Formulation and analysis of new heat loss model for the optimization of district heating network

The level of integration with other energy sources is growing for district heating networks, especially thermal prosumers are on the rise. The purpose of this thesis has been to further develop and test a Multi Energy System model for investment and operational optimisation. This latter problem is modelled as a mixed integer linear programming (MILP) and was developed in LEAP. The study introduces a new method for heat loss calculation of the thermal network, which is derived from the real physical phenomenon of losses along the network pipes. A case study was used to investigate the influence of heat losses in the optimization process. The district chosen for the simulation is the University campus of Parma. The optimization results showed a considerable difference from the formulation of the original model regarding the solar heating panels installation, moreover the proposed heat loss model indicate an increase in the interconnection between different parts of the district.

Il livello di integrazione con altre fonti energetiche sta crescendo per le reti di teleriscaldamento, in particolare i prosumer termici sono in aumento. Lo scopo di questa tesi è stato quello di sviluppare e testare ulteriormente un modello di Multi-Energy System che ottimizza gli investimente e le scelte operative. Quest'ultimo problema è modellato come una programmazione lineare intera mista (MILP) ed è stato sviluppato al LEAP. Lo studio introduce un nuovo metodo per il calcolo delle perdite di calore della rete termica, che deriva dal reale fenomeno fisico delle perdite lungo le tubazioni della rete. È stato utilizzato un caso studio per osservare l'influenza delle perdite di calore nel processo di ottimizzazione. Il distretto scelto per la simulazione è il campus universitario di Parma. I risultati dell'ottimizzazione hanno mostrato una notevole differenza rispetto alla formulazione del modello originale per quanto riguarda l'installazione dei pannelli solari termici; inoltre il modello di perdita di calore proposto indica un aumento dell'interconnessione tra le diverse parti del distretto.