Design optimization for complex energy conversion plants

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In diesem Projekt sollen Grundlagen und Werkzeuge zur Optimierung des Entwurfs komplexer Energieumwandlungsanlagen entwickelt werden. Das Ziel ist es, die Produkte einer Anlage zu minimalen Kosten bereitzustellen. Zur Bestimmung einer `optimalen` Verschaltung der Komponenten und der zugehörigen optimalen Werte für die wichtigsten Anlagenparameter sollen verschiedene Optimierungsmethoden eingesetzt werden, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf der Entwicklung und Anwendung eines Lösungsverfahrens für nichtlineare gemischt-ganzzahlige Optimierungsprobleme (MINLP) und der iterativen thermoökonomischen Optimierungsmethode liegt. Der MINLP-Algorithmus basiert auf der Lagrange Relaxation von gemischt-ganzzahligen quadratischen Optimierungsproblemen (MIQQP) und dem Branch und Bound Prinzip. Dieser Ansatz eignet sich zur Lösung großer strukturierter Optimierungsprobleme und ebenfalls zur Berechnung von robusten Lösungen beim Vorliegen von unsicheren Daten. Der letzte Punkt ist für die Praxis bedeutend, da in der Regel exakte Kostendaten nicht vorliegen. Anhand eines praxisrelevanten Beispiels einer Papierfabrik sollen die entwickelten Methoden angewendet und diskutiert werden. Eine vergleichende Bewertung dieser Methoden, die auch evolutionäre Algorithmen umfasst, soll durchgeführt werden. Die in diesem Projekt zu entwickelnde Software bietet eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten in verschiedene Bereichen, wie z.B. in der Energietechnik, Kraftwerkstechnik und Verfahrenstechnik.