Optimierung von Versorgungsnetzen

Wie funktioniert der deutsche Strommarkt? Wie bestimmt man die kostengünstigsten aber ausreichend großen Rohre für Wassernetze? Wie entscheidet man, ob bestimmte Mengen Erdgas durch ein Gasnetz transportiert werden können oder nicht? Dieses einführende Lehrbuch zeigt anhand konkreter Fragestellungen aus Strom-, Wasser-, Gas- und Verkehrsnetzen, mit welchen Begriffen und Techniken sich Transportvorgänge in solchen Versorgungsnetzen durch mathematische Modelle beschreiben lassen. Neben den technisch-physikalischen Modellen lernt der Leser Techniken zur Analyse typischer Märkte und Handelsmechanismen im Energiesektor kennen. Für beide Fälle werden die mathematischen Lösungsverfahren ausführlich diskutiert. Dazu werden unter anderem klassische Flusstheorie, Optimalitätsbedingungen, lineare Komplementaritätsprobleme und gemischt-ganzzahlige nichtlineare Optimierungsprobleme behandelt, so dass der Leser automatisch zentrale Tücken ganzzahliger und nichtlinearer Optimierungsproblemekennenlernt und sich im Umgang mit diesen übt. Das Buch beinhaltet über 50 Übungsaufgaben sowie 5 Projektaufgaben, bei denen konkrete praktische Fragestellungen am Rechner gelöst werden sollen. Vorausgesetzt werden lediglich Vorkenntnisse aus den üblichen Grundvorlesungen der kontinuierlichen und linearen Optimierung (inklusive Dualität). Das Buch ist gut als Grundlage für eine Lehrveranstaltung im Umfang von 4 Semesterwochenstunden plus Übungen im Umfang von etwa 2 Semesterwochenstunden geeignet.

Autorentext
Lars Schewe ist Wissenschaftler an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Sein Spezialgebiet ist die gemischt-ganzzahlig nichtlineare Optimierung mit einem Schwerpunkt auf Anwendungen in Energiesystemen.

Martin Schmidt ist Professor für nichtlineare Optimierung an der Universität Trier. Seine Arbeitsgebiete umfassen die mathematische Modellierung und Optimierung von Energiesystemen mit einem Schwerpunkt auf gemischt-ganzzahlig nichtlinearer sowie mehrstufiger Modellierung und der Entwicklung neuer mathematischer Methoden zur Lösung dieser Probleme.

Beide Autoren waren Teil des Teams, das den EURO Excellence in Practice Award 2016 für Forschungsbeiträge zur Gasnetzoptimierung erhalten hat.

Inhalt
Einleitung.- Flüsse.- Mehrgüterflüsse und Netzwerkdesign.- Optimalitätsbedingungen für nichtlineare Optimierungsprobleme.- Peak-Load-Pricing.- Lineare Komplementaritätsprobleme.- Der deutsche Strommarkt.- Potentialgetriebene Flüsse.- Dimensionierung von Wassernetzen.- Gemischt-gannzahlige nichtlineare Optimierungsprobleme.- MIP-Techniken für MINLPs. NLP-Techniken für MINLPs.- Gasnetzwerke.- Index.