Robert Burlacu
Dipl.-Math. Robert Burlacu
Projekte
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Kombinierte Optimierung, Simulation und Netzanalyse des elektrischen Energiesystems im europäischen Kontext
(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Gesamtprojekt)
Laufzeit: 01-10-2016 - 30-09-2019
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)Mit den Beschlüssen der deutschen Bundesregierung zur Energiewende wird die deutsche Energieversorgung nachhaltig umgestaltet. Ein Hauptziel ist dabei, eine der umweltschonendsten und energiesparendsten Volkswirtschaften bei gleichzeitig wettbewerbsfähigen Energiepreisen zu werden. Hierfür bedarf es der Unterstützung von erweiterten Analysesystemen, die sowohl die technischen als auch marktregulatorischen und rechtlichen Rahmenbedingungen gleichermaßen berücksichtigen. Gerade auf technischer Seite wird in existierenden Energiesystemanalysemodellen die Modellierung des Übertragungs- und Verteilnetzes häufig vernachlässigt oder stark vereinfachend durchgeführt.Dies motivierte die an der FAU Erlangen-Nürnberg durchgeführten Vorarbeiten der vergangenen Jahre (Energiesystemanalyse Bayern"), mit denen ein ganzheitlicher systemorientierter Modellierungsansatz für das elektrische Energieversorgungssystem Deutschlands zunächst mit Fokus auf den Freistaat Bayern entwickelt wurde. In dieser Modellierung wurden das Hoch- und Höchstspannungsnetz mit konventionellen Kraftwerken und Einspeisungen aus regenerativen Energieanlagen unter den bisherigen Marktmechanismen in Deutschland abgebildet. Mit Hilfe der erstellten Modelle wurden für das Bundesland Bayern Aussagen, u.a. über einen kostenoptimalen Kraftwerks-, Netz- und Speicherausbau oder die Entwicklung von CO2 -Emissionen abgeleitet. Das Gesamtmodell beinhaltet Teilmodelle zur Optimierung (Ermittlung von kostenminimalen Ausbauszenarien), zur Simulation (stochastische Simulation von unterschiedlichen Szenarien mit hoher zeitlicher Auflösung und hoher Detailtiefe) und zur Netzsystemanalyse (quasistationäre AC-Lastflussberechnungen) zur Überprüfung der erforderlichen Netzplanungskriterien und eines sicheren Systembetriebs.Im Rahmen des vom BMWi geförderten Vorhabens KOSiNeK wird basierend auf den geleisteten Vorarbeiten das elektrische Energieversorgungssystem Deutschlands und seiner europäischen Nachbarstaaten abgebildet. Dies führt zu Modellen von hoher Komplexität. Um dieser Komplexität Rechnung zu tragen, sind neue methodische Ansätze sowie die Weiterentwicklung bestehender Ansätze aus der Mathematik, Informatik und Netzanalyse notwendig, welche zudem iterativ gekoppelt werden. Durch diese iterative Kopplung der Modelle ist es zum einen möglich, technische und wirtschaftliche Aspekte hinsichtlich der Steuerung von Kraftwerken sehr detailliert abzubilden, zum anderen ist es auch möglich, netzregulatorische Vorgaben exakt zu berücksichtigen und somit die Systemsicherheit zu gewährleisten. Darüber hinaus können Energiemärkte einschließlich ihrer regulatorischen Rahmenbedingungen im europäischen Kontext untersucht werden. Durch den flexiblen und komponentenbasierten Modellaufbau können die Einflüsse neuer Marktmechanismen wie z.B. die Aufteilung Deutschlands in Preiszonen oder sich ändernde Börsen- bzw. Fördermechanismen mit einem detaillierten, agentenbasierten Marktmodell studiert werden. Dies ist durch die zu entwickelnden Mehrpunktmodellansätze und die Abbildung einzelner, jeweils optimiert handelnder Marktakteure möglich. Für die integrierte Netzanalyse wird das kontinentaleuropäische Verbundnetz in Form von Netzäquivalenten nachgebildet. Zur Bewertung der Netzausbauszenarien wird ein neuartiger probabilistischer Ansatz entwickelt.
Wir bedanken uns für die finanzielle Unterstützung beim Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms für das Projekt KOSiNeK (Förderkennzeichen: 03ET4035).
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Adaptive MIP-Relaxierungen für MINLPs (B07) (2014 - 2018)
(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
Titel des Gesamtprojektes: TRR 154: Mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung am Beispiel von Gasnetzwerken
Laufzeit: seit 01-10-2014
Mittelgeber: DFG / Sonderforschungsbereich / Transregio (SFB / TRR)Ziel dieses Teilprojekts ist die Analyse und Lösung großer MINLPs, insbesondere aus dem Bereich der instationären Gasnetzoptimierung, mittels adaptiver MIP-Modelle. Hierbei sollen Nichtlinearitäten zunächst stückweise-linear approximiert werden, um daraus MIP-Relaxierungen der MINLPs zu generieren. Dazu sollen theoretische Aussagen über die Komplexität der Relaxierungen, abhängig von strukturellen Eigenschaften der nichtlinearen Funktionen und des Linearisierungsfehlers, bewiesen werden.
Publikationen
Solving AC Optimal Power Flow with Discrete Decisions to Global Optimality
(2020)
URL: https://opus4.kobv.de/opus4-trr154/frontdoor/index/index/searchtype/all/docId/323/start/0/rows/10
(Techreport)
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Global optimization of batch and steady-state recycling chromatography based on the equilibrium model
In: Computers & Chemical Engineering 135 (2020), S. 106687
ISSN: 0098-1354
DOI: 10.1016/j.compchemeng.2019.106687
(Techreport)
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Maximizing the storage capacity of gas networks: a global MINLP approach
In: Optimization and Engineering 20 (2019), S. 543-573
ISSN: 1389-4420
DOI: 10.1007/s11081-018-9414-5
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Solving mixed-integer nonlinear programmes using adaptively refined mixed-integer linear programmes
In: Optimization Methods & Software (2019)
ISSN: 1055-6788
DOI: 10.1080/10556788.2018.1556661
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Combining Automated Measurement-Based Cost Modeling With Static Worst-Case Execution-Time and Energy-Consumption Analyses
In: IEEE Embedded Systems Letters 11 (2019), S. 38-41
ISSN: 1943-0663
DOI: 10.1109/LES.2018.2868823
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Combined Optimization, Simulation and Grid Analysis of the German Electrical Power System in an European Context (KOSiNeK) - Presentation of the research project and first results
Integration of Sustainable Energy Conference (ISEneC) 2018 (Nürnberg)
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A Global Optimization Approach for Instationary Gas Transport in Pipeline Networks
(2017)
URL: https://opus4.kobv.de/opus4-trr154/frontdoor/index/index/docId/221
(Techreport)
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GasLib - A Library of Gas Network Instances
In: Data 2 (2017)
ISSN: 2306-5729
DOI: 10.3390/data2040040
URL: http://www.optimization-online.org/DB_HTML/2015/11/5216.html
(Techreport)
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An End-To-End Toolchain: From Automated Cost Modeling to Static WCET and WCEC Analysis
20th International Symposium on Real-Time Distributed Computing (ISORC 2017) (Toronto, Canada, 16-05-2017 - 18-05-2017)
In: Proceedings of the 20th International Symposium on Real-Time Distributed Computing (ISORC 2017) 2017
DOI: 10.1109/ISORC.2017.10
URL: https://www4.cs.fau.de/Publications/2017/sieh_17_isorc.pdf
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