Mathematische Methoden zur Ausbau- und Einsatzplanung in modernen Energiesystemen ()

Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Umfang4 SWS
SemesterWintersemester 2021/22
UnterrichtsspracheEnglisch
TermineSiehe TUMonline

Lernziele

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls verstehen die Studierenden die Grundlagen der Kraftwerkseinsatzplanung und der Modellierung des Ausbauplanung mit Hilfe von Optimierungsmethoden. Weiterhin können sie (nicht-)lineare Optimierungsprobleme für den Anwendungsbereich der Energiesystemanalyse (z.B. Optimaler Lastfluss) aufstellen. Gemischt-ganzzahlige Formulierungen für die Kraftwerkseinsatzplanung können von den Teilnehmern erarbeitet werden und geeignete Lösungsalgorithmen angewendet und charakterisiert werden.

Beschreibung

Grundsätzliche Problemstellungen der Kraftwerkseinsatz- und Ausbauplanung und des Lastflusses, Theoretische Hintergründe zum Lösen dieser Probleme: Nichtlineare Optimierung (Probleme mit und ohne Nebenbedingungen, Lagrange Funktion), Lagrange Dualität (Primales und duales Problem, Schwache und starke Dualität), Graphentheorie, Gemischt-ganzzahlige Optimierung (Grundlagen, Lösungsmethoden), Anwendung der Theorie auf Problemstellungen der Energiesystemtechnik (z.B. Optimaler Lastfluss, Kraftwerkseinsatzplanung, Netzausbau)

Inhaltliche Voraussetzungen

Grundlagen Höhere Mathematik und Physik, Modul EI7448 Modellierung von Energiesystemen

Lehr- und Lernmethoden

Die Problemstellungen aus der Ausbau- und Einsatzplanung werden in der Vorlesung erörtert. Konzepte zum Lösen dieser Problemstellungen werden mit Hilfe von Optimierungstheorie in der Vorlesung vorgestellt und mit Beispielen verdeutlicht. Mit Hilfe von Übungsblättern lernen die Studierenden den Umgang mit den Problemstellungen, die sie in Einzelarbeit lösen. Innerhalb der Übung werden die Schritte zur Lösung noch einmal ausführlich erläutert.

Studien-, Prüfungsleistung

Die Modulprüfung wird schriftlich abgehalten. Im Fokus stehen Rechen- und Textaufgaben zur Abprüfung der Methoden in der Kraftwerkseinsatzplanung und der Optimierungsverfahren im Kontext der Energiesystemanalyse. Das Beantworten der Fragen erfordert teils eigene Formulierungen und teils das Ankreuzen von vorgegebenen Mehrfachantworten.

Empfohlene Literatur

Linear Programming and Network Flows; M. Bazaraa, J. Jarvis, H. Sherali; Third Edition; 2011; http://dx.doi.org/10.1002/9780471703778 A Textbook of Graph Theory; R. Balakrishnan, K. Ranganathan; 2012; http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4614-4529-6 Integer Programming; M. Conforti, G. Cornuéjols, G. Zambelli; 2014; http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-11008-0

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