Väitös systeemi- ja operaatiotutkimuksen alalta, DI Olli Herrala

Väitöskirjan nimi: Mixed-integer formulations for large-scale energy-environmental optimization

Tohtoriopiskelija: Olli Herrala
Vastaväittäjä: apulaisprofessori Giovanni Pantuso, University of Copenhagen, Tanska
Kustos: professori Fabricio Oliveira, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Viimeisen vuosikymmenen aikana ilmastonmuutoksen vaikutukset ovat näkyneet voimakkaammin ja useammin kuin aikaisemmin, ja on yhä selvempää, että ilmastonmuutoksen vastaiset toimet ovat tarpeen. Aiheeseen liittyy kuitenkin merkittäviä epävarmuustekijöitä, jotka vaikeuttavat tehokkaiden toimenpiteiden määrittelyä. 

Päätöksentekoa epävarmuuden vallitessa on tutkittu laajalti viimeisten 70 vuoden aikana, mutta valtaosa tutkimuksesta olettaa epävarmuuksien olevan riippumattomia tehdyistä päätöksistä. Tämä ei kuitenkaan päde esimerkiksi ilmastonmuutoksen vastaisten teknologioiden, kuten hiilen talteenoton ja varastoinnin kehittämisessä, jossa suuremmat investoinnit madaltavat tulevien kustannusten odotusarvoa. Tämä väitöskirja paikkaa tätä tutkimusaukkoa esittelemällä ratkaisumenetelmiä ongelmiin, joissa joko todennäköisyydet tai informaatiorakenne riippuvat aiemmista päätöksistä.

Tässä väitöskirjassa tutkitaan myös hierarkkista päätöksentekoasetelmaa, jossa kansainvälinen päättäjä haluaa leikata sähköntuotannon päästöjä hiiliveron avulla laskematta kuitenkaan merkittävästi sähköntuotantoa (johtaen edelleen hintojen nousuun). Ongelmassa pitää kuitenkin huomioida myös verkkoyhtiöt ja sähköntuottajat, joilla kullakin on omat tavoitteensa. Näiden pelaajien väliset vuorovaikutukset johtavat monimutkaiseen ongelmaan, jossa hiiliverolla voi olla odottamattomia seurauksia kuten tuotannon siirtyminen maasta toiseen tai yksinkertaisesti hintojen nousu.

Tässä väitöskirjassa esitellyt menetelmät mahdollistavat päätösriippuvaisen epävarmuuden ja hierarkkisten päätösprosessien vaikutusten mallintamisen ja ennakoinnin. Ratkaisumenetelmät perustuvat sekalukuoptimointiin, hyödyntäen alan valtavia kehitysaskeleita viimeisten 20 vuoden aikana. Esimerkkeinä käytetyt tapaustutkimukset esittelevät menetelmien kykyä mallintaa monimutkaisia päätösprosesseja ja tukea päätöksentekoa.

Avainsanat: sekalukuoptimointi, ilmastonmuutoksen hillintä

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/ 

Yhteystiedot:

Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/52 

Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopas