalu sedikit di suatu wilayah dapat mendorong tegangan keluar dari rentang yang diinginkan. Saat permintaan listrik rendah, saluran transmisi dapat menyebabkan tegangan meningkat sehingga diperlukan peralatan yang menyerap daya reaktif.

Pembangkitan tenaga surya mengubah keseimbangan operasi. Ketika sinar matahari memasok lebih banyak listrik, pembangkit konvensional mungkin mengurangi keluaran atau berhenti beroperasi agar total pasokan tetap seimbang dengan konsumsi. Generator yang berhenti beroperasi juga menghilangkan sebagian dukungan tegangan yang sebelumnya tersedia dari mesin tersebut.

Baek Cheol-woo, profesor di Duksung Women's University, menilai bahwa sebagian besar kenaikan tegangan berlebih belakangan ini disebabkan oleh penghentian operasi generator yang lebih sering. Menurutnya, tegangan transmisi yang meningkat bukan hal baru, tetapi jumlah pembangkit konvensional yang beroperasi lebih sedikit membuat pengendaliannya lebih sulit.

Inverter tenaga surya, yang mengubah arus searah dari panel menjadi arus bolak-balik untuk jaringan, juga dapat mendukung tegangan jika dilengkapi dan dioperasikan untuk tujuan tersebut. Karena itu, tantangan Korea Selatan mencakup penambahan peralatan khusus sekaligus pemanfaatan yang lebih baik atas pembangkit energi terbarukan yang sudah terhubung.

Gangguan berulang menunjukkan tekanan yang melampaui jumlah fasilitas

Angka 78 menghitung jumlah fasilitas terdampak. Catatan operasi menghitung peristiwa tegangan berulang dan akumulasi jam di berbagai lokasi, sehingga memberikan gambaran lebih terperinci tentang beban pada jaringan.

Angka yang dikutip dari laporan kinerja keandalan jaringan dan dibahas dalam rapat penasihat pemerintah mencatat pelanggaran target operasi tegangan pada 2025 sebanyak 582 kejadian di jaringan 765 kilovolt, 55.265 di jaringan 345 kilovolt, dan 4.943 di jaringan 154 kilovolt.

Catatan yang sama menyebut 55.526 sebagai total tegangan berlebih pada jaringan 345 kilovolt, sedangkan tabel pelanggaran target mencatat 55.265. Pengungkapan KEPCO kepada parlemen menyebut sekitar 55.000. Dengan demikian, terdapat perbedaan pada angka persisnya, meskipun masing-masing sumber menempatkan jumlah tahunan di atas 55.000.

Rangkaian data peristiwa mencatat 18.753 kasus pada 2023, 36.717 pada 2024, dan 55.526 pada 2025, hampir tiga kali lipat dalam dua tahun. Akumulasi waktu untuk kejadian tegangan berlebih yang berlangsung lebih dari satu jam meningkat dari 13.174 jam pada 2024 menjadi 21.396 jam pada 2025, atau sekitar 62%. Jam tersebut terakumulasi di berbagai fasilitas. Tegangan di atas 366 kilovolt tercatat selama 70 jam.

Angka-angka tersebut juga menggunakan tolok ukur tegangan yang berbeda. Penghitungan fasilitas mengacu pada rentang yang diizinkan, yakni 5% di atas atau di bawah 345 kilovolt, atau sekitar 327,75 hingga 362,25 kilovolt. Laporan operasi menggunakan target yang lebih sempit, yakni 336 hingga 360 kilovolt. Target operasi mengharuskan intervensi sebelum tegangan mencapai batas rentang yang diizinkan.

Jam pelanggaran target tertinggi tercatat di gardu induk Singajwa, yakni 3.857 jam, disusul Sejong dengan 3.032 jam, Hwaseong dengan 2.676 jam, dan Gunsan dengan 2.420 jam. Lokasi-lokasi ini menunjukkan bahwa pengelolaan tegangan perlu mendapat perhatian di berbagai wilayah, termasuk kawasan yang melayani pusat-pusat konsumsi utama.

Model jaringan listrik Korea menjelaskan tekanan geografis

Para peneliti di balik makalah akademis studi KPG 193 mengidentifikasi masalah tegangan berlebih yang mulai muncul di barat daya Korea Selatan, tempat instalasi tenaga surya terkonsentrasi dan jaringan transmisi relatif lemah.

Model sintetis mereka, yang dibangun berdasarkan data publik, mencakup 193 titik sambungan listrik yang disebut bus, 123 generator, dan 407 saluran transmisi. Model ini mencakup kapasitas tenaga surya 23,75 gigawatt, sekitar 18% dari total kapasitas pembangkitnya yang sebesar 134,49 gigawatt. Kapasitas mengukur potensi keluaran, sedangkan angka 29 Maret menggambarkan listrik yang benar-benar dihasilkan pada saat tertentu.

Simulasi berdasarkan kondisi pukul 13.00 pada 22 Juli 2022, hari dengan permintaan puncak pada musim panas itu, menunjukkan sekitar 40% permintaan listrik berada di wilayah metropolitan. Pembangkit batu bara dan nuklir berkapasitas besar terkonsentrasi di sepanjang pesisir, sementara pembangkit di wilayah timur menyalurkan listrik sejauh lebih dari 200 kilometer menuju kawasan ibu kota.

Karena itu, Korea Selatan perlu mengelola penyaluran listrik dalam jumlah besar menuju pusat permintaan utamanya sekaligus kondisi tegangan setempat di wilayah dengan pembangkit terkonsentrasi. Konsentrasi tenaga surya di barat daya menambah tantangan operasi yang berbeda dari jalur transmisi pesisir jarak jauh.

Para peneliti membangun KPG 193 sebagai platform pengujian yang disederhanakan. Peralatan jaringan yang sebenarnya, termasuk kapasitor shunt, kompensator sinkron statis, dan transformator dengan pengaturan tegangan yang dapat disesuaikan, tidak dimasukkan. Informasi jaringan terperinci juga dibatasi, sehingga model mengelompokkan fasilitas menggunakan wilayah layanan regional KEPCO dan data pemetaan publik.

Studi ini menyediakan cara untuk menguji interaksi antara pembangkitan, permintaan, dan geografi. Rancangannya juga menunjukkan mengapa perencanaan memerlukan simulasi terperinci yang mencakup peralatan pengendali tegangan yang dipasang di setiap lokasi.

Sebagian besar sambungan energi terbarukan berada di jaringan lokal

Data KEPCO yang disampaikan dalam pemeriksaan parlemen menunjukkan bahwa jaringan distribusi menampung 30,7 gigawatt dari total kapasitas sambungan energi terbarukan Korea Selatan sebesar 41,1 gigawatt, atau sekitar 75%. Berdasarkan jumlah sambungan, 99% menggunakan jaringan lokal tersebut, yang menyalurkan listrik ke rumah dan tempat usaha.

KEPCO menyatakan inverter distribusi beroperasi dengan faktor daya tetap sebesar 1,0. Sederhananya, pengaturan itu berfokus memasok daya aktif tanpa melakukan pertukaran daya reaktif untuk pengendalian tegangan. Inverter yang mampu menyesuaikan daya reaktif memerlukan pengaturan dan instruksi operasi yang sesuai agar dapat menjalankan fungsi tersebut.

Aturan pemasangan peralatan energi terbarukan telah mewajibkan kemampuan pengendalian tegangan sejak 2020. Namun, otoritas belum mendata kondisi penerapan dan operasi aktual fungsi tersebut di lebih dari 30 gigawatt peralatan terpasang. Ketiadaan inventaris ini juga memengaruhi keputusan mengenai peningkatan peralatan, biaya, dan instruksi operasi.

Song Seung-ho, profesor teknik elektro di Kwangwoon University, berpendapat bahwa pembangkit energi terbarukan seharusnya berpartisipasi dalam pengendalian daya reaktif sebagai bagian dari sistem kelistrikan. Ia juga menyerukan lebih banyak simulasi dan tenaga kerja, dengan pemilihan peralatan yang disesuaikan dengan kondisi di seluruh jaringan.

Jeon Young-hwan, profesor di Hongik University, mengusulkan penggunaan kondensor sinkron untuk memperkuat jaringan dan STATCOM untuk mengelola tegangan ketika peningkatan inverter yang sudah ada sulit segera dilakukan. Kedua pendekatan itu bertujuan menyediakan dukungan yang sebelumnya diberikan generator konvensional saat menghasilkan listrik.

Tetap terhubung saat terjadi gangguan

Peningkatan inverter juga harus mengatasi situasi ketika tegangan atau frekuensi sesaat bergerak di luar kondisi normal. Perangkat proteksi dapat memutus peralatan untuk mencegah kerusakan. Jika banyak pembangkit terputus secara bersamaan, hilangnya pasokan secara tiba-tiba dapat memperparah gangguan.

Rencana KEPCO mencakup fungsi yang dikenal sebagai LVRT, LFRT, dan HVRT. Fungsi-fungsi ini memungkinkan peralatan terus beroperasi selama periode tertentu ketika terjadi tegangan rendah, frekuensi abnormal, atau tegangan tinggi. Pengaturan tegangan tinggi yang tepat juga dapat memungkinkan inverter menyerap daya reaktif sambil tetap terhubung.

Presiden KEPCO Kim Dong-cheol menjelaskan cakupan yang sudah ada dan rencana perluasannya dalam pemeriksaan parlemen:

Kami telah memastikan fasilitas berkapasitas 90 kilowatt (kW) atau lebih dapat terus beroperasi, dan berencana memperluas cakupan ke fasilitas berkapasitas 20 kW atau lebih.

KEPCO menyatakan sedang mengupayakan peningkatan yang mencakup fungsi-fungsi tersebut hingga 2029 dan berencana memasang kondensor sinkron hingga 2034 untuk mengamankan inersia. Inersia adalah energi tersimpan pada mesin berputar yang memperlambat perubahan mendadak frekuensi jaringan, sehingga sistem kendali lain punya waktu untuk merespons.

Anggota parlemen Kim Juyoung juga meminta pemeriksaan terhadap pengaturan pemutusan darurat. Pelepasan beban frekuensi rendah memutus sirkuit pelanggan tertentu saat pasokan listrik kurang dan frekuensi turun ke tingkat berbahaya. Sirkuit yang mencakup generator tenaga surya mungkin mengurangi permintaan bersih lebih sedikit dari perkiraan, sebab pemutusan itu menghilangkan pengguna listrik sekaligus pembangkitan lokal.

Kim mengutip penilaian panel ahli ENTSO-E atas pemadaman listrik pada April 2025 di Spanyol dan Portugal, yang mengidentifikasi tegangan berlebih sebagai penyebab langsung dalam rangkaian yang melibatkan 14 faktor. Operasi dengan faktor daya tetap dan pemutusan tenaga surya secara beruntun termasuk faktor yang disebut memperparah kenaikan tegangan.

Pusat AI menambah perubahan permintaan yang mendadak

Pusat data AI menghadirkan tantangan operasi lainnya: konsumsi listrik dapat berubah dengan cepat ketika banyak prosesor grafis beralih antara komputasi dan pertukaran data.

Baek memperkirakan permintaan di pusat pelatihan AI besar dapat berubah 30% hingga 40% dalam waktu singkat. Pada pusat yang mengonsumsi satu gigawatt, perubahan itu setara dengan 300 hingga 400 megawatt.

Insiden di Virginia pada Juli 2024 menggambarkan dampak hilangnya permintaan secara tiba-tiba. Menurut laporan yang dikaitkan dengan North American Electric Reliability Corporation, gangguan transmisi menyebabkan penurunan tegangan sesaat sehingga sistem proteksi pusat data terpicu. Sekitar 1.500 megawatt permintaan terputus, setelah itu tegangan naik menjadi 107% dari normal. Pemadaman listrik yang meluas tidak terjadi.

Kementerian Iklim, Energi, dan Lingkungan Korea Selatan membentuk kelompok studi pada Agustus 2026 untuk menyusun persyaratan sambungan dan operasi jaringan bagi pusat data AI. Persyaratan terperinci terkait perubahan permintaan yang cepat dan pemutusan oleh sistem proteksi masih dalam penyusunan.

Karena itu, pengaturan proteksi untuk pembangkitan dan konsumsi perlu dikoordinasikan. Pemutusan pembangkit tenaga surya berkapasitas besar secara tiba-tiba menghilangkan pasokan; pemutusan pusat data besar secara tiba-tiba menghilangkan permintaan. Jaringan harus menyesuaikan diri dengan cepat untuk menghadapi kedua peristiwa tersebut.

Peralatan sudah direncanakan, tetapi pengadaan dan pembayarannya tertinggal

Kondensor sinkron dan STATCOM tercantum dalam rencana jangka panjang ke-11 Korea Selatan untuk fasilitas transmisi dan gardu induk, tetapi pemasangannya belum rampung. Kondensor sinkron adalah mesin putar yang mendukung jaringan tanpa menghasilkan listrik untuk dijual. STATCOM menggunakan elektronika daya untuk menyesuaikan daya reaktif dengan cepat dan mengendalikan tegangan.

Peralatan yang sudah ada juga mengalami tekanan. Angka yang dikutip dari laporan keandalan jaringan mencatat kapasitas kompensasi tegangan yang gagal, termasuk reaktor shunt dan STATCOM, sebesar 3.500 megavolt-ampere reaktif pada 2025, sekitar tiga kali lipat angka 2024. Reaktor shunt menyerap daya reaktif untuk menahan kenaikan tegangan, terutama saat saluran transmisi hanya membawa beban ringan.

KEPCO menyatakan waktu pengadaan peralatan kompensasi telah meningkat dari sekitar satu tahun menjadi hingga tiga tahun. Produsen dalam negeri juga memasok pesanan dari luar negeri. Karena itu, jadwal perbaikan dan perluasan harus memperhitungkan waktu tunggu yang lebih lama.

Pasar listrik menghadirkan kendala lain: layanan pengendalian daya reaktif tidak mendapat kompensasi secara terpisah. Mesin yang dibangun terutama untuk mengatur tegangan tidak memiliki penjualan listrik reguler yang dapat menjadi dasar investasi.

Yoo Seung-hoon, profesor di Seoul National University of Science and Technology, berpendapat bahwa investasi pada peralatan seperti STATCOM seharusnya diperhitungkan saat pembuat kebijakan menilai biaya energi terbarukan. Lee Jong-bae menyerukan aturan yang memastikan perluasan energi terbarukan tetap sejalan dengan tegangan, frekuensi, dan kualitas listrik yang stabil.

Keputusan praktis mencakup siapa yang membayar, inverter mana yang perlu ditingkatkan, lokasi yang paling diuntungkan oleh mesin baru, dan seberapa cepat mesin tersebut dapat dikirim. Target pembangunan saja belum menyelesaikan tugas operasional sampai peralatan terhubung, diuji, dan siap digunakan.

Jeju menawarkan proyek konkret dengan tenggat yang jelas

KEPCO dan ABB telah menandatangani nota kesepahaman untuk membangun kondensor sinkron pertama Korea Selatan yang dipadukan dengan roda gila guna menghasilkan inersia tinggi. Pengumuman proyek Jeju dari ABB menyebut mesin itu akan ditempatkan di dekat stasiun arus searah tegangan tinggi di bagian utara pulau, tempat kabel bawah laut menghubungkan Jeju dengan daratan utama.

Unit tersebut memiliki kapasitas 50 megavolt-ampere reaktif untuk mendukung tegangan dan hampir 500 megawatt-detik untuk energi putar yang tersimpan. Roda gila menambah massa berputar sehingga meningkatkan energi yang tersedia untuk memperlambat perubahan frekuensi mendadak. ABB merancang dan memproduksi sistem tersebut di Swedia, dengan jadwal mulai beroperasi pada akhir 2026.

Jeju, yang dihuni sekitar 670.000 orang, menargetkan emisi nol bersih pada 2035 melalui energi terbarukan dan hidrogen bersih. Proyek ini memberikan infrastruktur pendukung yang konkret bagi transisi tersebut, beserta target komisioning dalam waktu dekat.

Tanggal-tanggal utama menunjukkan bagaimana tekanan operasi dan respons yang direncanakan berlangsung beriringan:

• 2021 hingga 2025: Jumlah fasilitas yang melampaui batas tegangan meningkat dari empat menjadi 78.
• Juli 2024: Gangguan di Virginia memutus permintaan pusat data sekitar 1.500 megawatt.
• 29 Maret 2026: Tenaga surya memasok 44,5% pembangkitan listrik Korea Selatan pada tengah hari.
• Akhir 2026: Kondensor sinkron Jeju yang dilengkapi roda gila dijadwalkan mulai beroperasi.
• 2029: Program peningkatan kinerja inverter KEPCO berlangsung hingga tahun ini.
• 2034: KEPCO berencana memasang kondensor sinkron untuk mengamankan inersia.

Poin Utama

• Korea Selatan mencatat tegangan berlebih di 78 fasilitas utama pada 2025, dibandingkan empat pada 2021.
• Peningkatan pembangkitan tenaga surya mengurangi operasi generator konvensional yang juga memberikan dukungan tegangan.
• Jaringan distribusi menampung sekitar 75% kapasitas sambungan energi terbarukan, sehingga pengaturan dan kinerja inverter menjadi faktor utama bagi kestabilan jaringan.
• Otoritas memerlukan inventaris lengkap kemampuan inverter terpasang, sementara pengadaan peralatan dapat memakan waktu hingga tiga tahun.
• Kondensor sinkron baru di Jeju dijadwalkan beroperasi pada akhir 2026; peningkatan yang lebih luas berlangsung hingga 2029 dan 2034.