bmb+f Forschungsprojekt

Zeitraum: Oktober 2000 bis März 2004

Stochastische Optimierungsmethoden für die simultane Kraftwerkseinsatz- und Handelsplanung im liberalisierten Strommarkt

E.ON Energie AGBundesministerium für Bildung, Wissenschaft,Forschung  und  Technologie Humboldt-Universität zu Berlin
Projektleiter: Prof. Dr. W. Römisch, Humboldt-Universität Berlin, Tel: 030 - 2093 2561 / Sekr. 2353 , 
email: romisch@mathematik.hu-berlin.de
Projektmitarbeiter:  Dr. Nicole Gröwe-Kuska, Humboldt-Universität Berlin, Tel: 030 - 2093 2262 / Sekr. 2353 , 
email: nicole@mathematik.hu-berlin.de
Holger Heitsch, Humboldt-Universität Berlin, Tel: 030 - 2093 5448 / Sekr. 2353 , 
email: heitsch@mathematik.hu-berlin.de
Industrie-Partner:  E.ON Energie AG  

Das Vorhaben wird mit Mitteln des BMBF im Rahmen des Mathematikprogramms
"Neue mathematische Verfahren in Industrie und Dienstleistungen"     gefördert.


Problemstellung :

Gegenstand des Projektes ist die Entwicklung von Optimierungsmodellen und Algorithmen für die simultane Kraftwerkseinsatz- und Stromhandelsplanung eines Energieversorgungsunternehmens unter den Bedingungen des liberalisierten Strommarktes. Dabei ist an Unternehmen mit hydro-thermischen Erzeugungssystemen und insbesondere an kurzfristige Zeithorizonte von einer Woche gedacht.

Die Entwicklung des Optimierungsmodells erfordert eine Anpassung der bisherigen Modellierung an das hydro-thermische Erzeugungssystem des Verbundpartners und die Neuentwicklung eines Stromhandelsmodells. Die Berücksichtigung der Stochastik eines vektoriellen Datenprozesses (u.a. bestehend aus Spotmarktpreisen, Zuflüssen und elektrischer Last) führt zu sehr grossen (strukturierten) gemischt-ganzzahligen stochastischen Optimierungsproblemen.

Kraftwerksverbund
Zu deren algorithmischen Lösung wird die (stochastische) Lagrange-Relaxation als Dekompositionstechnik eingesetzt und dazu bereits vorhandene Algorithmen und Software wesentlich weiterentwickelt. Für den vektoriellen stochastischen Datenprozess werden Approximationen durch endlich viele Szenarien in Baumstruktur konstruiert, indem zunächst durch Zeitreihen-Analyse aus historischen Daten stochastische Modelle für sie entwickelt werden und anschliessend Szenariobäume aus Simulationsszenarien konstruiert werden.

Umfangreiche Testrechnungen und eine industrienahe Erprobung an Daten des Kooperationspartners sowie Daten des sich gegenwärtig erst in der Entwicklung befindlichen deutschen Strommarktes beschliessen das Projekt und bereiten einen Einsatz der entwickelten Verfahren und Software beim Verbundpartner vor.


Projektziele :

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Optimierungsmodellen und Algorithmen für die simultane Stromerzeugungs- und -handelsplanung eines Energieversorgungsunternehmens bei Berücksichtigung der Stochastik wesentlicher Daten sowie deren industrienahe Erprobung.

Dazu gehören:


Literatur:

N. Gröwe-Kuska, H. Heitsch und W. Römisch: Modellierung stochastischer Datenprozesse für Optimierungsmodelle der Energiewirtschaft, in: IT-Lösungen für die Energiewirtschaft in liberalisierten Märkten, VDI-Berichte 1647, VDI-Verlag, Düsseldorf 2001, 69-78.

N. Gröwe-Kuska and W. Römisch: Stochastic unit commitment in hydro-thermal power production planning, in: Applications of Stochastic Programming (S.W. Wallace, W.T. Ziemba eds.), MPS-SIAM Series in Optimization (to appear).

N. Gröwe-Kuska, H. Heitsch and W. Römisch: Scenario reduction and scenario tree construction for power management problems, IEEE Bologna Power Tech Proceedings (A. Borghetti, C.A. Nucci, M. Paolone eds.), 2003 IEEE.

H. Heitsch: Netzwerkfluss-Algorithmen für stochastische hydraulische Probleme in der Energiewirtschaft, in: Optimierung in der Energieversorgung, VDI-Berichte 1792, VDI Verlag, Düsseldorf 2003, 187-199.

H. Heitsch and W. Römisch: Scenario reduction algorithms in stochastic programming, Computational Optimization and Applications 24 (2003), 187-206.

H. Heitsch and W. Römisch: Hydro-storage subproblems in power generation: An approach with a relaxation method for network flow problems, IEEE Bologna Power Tech Proceedings (A. Borghetti, C.A. Nucci, M. Paolone eds.), 2003 IEEE.

W. Römisch: Optimierungsmethoden für die Energiewirtschaft: Stand und Entwicklungstendenzen, in: Optimierung in der Energieversorgung, VDI-Berichte 1627, VDI-Verlag, Düsseldorf 2001, 23-36.



last modified November 17, 2003