Pulau Karimunjawa hingga saat ini belum mendapatkan layanan listrik dari PLN, sebagai gantinya suplai listrik diperoleh dari PLTD. Salah satu kekurangan dari PLTD adalah Biaya Pokok Pembangkitan (BPP) operasional yang besar, yaitu mencapai Rp. 6500/kWh pada tahun 2018. Pada artikel ini, mengusulkan solusi pengurangan biaya BPP melalui diversifikasi energi, yaitu gabungan dari PLTS dan PLTD. Metode yang diusulkan adalah analisis LCOE dan BPP untuk mendapatkan nilai optimasi secara ekonomi, kemudian melalui simulasi, ditentukan komposisi skenario yang tepat untuk sistem kelistrikan Karimunjawa dan analisis performa sistem dari skenario yang dipilih. Hasil dari analisis, diperoleh bahwa Biaya Pokok Pembangkitan (BPP) dapat ditekan melalui penetrasi PLTS. Hasil analisi menunjukan kinerja sistem setelah penetrasi PLTS, terjadi perbaikan optimalisasi sistem tenaga, di antaranya losses menjadi 1%, aliran daya, short circuit ratio, serta kondisi intermittency ketika iradiasi turun dari 100% ke 25% frekuensi sistem minimum 49.5 Hz.