Wie arbeitet Optera?

In der Stromnetz-Zielnetzplanung besteht die Herausforderung darin, dass zumindest theoretisch jeder Knoten mit jedem andern Knoten in jeder beliebigen Kombination verbunden werden kann. Dadurch entsteht mit steigender Anzahl an Knoten ein exponentiell wachsender Lösungsraum, der bereits bei kleineren Netzen nicht mehr von Menschen überblickt werden kann.

Natürlich kann aufgrund der allgemein üblichen Planungs- und Betriebsgrundsätze für Mittelspannungsnetze nicht jeder Knoten mit jedem andern Knoten verbunden werden. Dadurch wird der Lösungsraum zwar stark eingeschränkt, es erhöht sich jedoch die Komplexität. Auch maschinell ist es daher nicht möglich den Lösungsraum vollständig zu untersuchen, um die eine bestmögliche Lösung zu finden.

Vereinfacht betrachtet besteht eine gewisse Ähnlichkeit zu dem bekannten Problem des Handlungsreisenden. Ein Problem zu dessen Lösung bereits seit Jahren ausgefeilte Lösungsstrategien entwickelt werden.

Optera partizipiert an diesen Entwicklungen und nutzt zur Optimierung von Stromnetzen einen speziell angepassten heuristischen Optimierer (im Detail einen Ameisenalgorithmus).

Vereinfachter Ablauf

Vereinfacht passiert Folgendes:

In jeder Iteration werden eine Menge von Lösungen basierend auf den Planungsgrundsätzen und einer Wahrscheinlichkeitsfunktion für jede Leitung 'gewürfelt'. Wie viele Lösungen erzeugt werden, kann mit dem Parameter NumberOfAnts definiert werden.

Diese Lösungen werden untersucht und anhand ihrer Kosten bewertet, wobei Probleme in der Lastflussrechnung mit Strafkosten belegt werden.

Die besten Lösungen werden genommen, um die Wahrscheinlichkeitsfunktionen für die folgenden Iterationen anzupassen. Die in den besten Ergebnissen enthaltenen Leitungen werden wahrscheinlicher, die restlichen Leitungen unwahrscheinlicher. Der Algorithmus 'lernt' damit gute Lösungen für das Netz zu finden. D.H. Lösungen die sich an die Planungs- und Betriebsgrundsätze halten, möglichst günstig sind (im Rahmen der Kostenfunktion) und nicht die Strom und Spannungslimitierungen verletzen.