Optimierung von Energiesystemen unter Verwendung bilinearer Nebenbedingungen, Teilvorhaben: Entwicklung problembezogener Methoden für die Energiesystemoptimierung mit bilinearen Termen

Description: In der Energiesystemanalyse, -planung und -optimierung sind gute Modelle der Systeme wichtig, um die Auswirkungen von Investitionsentscheidungen und Betriebsstrategien möglichst genau vorhersagen zu können. Für Optimierungsmodelle kommunaler und industrieller Systeme, welche oft Sektorkopplungen und Ganzjahresbetrachtungen beinhalten, hat sich als Stand der Technik wegen guter Konvergenz und geringer Rechenzeit das Mixed Integer Linear Programming (MILP) etabliert. Dieses hat einen entscheidenden Nachteil: Durch die überwiegend linear zu formulierenden Modellgleichungen können temperatursensitive Systeme nicht hinreichend genau abgebildet werden. Temperaturabhängige Wirkungsgrade (z.B. von Wärmepumpen) oder Temperaturanforderungen in Systemen mit Erzeugern unterschiedlicher Vorlauftemperaturen (Pooling-Probleme) werden bislang nur auf Umwegen und unter großen Vereinfachungen berücksichtigt. Überwiegend können diese Probleme mit bilinearen Termen formuliert werden, welche in diesem Projektvorhaben mit dem Algorithmus des Mixed Integer Quadratic Constraint Programming (MIQCP) gelöst werden sollen. Um trotzdem geringe Rechenzeiten und das Lösen auch komplexer Energiesysteme zu ermöglichen, müssen mathematisch günstige Formulierungen für die Modellgleichungen gefunden werden. Hier setzt das Teilvorhaben der GFaI an: das Auffinden der vorteilhaftesten Formulierungen je Problemstellung und die Entwicklung von geeigneten Algorithmen, um diese Umformulierungen möglichst generisch zu vollziehen. Durch die Entwicklung dieser Algorithmen soll die Lösbarkeit bilinearer Problemstellungen für eine breite Anwendung nutzbar gemacht werden und die Verwendung von MIQCP in der Energiesystemoptimierung etabliert werden.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Wärmepumpe ? Energiesystem ? Stand der Technik ? Wirkungsgrad ?

Region: Berlin

Bounding boxes: 10.44908° .. 10.44908° x 54.03518° .. 54.03518°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2023-10-01 - 2026-09-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Development of problem-related methods for energy system optimization with bilinear terms
  Description: In energy system analysis, planning and optimization, good models of the systems are important to predict the effects of investment decisions and operation strategies as accurately as possible. For optimization models of municipal and industrial systems, which often include sector coupling and year-round considerations, Mixed Integer Linear Programming (MILP) has established itself as the state of the art due to good convergence and low computation time. This has a decisive disadvantage: Due to the predominantly linear formulation of the model equations, temperature-sensitive systems cannot be represented with sufficient accuracy. Temperature-dependent efficiencies (e.g. of heat pumps) or temperature requirements in systems with generators of different flow temperatures (pooling problems) have so far only been taken into account in a roundabout way and with great simplifications. Most of these problems can be formulated with bilinear terms, which are to be solved in this project with the algorithm of the Mixed Integer Quadratic Constraint Programming (MIQCP). In order to enable short computation times and the solution of complex energy systems, mathematically favorable formulations for the model equations have to be found. This is where the subproject of the GFaI comes in: finding the most advantageous formulations for each problem and developing suitable algorithms to perform these reformulations as generically as possible. By developing these algorithms, the solvability of bilinear problems shall be made usable for a broad application and the use of MIQCP in energy system optimization shall be established. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1129057

Status

Aktiv

Quality score

• Overall: 0.50
• Findability: 0.68

  • Title: 1.00
  • Description: 0.09
  • Identifier: false
  • Keywords: 1.00
  • Spatial: RegionIdentified (1.00)
  • Temporal: true
• Accessibility: 0.67

  • Landing page: Specific (1.00)
  • Direct access: false
  • Publicly accessible: true
• Interoperability: 0.00

  • Open file format: false
  • Media type: false
  • Machine-readable metadata: false
  • Machine-readable data: false
• Reusability: 0.67

  • License: ClearlySpecifiedAndFree (1.00)
  • Contact info: false
  • Publisher info: true

Accessed 1 times.