Holly, Stefanie Isabel (2024) Dynamic communication topologies for distributed energy system optimization heuristics. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

In energy systems, distributed control and optimization systems represent a way to handle the new scalability requirements arising from the large number of energy sources and the increased complexity caused by distributed information, increasing uncertainties, and real-time requirements. Optimization problems in these systems can be solved by distributed optimization heuristics that operate on a peer-to-peer basis and thus require information exchange between multiple distributed solvers. The communication topology is an overlay that defines the direct information exchange and thus strongly influences the information propagation in the system, thereby affecting the optimization performance in terms of solution quality, computational effort and communication overhead. This thesis presents a method for modeling communication topologies that can adapt the degree of connectivity at runtime, and relates the performance of different topology variants to the characteristics of the distributed optimization problems - also determined in a distributed manner - thus allowing problem specific selection of suitable communication topology variants.

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Dynamische Kommunikationstopologien für verteilte Optimierungsheuristiken in Energiesystemen

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Verteilte Steuerungs- und Optimierungssysteme ermöglichen den Umgang mit der erhöhten Komplexität und dem Bedarf an Skalierbarkeit in Energiesystemen, die sich aus der großen Anzahl von Energieerzeugern, verteilten Informationen, zunehmenden Unsicherheiten und Echtzeitanforderungen ergeben. Optimierungsprobleme in diesen Systemen können durch verteilte Optimierungsheuristiken gelöst werden, die auf einer Peer-to-Peer-Basis arbeiten. Die Kommunikationstopologie (KT) ist ein Overlay, das den direkten Informationsaustausch zwischen Peers definiert. Sie hat einen starken Einfluss auf die Informationsausbreitung im System, was sich wiederum auf die Optimierungsleistung hinsichtlich Lösungsqualität, Rechen- und Kommunikationsaufwand auswirkt. In dieser Arbeit wird eine Methode zur Modellierung von KTs vorgestellt, die eine Anpassung der KT zur Laufzeit beschreibt. Die Performance verschiedener Topologievarianten wird mit den ebenfalls verteilt ermittelten Eigenschaften der Optimierungsprobleme in Beziehung gesetzt und ermöglicht so eine problemspezifische Auswahl geeigneter Kommunikationstopologievarianten.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	distributed optimization, multi-agent systems, communication topologies, hyperparameter control, fitness landscape analysis
Subjects:	Generalities, computers, information > Computer science, internet
Divisions:	School of Computing Science, Business Administration, Economics and Law > Department of Computing Science
Date Deposited:	02 Jan 2024 10:58
Last Modified:	02 Jan 2024 10:58
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/5934
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-60159
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