Offre de thèse
Modélisation et gestion optimale des systèmes énergétiques couplés électricité–chaleur pour les quartiers à énergie positive
Date limite de candidature
30-11-2026
Date de début de contrat
01-01-2027
Directeur de thèse
JAMSHIDPOUR EHSAN
Encadrement
La thèse sera réalisée au laboratoire GREEN de l'Université de Lorraine, sous la direction du Pr Ehsan Jamshidpour, en collaboration avec le Pr Benjamin Remy du laboratoire LEMTA. L'encadrement associera des compétences en génie électrique, en gestion énergétique et en modélisation des systèmes thermiques. Des échanges réguliers avec les encadrants permettront de suivre l'avancement des travaux, de discuter les résultats et de définir les étapes suivantes. Des réunions communes avec les partenaires du projet CouPED seront organisées selon les besoins. Le doctorant ou la doctorante participera aux activités scientifiques des équipes concernées et suivra les formations proposées par l'école doctorale. Le suivi doctoral s'appuiera également sur le comité de suivi individuel, selon les modalités de l'établissement.
Type de contrat
école doctorale
équipe
contexte
La transition énergétique urbaine nécessite de coordonner la production locale d'électricité renouvelable, les ressources thermiques et les besoins des bâtiments. Leur couplage offre des possibilités de flexibilité et de réduction du recours aux énergies fossiles, mais soulève des difficultés liées aux différentes dynamiques des équipements, aux contraintes des réseaux et aux incertitudes de production et de consommation. Un dimensionnement fondé uniquement sur des bilans annuels ne permet pas de représenter ces interactions ni de garantir la pertinence des stratégies d'exploitation. Il est donc nécessaire d'articuler les décisions d'investissement et de gestion opérationnelle, tout en intégrant les performances environnementales et les conditions économiques de valorisation de l'énergie. Dans CouPED, le cas français de Vandœuvre-lès-Nancy permettra d'étudier ces questions pour des ressources associant photovoltaïque, valorisation énergétique des biodéchets et micro-cogénération.spécialité
Génie Electriquelaboratoire
GREEN - Groupe de Recherche en Energie Electrique de Nancy
Mots clés
Systèmes multi-énergies, Couplage électricité–chaleur, Quartiers à énergie positive, Gestion énergétique optimale, Optimisation sous incertitudes, Évaluation technico-économique
Détail de l'offre
Cette thèse s'inscrit dans le projet européen CouPED et porte sur la modélisation et la gestion optimale des systèmes énergétiques couplés électricité–chaleur pour les quartiers à énergie positive. Le cas d'étude français, situé à Vandœuvre-lès-Nancy, associe production photovoltaïque, valorisation énergétique des biodéchets et micro-cogénération.
L'objectif est d'optimiser conjointement le dimensionnement des équipements et leur exploitation afin de réduire les coûts, les émissions et le recours aux énergies fossiles, tout en satisfaisant les besoins locaux. Un modèle intégré représentera les interactions entre les ressources, les réseaux électriques et thermiques et la demande. Des solutions de stockage pourront être étudiées selon leur pertinence.
Des méthodes d'optimisation stochastique ou robuste seront développées pour tenir compte des incertitudes sur la production renouvelable, la demande et les prix de l'énergie. L'influence des modalités de valorisation de l'électricité et de la chaleur sera également analysée.
Les méthodes seront évaluées à partir des données du cas français, en collaboration avec le LEMTA et les partenaires de CouPED. Les résultats contribueront aux outils de simulation et d'aide à la décision du projet, et leur transférabilité sera examinée sur d'autres cas d'étude.
Keywords
Multi-energy systems, Electricity–heat coupling, Positive energy districts, Optimal energy management, Optimisation under uncertainty, Techno-economic assessment
Subject details
This PhD is part of the European CouPED project and focuses on modelling and optimal management of coupled electricity–heat energy systems for positive energy districts. The French case study, located in Vandœuvre-lès-Nancy, combines photovoltaic generation, energy recovery from biowaste and micro-cogeneration. The objective is to jointly optimise equipment sizing and operation to reduce costs, emissions and reliance on fossil fuels while meeting local demand. An integrated model will represent interactions between energy resources, electricity and heating networks, and demand. Storage solutions may be investigated where relevant. Stochastic or robust optimisation methods will be developed to account for uncertainties in renewable generation, demand and energy prices. The influence of electricity and heat remuneration arrangements will also be assessed. The methods will be evaluated using data from the French case study, in collaboration with LEMTA and the CouPED partners. The findings will contribute to the project's simulation and decision-support tools, and their transferability will be examined through comparisons with other case studies.
Profil du candidat
Le candidat ou la candidate devra être titulaire d'un master ou d'un diplôme d'ingénieur en génie électrique, énergétique, automatique ou dans un domaine proche.
Des compétences en modélisation des systèmes énergétiques, en optimisation et en programmation scientifique, notamment sous Python ou MATLAB, sont souhaitées. Des connaissances en énergies renouvelables, en systèmes thermiques ou en analyse technico-économique constitueront un atout.
Un intérêt pour les systèmes multi-énergies et la transition énergétique urbaine est attendu, ainsi que de la rigueur, de l'autonomie et une aptitude au travail en équipe dans un environnement interdisciplinaire et international. Une bonne maîtrise de l'anglais scientifique, à l'écrit comme à l'oral, est nécessaire.
Candidate profile
Applicants must hold a Master's degree or an engineering degree in electrical engineering, energy engineering, control engineering or a closely related field.
Skills in energy system modelling, optimisation and scientific programming, particularly in Python or MATLAB, are desirable. Knowledge of renewable energy, thermal systems or techno-economic analysis would be an asset.
Applicants should demonstrate an interest in multi-energy systems and urban energy transition, scientific rigour, autonomy and the ability to work collaboratively in an interdisciplinary and international environment. Good written and spoken scientific English is required.
Référence biblio
[1] Sassenou, L. N., Olivieri, L., & Olivieri, F. (2024). Challenges for positive energy districts deployment: A systematic review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 191, 114152.
[2] Wang, G., Gilmont, O., & Blondeau, J. (2025). Pathways to Positive Energy Districts: A Comprehensive Techno-Economic and Environmental Analysis Using Multi-Objective Optimization. Energies, 18(5), 1134.
[3] Lu, X., Fan, X., Lu, S., Bu, S., & Xia, S. (2024). An operation model for integrated electricity and heat systems emphasizing modeling of both networks and uncertainties. Applied Energy, 370, 123595.
[4] Zhou, Y., Ge, J., Li, X., et al. (2024). Bi-level distributionally robust optimization model for low-carbon planning of integrated electricity and heat systems. Energy, 302, 131777.