Une méthode d'optimisation non linéaire en deux phases pour le routage et le dimensionnement des systèmes de chauffage urbain

Cet article présente une méthode pour trouver la topologie optimale, le dimensionnement des tuyaux et les paramètres opérationnels d'un système de chauffage urbain en tenant compte d'un point de conception. Les coûts élevés actuels des systèmes de chauffage urbain fixent des limites concernant la densité de demande de chaleur minimale requise pour des expansions économiques du réseau. Un routage optimisé avec un dimensionnement idéal des tuyaux et des paramètres d'exploitation optimaux offre un potentiel de réduction des coûts. Par conséquent, cet article introduit une nouvelle méthode en deux phases pour la planification de l'expansion des réseaux de chauffage urbain. Cette méthode consiste en des optimisations successives, commençant par une programmation linéaire mixte-integer suivie d'une optimisation non linéaire. Lors de la programmation linéaire mixte-integer, le système de chauffage urbain est optimisé avec des diamètres continus, et les dépendances non linéaires de pression et de température doivent être linéarisées. La topologie résultante et les diamètres continus sont ensuite remis à une programmation quadratique séquentielle non linéaire éparse. Les diamètres continus sont discrétisés en utilisant une stratégie de continuation numérique qui force progressivement les variables de diamètre continu en choix de diamètres discrets. Comme preuve de concept, le système de chauffage urbain pour une petite ville de 400 consommateurs est optimisé et analysé. L'optimisation en deux phases est effectuée en 251,68 secondes, et dans la plupart des cas, des diamètres discrets ou presque discrets sont atteints dans une optimisation continue non linéaire.