Geschlossene Optimierung bei Jahres- und Mehrjahresplanungen in hoher zeitlicher Auflösung
Koppelnde Vertrags- und Einsatzbedingungen wie z. B. Energiemengen (Take-or-Pay, Sommermengen), Leistungspreise und Anzahl Starts erzwingen eine geschlossene Optimierung über mehrere Jahre auf Basis von Stundenwerten. Die in die Berechnungen einzubeziehenden Datenmengen und Zusammenhänge werden auf den üblichen Serversystemen in den geforderten Rechenzeiten heute nicht geleistet.
Zeitliche Dekomposition des Problems und anschließende sukzessive Optimierung der Teilprobleme heißt das Lösungskonzept, das in BelVis ResOpt bereits die Praxis für diese großen Optimierungsszenarien ist: Eine komfortable und flexibel konfigurierbare Aggregation verdichtet vollautomatisch umfangreiche Optimierungsmodelle und expandiert sie später wieder. Die stufenweise Verdichtung erfolgt energiemengen- und lastspitzenrichtig. Durch die erhebliche Einsparung an Rechenzeit mit Hilfe der Aggregation sind die Optimierungsmodelle selbst auf üblichen PCs lösbar. Zusätzlich ist eine schrittweise Berechnung in Stunden- oder Tagesschritten möglich, um Detailaussagen in einzelnen Zeitscheiben zu erhalten.
Aggregation
In diesem mehrstufigen Aggregationsverfahren (Schema in Abbildung 4) werden in Stufe 1 große Zeitintervalle unterschiedlicher Länge gebildet, bei denen dieselben Vertrags- und Einsatzrandbedingungen gelten. Das sind z. B. gleiche Preise von Brennstoffen und Verträgen, gleiche Verfügbarkeiten und Revisionen, gleiche Energiemengen- oder Leistungspreisbedingungen. Innerhalb der Großintervalle werden auf Stufe 2 charakteristische Tage (mit vergleichbarer Lastcharakteristik) zusammengefasst, wobei die Energierichtigkeit des Ersatzmodells mit Maximalleistungserfassung sichergestellt ist. Dabei wird der gesamte Berechnungszeitraum in Unterzeiträume mit vergleichbaren Tageslastprofilen und Randbedingungen aufgeteilt, unter Einhaltung der Leistungsgrenzen, Einhaltung anlagenspezifischer Energiemengenbedingungen sowie sonstiger zeitintegraler Bedingungen, z. B. Restnutzungsdauer und Betriebsdauer. Auch Betriebsdiagramme, Kennlinien (stückweise linearisiert, außentemperaturabhängig) sowie Mindestbetriebs-, Stillstands- und Revisionszeiten werden eingehalten. Speicherkapazität, -verluste, -vorgaben und Pegelstände, werden korrekt abgebildet. Als Stufe 3 und 4 können noch eine Reduktion der Zeitintervalle und eine Schaltpunktreduktion durchgeführt werden. Dieses bewährte Aggregationsverfahren kann bei großen Modellen entscheidend zur Lösung der fachlichen Aufgabenstellung sein, da der Berechnungsaufwand erheblich reduziert wird. Für den Anwender bedeutet das weiterhin, dass aus dem gleichen mathematischen Optimierungsmodell alle Zeithorizonte bzw. Planungsaufgaben berechnet werden können. Dies reduziert die Anpassungsaufwände in der Modellerstellung und führt zu besser nachvollziehbaren Ergebnissen auf Basis fundierter einheitlicher Grundannahmen.
Die Besonderheiten der mathematischen Optimierung mit BelVis ResOpt:
die geschlossene Lösung des mathematischen Gesamtproblems mit Einsatz führender mathematischer Solver (z. B. IBM ILOG CPLEX),
die Optimierung großer Modelle und großer Zeithorizonte durch automatische Aggregation in verschiedensten Zeitrastern,
der Beweis der Optimalität der gefundenen Lösung,
die detaillierte Aussagen über einzelne Zeitscheiben,
die nachvollziehbare Ergebnisse über alle Zeithorizonte,
die Lösbarkeit der Optimierungsaufgabe auf Standard-PCs;
sie gewährleisten eine Gesamtoptimierungslösung, die die Vielfalt der Entscheidungsoptionen bezüglich wirtschaftlichem Nutzen real auf den Punkt bringt.
