气体运输与储存的全局优化：凸包特征与松弛

气体运输与储存已成为能源系统中最相关且重要的优化问题之一。该问题本质上包含由于气体物理特性引起的高度非线性和非凸特性，以及由于主动网络元件控制决策引起的离散特性。获得该问题的局部或全局最优解对于系统运营商来说 presents significant mathematical and computational challenges。本文通过在流向上进行析取，将气体运输与储存问题建模为非凸混合整数非线性规划（MINLP）。此外，我们研究由气体物理特性诱导的非凸集，并提出针对非凸MINLP问题的混合整数二次锥规划松弛。 proposed relaxations 基于两种非凸集的凸包表示：首先，我们给出了管道相关非凸集的凸包表示，并证明其为二次锥可表示；其次，我们也给出了压缩机相关非凸集的极点的完整特征，并证明其凸包为幂锥可表示。此外，对于实际应用，我们提出了压缩机相关非凸集的二次锥外近似。为获得（近）全局最优解，我们基于凸包结果开发了一个算法框架。我们通过与文献中各种凸松弛以及最先进的全局求解器进行广泛计算实验进行评估。我们的结果突显了我们凸松弛方法在计算效率和收敛性能方面优于其他方法。此外，我们的方法也始终能够提供（近）全局解，以及高质量的局部求解器warm-starting points。