2023-10-01  –  2026-09-30

453.059,64 EUR

Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V., Berlin, Berlin

03EI1066B

Querschnittsaufgaben - Systemanalyse [EA3310]

01257646/1  –  BiLiOpt

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB4)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI1)

Energie

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.