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Current linear energy system models (ESM) acquiring to provide sufficient detail and reliability frequently bring along problems of both high intricacy and increasing scale. Unfortunately, the size and complexity of these problems often prove to be intractable even for commercial state-of-the-art linear programming solvers. This article describes an interdisciplinary approach to exploit the intrinsic structure of these large-scale linear problems to be able to solve them on massively parallel high-performance computers. A key aspect are extensions
to the parallel interior-point solver PIPS-IPM originally developed for stochastic optimization problems. Furthermore, a newly developed GAMS interface to the solver as well as some GAMS language extensions to model block-structured problems will be described.
Current linear energy system models (ESM) acquiring to provide sufficient detail and reliability frequently bring along problems of both high intricacy and increasing scale. Unfortunately, the size and complexity of these problems often prove to be intractable even for commercial state-of-the-art linear programming solvers. This article describes an interdisciplinary approach to exploit the intrinsic structure of these large-scale linear problems to be able to solve them on massively parallel high-performance computers. A key aspect are extensions to the parallel interior-point solver PIPS-IPM originally developed for stochastic optimization problems. Furthermore, a newly developed GAMS interface to the solver as well as some GAMS language extensions to model block-structured problems will be described.
Dieser Beitrag stellt mögliche Ansätze zur Reduktion der Rechenzeit von linearen Optimierungsproblemen mit energiewirtschaftlichem Anwendungshintergrund vor. Diese Ansätze bilden im Allgemeinen die Grundlage für konzeptionelle Strategien zur Beschleunigung von Energiesystemmodellen. Zu den einfachsten Beschleunigungsstrategien zählt die Verkleinerung der Modelldimensionen, was beispielsweise durch Ändern der zeitlichen, räumlichen oder technologischen Auflösung eines Energiesystemmodells erreicht werden kann. Diese Strategien sind zwar häufig ein Teil der Methodik in der Energiesystemanalyse, systematische Benchmarks zur Bewertung ihrer Effektivität werden jedoch meist nicht durchgeführt. Die vorliegende Arbeit adressiert genau diesen Sachverhalt. Hierzu werden Modellinstanzen des Modells REMix in verschiedenen Größenordnungen mittels einer Performance-Benchmark-Analyse untersucht. Die Ergebnisse legen zum einen den Schluss nahe, dass verkürzte Betrachtungszeiträume das größte Potential unter den hier analysierten Strategien zur Reduktion von Rechenzeit bieten. Zum anderen empfiehlt sich die Verwendung des Barrier-Lösungsverfahrens mit multiplen Threads unter Vernachlässigung des Cross-Over.