CE05 - Une énergie durable, propre, sûre et efficace

Viabilité économique du futur système énergétique européen hautement renouvelable – EcoREES

Résumé de soumission

Le secteur énergétique européen subit une transition majeure vers un système à zéro émissions. Selon l'Agence Internationale de l'Energie, pour limiter l'augmentation de la température mondiale à 1,75°C d'ici 2100, le secteur de l'énergie doit atteindre la neutralité carbone d'ici 2060. Cela n'est réalisable que par le déploiement massif d'énergies renouvelables à l'échelle non compatible avec les marchés d’électricité, la structure du réseau et les niveaux de subvention actuels. D'une part, ce déploiement imposera une charge excessive aux budgets des Etats. D'autre part, le coût marginal quasi nul de l'électricité renouvelable fera baisser les prix de l'électricité, poussant les producteurs conventionnels indispensables à la stabilité du système hors du marché.

Dans le même temps, de nouveaux mécanismes de marché sont introduits en Europe pour garantir la sécurité des réseaux dans des conditions de pénétration accrue des énergies renouvelables et de multiplication de nouveaux usages de l'électricité. Ces nouvelles opportunités créent des effets feedback sur les prix affectant les modèles économiques des agents, la sécurité du réseau et la pénétration renouvelable.

Dans ce contexte, le projet EcoREES est un partenariat pluridisciplinaire associant économistes, mathématiciens appliqués, statisticiens et ingénieurs de recherche. Le consortium comprend le Centre de recherche en économie et statistiques de l'ENSAE (CREST), le Laboratoire d'économie de Dauphine (LEDa), le Centre de mathématiques appliquées de l'Ecole Polytechnique (CMAP), le Laboratoire de Signaux et Systèmes de Centrale-Supélec (L2S) et le département OSIRIS de l’EDF. Notre objectif est de construire des modèles de la théorie des jeux pour simuler les futurs marchés de l’électricité; utiliser ces modèles pour comprendre l'effet de la structure du marché et des subventions sur le comportement des agents; et trouver les mécanismes de marché et les politiques optimales du régulateur réalisant des objectifs spécifiques en termes d'émissions CO2, de pénétration des énergies renouvelables et de stabilité du réseau dans le futur système énergétique européen hautement renouvelable.

À cette fin, nous (i) évaluerons les modèles économiques et déterminerons les stratégies des agents dans le nouvel environnement multi-marchés; (ii) chercherons à comprendre la formation des prix résultant d'interactions entre agents; (iii) validerons les prévisions du modèle par une analyse empirique des marchés; (iv) construirons les premières composantes d'un cadre intégré pour simuler les prix et la production d'énergie en fonction de la structure des marchés et des subventions. Contrairement aux modèles d’agents basés sur des simulations à grande échelle du système économique, nous adopterons le cadre semi-analytique de jeux à champ moyen, suffisamment complexe pour permettre des interactions réalistes entre agents, mais suffisamment souple pour permettre une analyse mathématique du modèle et les calculs rapides.

Les principales innovations du projet proposé sont les suivantes: (i) Prise en compte de la très grande dimension des problèmes d'optimisation du secteur de l'énergie (prévisions probabilistes, marchés multiples), notamment par le biais de machine learning; (ii) Approche intégrée liant les scénarios de prix de l'électricité, de pénétration renouvelable et d'émissions de CO2 aux stratégies opérationnelles et aux décisions d'entrée / sortie des agents par le biais des modèles de la théorie des jeux prenant en compte les interactions entre les joueurs; (iii) Approche systématique pour définir la conception optimale des subventions / des marchés via des modèles principal-agent et (iv) Étude économétrique de l'effet des subventions / structures de marché existantes sur la dynamique du secteur de l’énergie.

Les résultats du projet seront diffusés aux acteurs du secteur de l'énergie et aux décideurs par le biais de documents d'orientation et d'ateliers spécialisés.

Coordination du projet

Peter Tankov (Centre de Recherche en Economie et Stastistique - CREST)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CRAN Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN)
CNRS - CREST Centre de Recherche en Economie et Stastistique - CREST
LEDA LABORATOIRE D'ECONOMIE DE DAUPHINE
ELECTRICITE DE FRANCE
CMAP Centre de mathématiques appliquées

Aide de l'ANR 399 957 euros
Début et durée du projet scientifique : novembre 2019 - 48 Mois

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