Sviluppo di un codice di calcolo per l'ottimizzazione di sistemi cogenerativi a più di un grado di libertà

The present dissertation will present a mixed integer linear program (M.I.L.P.) aimed to optimize the yearly scheduling of cogenerative systems with prime mo- vers with more than one degree of freedom. Given the cogenerative systems’ data, the user’s energy demand and the hourly prices of electricity and fuel, the purpose is to determine an operating schedule that minimizes operating costs, also taking into account the income from electricity sold to the grid and from governmental subsidies for cogeneration. In detail, this work will consider the problems due to the linearization of all the cogenerative system components and develop a model capable of managing any kind of cogenerative unit, with one or more operative variables, that produces simultaneously electricity, heat and cold. In order to check errors due to the linearization required by M.I.L.P. and to con- trol their influence on the optimization results, a series of instruments has been built up. This model has been successfully tested on several case studies having prime movers with one, two and three degrees of freedom. The computational results are discussed in terms of the solutions, the linearization accuracy and the computational timing.

Questa tesi presenterà un modello matematico lineare misto intero (M.I.L.P.) per l’ottimizzazione della gestione annuale di impianti cogenerativi con componenti a più di un grado di libertà. L’obiettivo è, forniti i dati sull’impianto, la richiesta energetica dell’utenza e il costo ora per ora dell’energia elettrica e dei combusti- bili impiegati, trovare la migliore programmazione che permetta di minimizzare i costi di esercizio tenendo conto anche dei ricavi derivanti dalla vendita di energia elettrica e dalle incentivazioni per la cogenerazione. Nel dettaglio questo lavoro tratterà dei problemi legati alla linearizzazione di tutti i componenti dell’impian- to, sviluppando un modello in grado di gestire qualsiasi unità che abbia una o più variabili operative e fornisca, anche contemporaneamente, elettricità, calore a varie temperature ed energia frigorifera. Sono stati inoltre sviluppati strumenti utili per il controllo dell’errore delle linearizzazioni necessarie al M.I.L.P. e l’ef- fetto di questo sul risultato dell’ottimizzazione, calcolando il margine d’incertezza della soluzione fornita dal calcolatore. Il modello è stato testato con successo su vari casi studio basati su impianti oggi attivi, composti da macchine cogenerative a uno, due e tre gradi di libertà. I risultati ottenuti sono riportati in termini di qualità della soluzione, accuratezza della linearizzazione e tempo di calcolo.Il modello è stato testato con successo su vari casi studio basati su impianti oggi attivi, composti da macchine cogenerative a uno, due e tre gradi di libertà. I risultati ottenuti sono riportati in termini di qualità della soluzione, accuratezza della linearizzazione e tempo di calcolo.