Robuste Durchmesserauswahl für Pipelinenetzwerke

Viele Entscheidungen im Netzausbau wie der Bau von Leitungen oder die Wahl der entsprechenden Kapazität basieren auf Prognosen, die unsicher sind. Diese Unsicherheiten müssen beim Lösen von Optimierungsproblemen für den Netzausbau berücksichtigt werden, damit zukünftige Netze auch bei Abweichungen der zugrundeliegenden Prognosen den “veränderten” Anforderungen genügen. Ein Beispiel hierfür ist die robuste Durchmesserauswahl für Pipelinenetzwerke. Die Durchmesser sollen so gewählt werden, dass für alle zukünftigen Bedarfsszenarien aus einer Unsicherheitsmenge, der Transport der nachgefragten Menge (z.B. Wasserstoff) möglich ist. Mit Hilfe einer neuen mathematischen Methode, konnten “robuste” Durchmesser für Pipelinenetzwerke ohne Kreise berechnet werden.

Fragestellung

Welche Leitungen und Kapazitäten sollen in Versorgungsnetzwerken unter Berücksichtigung von Unsicherheiten gebaut werden?
Beispiel: Durchmesserauswahl in Pipelinenetzwerken unter Berücksichtigung schwankender Nachfrage von Konsumenten und Produzenten.

Methodischer Ansatz

Robuste Optimierung → strikte und justierbare Robustheit
Lösen von gemischt-ganzzahligen nichtlinearen Optimierungsproblemen
Algorithmische und kombinatorische Lösungsverfahren

Ergebnisse

Berechnete robuste Lösungen sind zulässig trotz Unsicherheiten in den Daten und Prognosen.
Beispiel: Die berechneten Durchmesser für Pipelinenetzwerke ohne Kreise garantieren einen zulässigen Transport im Netz von der nachgefragten Wasserstoffmenge trotz Bedarfsschwankungen.

Publikation

Robinius, M., Schewe, L., Schmidt, M., Stolten, D., Thürauf, J., & Welder, L. (2018). Robust Optimal Discrete Arc Sizing for Tree-Shaped Potential Networks.