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排序：

Convex Nonlinear and Integer Programming Approaches for Distributionally Robust Optimization of Complex Systems

Convex Nonlinear and Integer Programming Approaches for Dist...

引用

作者： Zhang, Yiling University of Michigan

学位级别：Ph.D.

The primary focus of the dissertation is to develop distributionally robust optimization (DRO) models and related solution approaches for decision making in energy and healthcare service systems with uncertainties, which often involves nonlinear constraints and discrete decision variables. Without assuming specific distributions, DRO techniques solve for solutions against the worst-case distribution of system uncertainties. In the DRO framework, we consider both risk-neutral (e.g., expectation) and risk-averse (e.g., chance constraint and Conditional Value-at-Risk (CVaR)) measures. The aim is twofold: i) developing efficient solution algorithms for DRO models with integer and/or binary variables, sometimes nonlinear structures and ii) revealing managerial insights of DRO models for specific applications. We mainly focus on DRO models of power system operations, appointment scheduling, and resource allocation in healthcare. Specifically, we first study stochastic optimal power flow (OPF), where (uncertain) renewable integration and load control are implemented to balance supply and (uncertain) demand in power grids. We propose a chance-constrained OPF (CC-OPF) model and investigate its DRO variant which is reformulated as a semidefinite programming (SDP) problem. We compare the DRO model with two benchmark models, in the IEEE 9-bus, 39-bus, and 118-bus systems with different flow congestion levels. The DRO approach yields a higher probability of satisfying the chance constraints and shorter solution time. It also better utilizes reserves at both generators and loads when the system has congested flows. Then we consider appointment scheduling under random service durations with given (fixed) appointment arrival order. We propose a DRO formulation and derive a conservative SDP reformulation. Furthermore, we study a scheduling variant under random no-shows of appointments and derive tractable reformulations for certain beliefs of no-show patterns. One preceding problem

关键词： Optimization under Uncertainty Nonlinear Programming Integer Programming chance-constrained binary programs Optimal Power Flow Appointment Scheduling Thesis

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