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Theses Year : 2017

Modeling and Optimization of Biomass Supply Chains for Several Bio-refineries

Modélisation et optimisation de l’approvisionnement en biomasse de plusieurs bio-raffineries

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Abstract

Biomass can play a crucial role as one of the main sources of renewable energies. As logistics holds a significant share of biomass cost, efficient biomass supply chains must be designed to provide bio-refineries with adequate quantities of biomass at reasonable prices and appropriate times. This thesis focuses on modeling and optimization of multi-biomass supply chains for several bio-refineries. A data model is developed to list, analyze and structure the set of required data, in a logical way. The result is a set of tables that can be loaded into mathematical models for solving optimization problems. Then, a multi-period mixed integer linear programming model is proposed to optimize a multi-biomass supply chains for several bio-refineries, at the tactical and strategic level. Refineries can be already placed or located by the model. The aim is to minimize the total costs, including biomass production, storage, handling, refineries setup and transportation costs, while satisfying the demand of refineries in each period. Additionally, a multi-objective model is developed to optimize simultaneously the economic and environmental performance of biomass supply chains. The model is solved by using the ε-constraint method. Furthermore, large-scale tests on real data for two regions of France (Picardie & Champagne-Ardenne) are prepared to evaluate the proposed models. Finally, two-phase approaches are proposed to solve large-scale instances in reasonable running times, while evaluating the loss of optimality compared to the exact model
La biomasse peut jouer un rôle crucial comme source d'énergie renouvelable. La logistique représentant une part importante du coût, des chaînes d'approvisionnement efficaces doivent être conçues pour fournir aux bio-raffineries les quantités demandées, à des prix raisonnables et à des moments adéquats. Cette thèse porte sur la modélisation et l'optimisation de chaînes logistiques de biomasse pour plusieurs raffineries. Un modèle de données est élaboré pour structurer les informations nécessaires à une base de données alimentant les modèles mathématiques. Ensuite, un modèle linéaire multi-période à variables mixtes est proposé pour optimiser au niveau tactique et stratégique une chaîne logistique multi-biomasse. Les emplacements des raffineries peuvent être prédéfinis ou déterminés par le modèle. L'objectif est de minimiser un coût total incluant la production de biomasse, le stockage, la manutention, la création des raffineries et le transport, tout en satisfaisant les besoins des raffineries dans chaque période. Une version multi-objective est développée pour optimiser simultanément des critères économiques et environnementaux. Elle est résolue par une méthode de type ε-contrainte. Des grandes instances avec des données réelles pour deux régions de France (Picardie et Champagne Ardenne) sont préparées pour évaluer des modèles proposés. Enfin, des approches en deux phases sont appliquées pour résoudre les grands cas en un temps raisonnable, tout en évaluant l’écart à l’optimum fourni par la méthode exacte
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tel-02966007 , version 1 (13-10-2020)

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  • HAL Id : tel-02966007 , version 1

Cite

Nasim Zandi Atashbar. Modeling and Optimization of Biomass Supply Chains for Several Bio-refineries. Operations Research [cs.RO]. Université de Technologie de Troyes, 2017. English. ⟨NNT : 2017TROY0038⟩. ⟨tel-02966007⟩
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