Developing a method for estimating the computational resources required for optimising energy supply system models when using different software tools through a framework for input data harmonisation
Creators: name: Jessen, Andreas
Publisher: name: TUHH Universitätsbibliothek
Year: 2023
Subjects: subject: Tessif
subject: Energy System Analysis
subject: Open Source Software
subject: Computational Resources
subject: Modelling and simulation
subject: constraints
classificationCode: 600
subject: Technik

description: Diese Arbeit beschreibt und zeigt Ergebnisse einer Methode zum Vergleich der Rechenressourcen, die von verschiedenen Modellierungswerkzeugen zur Optimierung von Energiesystemmodellen benötigt werden. Die Methode stützt sich auf eine Software namens Tessif, ein Framework, das die Dateneingabe und -ausgabe mehrerer FOSS Energiesystemmodellierungswerkzeuge vereinheitlicht. In Tessif werden mehrere Energiesystemmodelle erstellt, die dann in jedes der untersuchten Modellierungswerkzeuge (Calliope, Fine, Oemof und Pypsa) transformiert und optimiert werden. Die dabei verstrichene Zeit und der Speicherverbrauch werden gemessen. Darüber hinaus wird die Anzahl der Constraints aufgezeichnet, die von den Modellierungswerkzeugen verwendet werden, um die Modelle zu beschreiben. Die Anzahl der Constraints kann zur Bewertung der Komplexität eines Modells herangezogen werden und wird in dieser Arbeit verwendet, um die Ergebnisse verschiedener Energiesystemmodelle miteinander vergleichen zu können. Die Messungen zeigen, dass mit Ausnahme von Calliope der Ressourcenverbrauch für die untersuchten Modellierungswerkzeuge linear skaliert und auf einem relativ ähnlichen Niveau liegt. Sowohl der Speicherverbrauch von Calliope als auch die benötigte Zeit sind deutlich höher. Die Messungen zeigen ferner, dass der Unterschied in der Ressourcennutzung direkt mit dem Unterschied in der Anzahl der Constraints korreliert, mit Ausnahme des Speicherverbrauchs von Calliope, der quadratisch ansteigt, während die entsprechende Anzahl von Constraints nur linear zunimmt.
description: This thesis describes and shows results of a method for comparing the computational resources required by different modelling tools to optimise energy system models. The method relies on a software called Tessif, a framework that unifies the data input and output of multiple Free and Open Source Software (FOSS) energy system modelling tools. Multiple energy system models are created in tessif through which they are then transformed to and optimised with each of the investigated modelling tools, which are Calliope, Fine, Oemof and Pypsa. The time elapsed while doing this and the memory usage are measured. Additionally the number of constraints that are used by the modelling tools to describe the models are recorded. The number of constraints can be used to assess the complexity of a model and is used in this thesis to allow the comparison of results of different energy system models. The measurements show that with the exception of Calliope the resource usage for the investigated modelling tools scales linearly and is on a relatively similar level. Both Calliope’s memory usage and the required time are significantly higher. The measurements further show that the difference in resource usage directly correlates with the difference in the number of constraints with the exception of Calliope’s memory usage which increases quadratically while the corresponding number of constraints only increases linearly.