Les réseaux thermiques, qui font partie des micro-réseaux multi-énergies de chaleur et d'électricité, peuvent être confrontés à des problèmes de capacité, de production et de distribution, en raison de l'augmentation de la demande demandée ou de la capacité sous-utilisée, qui est dimensionnée pour les heures de pointe. Les problèmes de sous-capacité peuvent être résolus avec l'expansion de la capacité de production et de pipeline, ce qui entraîne des coûts d'investissement considérables et des coûts de maintenance supplémentaires. En cas de surcapacité, une meilleure utilisation des actifs existants peut générer des revenus supplémentaires et augmenter l'efficacité énergétique globale du micro-réseau multi-énergie. Dans le secteur de l'électricité, il est envisagé d'interconnecter les micro-réseaux via le réseau du système de distribution, car les micro-réseaux peuvent fonctionner à la fois en mode îlot et en mode connecté au réseau. Dans ce travail, de manière similaire, nous proposons l'interconnexion de réseaux thermiques adjacents permettant un échange direct de chaleur entre eux pour augmenter la flexibilité d'approvisionnement des micro-réseaux, aider à répondre aux pics de demande et réduire les coûts opérationnels. Des exemples de micro-réseaux intégrés de chaleur et d'électricité qui pourraient bénéficier d'interconnexions thermiques sont les parcs industriels, les campus universitaires, les hôpitaux et même les complexes résidentiels avec un générateur de chaleur partagé. Cet article présente un modèle de marché pour le transfert de chaleur optimal entre les micro-réseaux de chaleur et d'électricité interconnectés thermiquement. Le modèle résultant est un modèle de programmation quadratique convexe qui permet de dériver des prix de transfert de chaleur qui garantissent un équilibre concurrentiel. En outre, nous avons effectué des tests numériques pour explorer l'impact de la topologie de connexion, de la capacité de transfert d'énergie thermique et de l'efficacité de l'interconnexion sur l'énergie transférée et les prix.

Las redes térmicas, parte de las microrredes multienergéticas de calor y energía, pueden enfrentar problemas de capacidad, generación y distribución, ya sea por el aumento de la demanda solicitada o por la capacidad infrautilizada, que está dimensionada para las horas pico. Los problemas de falta de capacidad pueden abordarse con la expansión de la capacidad de generación y tuberías, lo que resulta en costos de capital considerables y costos de mantenimiento adicionales. En el caso de un exceso de capacidad, un mejor uso de los activos existentes puede generar más ingresos y aumentar la eficiencia energética general de la microrred multienergética. En el sector eléctrico, se está considerando la interconexión de microrredes a través de la red del sistema de distribución, ya que las microrredes pueden operar tanto en modo aislado como conectado a la red. En este trabajo, de manera similar, proponemos la interconexión de redes térmicas adyacentes que permitan el comercio directo de calor entre ellas para aumentar la flexibilidad de suministro de las microrredes, ayudar a satisfacer los picos de demanda y reducir los costos operativos. Ejemplos de microrredes integradas de calor y energía que podrían beneficiarse de las interconexiones térmicas son parques industriales, campus universitarios, hospitales e incluso complejos residenciales con un generador de calor compartido. Este documento presenta un modelo de mercado para la transferencia de calor óptima entre microrredes de calor y energía interconectadas térmicamente. El modelo resultante es un modelo de programación cuadrática convexa que permite la derivación de precios de transferencia de calor que garantizan un equilibrio competitivo. Además, realizamos pruebas numéricas para explorar el impacto de la topología de conexión, la capacidad de transferencia de energía térmica y la eficiencia de interconexión en la energía transferida y los precios.

Thermal networks, part of heat-and-power multi-energy microgrids, may face capacity issues, generation and distribution ones, either due to the increase in the requested demand or capacity underused, which is sized for peak hours. Under-capacity issues may be addressed with generation and pipeline capacity expansion, resulting in considerable capital costs and extra maintenance costs. In the case of over-capacity, better usage of the existing assets may bring further revenues and increase the multi-energy microgrid's overall energy efficiency. In the electricity sector, it is being considered the interconnection of microgrids via the distribution system network, since microgrids can operate in both islanded and network-connected modes. In this work, in a similar fashion, we propose the interconnection of adjacent thermal networks enabling direct heat trading among them to increase the micro-grids' supply flexibility, help meeting demand peaks, and reduce operational costs. Examples of integrated heat-and-power microgrids that could benefit from thermal interconnections are industrial parks, university campuses, hospitals, and even residential complexes with a shared heat generator. This paper presents a market model for the optimal heat transfer between thermally interconnected heat-and-power microgrids. The resulting model is a convex quadratic programming model that enables the derivation of heat transfer prices that guarantee a competitive equilibrium. Furthermore, we performed numerical tests to explore the impact of connection topology, thermal power transfer capacity, and interconnection efficiency on transferred energy and prices.

قد تواجه الشبكات الحرارية، وهي جزء من الشبكات الدقيقة متعددة الطاقة للحرارة والطاقة، مشكلات في السعة، ومشكلات في التوليد والتوزيع، إما بسبب الزيادة في الطلب المطلوب أو السعة غير المستخدمة بشكل كافٍ، والتي يتم تحديد حجمها لساعات الذروة. يمكن معالجة مشكلات نقص السعة من خلال توسيع سعة التوليد وخطوط الأنابيب، مما يؤدي إلى تكاليف رأسمالية كبيرة وتكاليف صيانة إضافية. في حالة الطاقة الفائضة، قد يؤدي الاستخدام الأفضل للأصول الحالية إلى تحقيق المزيد من الإيرادات وزيادة كفاءة الطاقة الإجمالية للشبكة الدقيقة متعددة الطاقة. في قطاع الكهرباء، يتم النظر في الربط البيني للشبكات الصغيرة عبر شبكة نظام التوزيع، حيث يمكن للشبكات الصغيرة أن تعمل في كل من الأوضاع الجزيرية والمتصلة بالشبكة. في هذا العمل، وبطريقة مماثلة، نقترح الربط البيني للشبكات الحرارية المجاورة مما يتيح التداول المباشر للحرارة فيما بينها لزيادة مرونة العرض للشبكات الصغيرة، والمساعدة في تلبية قمم الطلب، وتقليل التكاليف التشغيلية. ومن الأمثلة على الشبكات الدقيقة المتكاملة للحرارة والطاقة التي يمكن أن تستفيد من الترابطات الحرارية المجمعات الصناعية والحرم الجامعي والمستشفيات وحتى المجمعات السكنية ذات مولد الحرارة المشترك. تقدم هذه الورقة نموذج سوق لنقل الحرارة الأمثل بين الشبكات الدقيقة المترابطة حراريًا للحرارة والطاقة. النموذج الناتج هو نموذج برمجة تربيعي محدب يمكّن من اشتقاق أسعار نقل الحرارة التي تضمن توازنًا تنافسيًا. علاوة على ذلك، أجرينا اختبارات عددية لاستكشاف تأثير طوبولوجيا الاتصال، وقدرة نقل الطاقة الحرارية، وكفاءة التوصيل البيني على الطاقة والأسعار المنقولة.