BiLiOpt – Optimierung von Energiesystemen unter Verwendung bilinearer Nebenbedingungen

Aufgrund der Energiewende und den damit einhergehenden Herausforderungen gewinnt die modellbasierte Planung, Bewertung und Betreibung von Energiesystemen zunehmend an Bedeutung. Als Methodik der Modellbildung hat sich für große Energiesysteme im Bereich der globalen Optimierung die gemischt-ganzzahlig lineare Programmierung durchgesetzt (MILP). Im Vergleich zu nichtlinearen Ansätzen müssen hier allerdings Vereinfachungen bzgl. thermodynamischer/physikalischer Abbildbarkeit getroffen werden. Dies führt insbesondere bei temperatursensitiven Prozessen, wie Wärmepumpen oder thermischen Speichern, oder auch Dampfsystemen zu Ungenauigkeiten, bzw. zur Unmöglichkeit der Modellierung relevanter Zusammenhänge. 

In diesem Projekt soll deshalb die Verwendung bilinearer Terme bei der Modellbildung untersucht werden. Da die allgemeine nichtlineare Optimierung für große Modelle und lange Zeiträume numerisch nicht tragfähig ist (lange Rechenzeiten, schlechtes Konvergenzverhalten), wird hier der vielversprechende Ansatz MIQCP (gemischt-ganzzahlige quadratisch beschränkte Programmierung) verfolgt. Mit den Projektergebnissen werden Möglichkeiten dafür geschaffen, dass die Methoden der bilinearen MIQCP-Optimierung handhabbar in möglichst breiten Anwendungsfeldern der Energiesystemoptimierung einsetzbar werden.

• Hochschule Niederrhein – Institut für Energietechnik und Energiemanagement (SWK E²)
• perpendo Energie- und Verfahrenstechnik GmbH
• projektbegleitender Ausschuss mit 7 Partnern aus der Industrie und Gewerbe