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Forschungskooperation Netzoptimierung

Beschreibung

Die Liberalisierung des Gasmarktes in Deutschland führt die Betreiber von Gastransportnetzen zu völlig neuen Planungsproblemen. Aufgrund der Gasnetzzugangsverordnung (GasNZV) sind sie gehalten, möglichst viel freie zuordenbare Kapazität auszuweisen. Freie Kapazitäten ermöglichen es Gastransportkunden (Gashändler und Großverbraucher), Gas an ihren Anschlusspunkten ein- bzw. auszuspeisen, unabhängig davon, wo ihr jeweiliger Vertragspartner die entsprechende Menge aus- bzw. einspeist. Diese Flexibilität soll Wettbewerb fördern und einen kompetitiven Gasmarkt etablieren.

Der Gasnetzbetreiber muss bei der Ausweisung von Transportkapazitäten sicherstellen, dass die freie Zuordenbarkeit gewährleistet ist, er also die möglichen Gasflusssituationen technisch realisieren kann. Diese Anforderung ist mit den bisher verwendeten simulationsbasierten Planungsmethoden nur schlecht abbildbar. Innerhalb dieser Forschungskooperation entwickeln wir daher einerseits an automatischen Verfahren, die die technische Realisierbarkeit einer Menge von Kapazitätsverträgen prüfen. Andererseits arbeiten wir an Methoden, die kostengünstige Netzausbaumaßnahmen zur Erhöhung der ausweisbaren Kapazitäten vorschlagen.

Die Basis unserer Verfahren ist ein gemischt-ganzzahliges, nichtkonvexes Modell, das die technische Realisierbarkeit einer einzelnen Gasflusssituation beschreibt. Der physikalisch wichtige Druckabfall in den Rohren wird darin durch eine quadratische Gleichung approximiert, während die möglichen Arbeitspunkte von Verdichtern zur Erhöhung des Drucks durch ein Polytop beschrieben werden. Ferner werden die technisch möglichen Gasflüsse durch komplexe Verdichterstationen über Binärvariablen korrekt abgebildet. Mit Hilfe eines neu entwickelten Algorithmus, der die spezielle Struktur dieses Modells ausnutzt, können automatisch passende Aussteuerungen des Netzes für eine gegebene Gasflusssituation bestimmt werden.

 

Ansprechpartner

• Benjamin Hiller
• Thorsten Koch

 

Mitarbeiter

• Armin Fügenschuh
• Martin Grötschel
• Benjamin Hiller
• Jesco Humpola
• Thorsten Koch
• Ralf Lenz
• Robert Schwarz
• Jonas Schweiger

 

Ehemalige Mitarbeiter

• Jacint Szabo
• Thomas Lehmann

 

Veranstaltungen

• CPAIOR 2011 (Mai 23 - 27)
  8th International Conference on Integration of Artificial Intelligence and Operations Research Techniques in Constraint Programming for Combinatorial Optimization Problems
  Workshop on Mathematical Optimization of Energy Networks

 

Publikationen

• The set of solutions to nomination validation in passive gas transportation networks with a generalized flow formula
  J. Szabó
  ZIB Report 11-44
• Optimierung Technischer Kapazitäten in Gasnetzen
  A. Martin, B. Geißler, C. Hayn, A. Morsi, L. Schewe, B. Hiller, J. Humpola, T. Koch, T. Lehmann, R. Schwarz, J. Schweiger, M. Pfetsch, M. Schmidt, M. Steinbach, B. Willert, R. Schultz
  Erschienen in: Optimierung in der Energiewirtschaft, VDI-Berichte, S. 105-115. Auch erhältlich als ZIB Report 11-56
• Gas Network Topology Optimization for Upcoming Market Requirements
  A. Fügenschuh, B. Hiller, J. Humpola, T. Koch, T. Lehmann, R. Schwarz, J. Schweiger J. Szabó
  ZIB Report 11-09

 

Partner

• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Wirtschaftsmathematik
  Ansprechpartner: Alexander Martin
• Leibniz Universität Hannover, Institut für Angewandte Mathematik
  Ansprechpartner: Marc Steinbach
• Universität Duisburg-Essen, Diskrete Mathematik und Optimierung
  Ansprechpartner: Rüdiger Schultz
• Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Mathematik
  Ansprechpartner: Werner Römisch
• Technische Universität Darmstadt, Arbeitsgruppe Optimierung
  Ansprechpartner: Marc Pfetsch
• Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik, Nichtlineare Optimierung und Inverse Probleme
  Ansprechpartner: René Henrion
• MATHEON B20,
  Ansprechpartner: Thorsten Koch

 

Dauer

01/2009 - 06/2013

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