2015 RAPPORT D'ACTIVITÉS - CHAIRE EUROPEAN ELECTRICITY MARKETS
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CHAIRE EUROPEAN RAPPORT
ELECTRICITY MARKETS D’ACTIVITÉS
Fondation Paris-Dauphine 2015
CHAIRE DE RECHERCHE SOUTENUE PAR
TABLE DES
MATIÈRES
LES CHIFFRES-CLÉS DE LA CEEM PRODUCTION SCIENTIFIQUE
4 24
I- Working papers
LE MOT DU DIRECTEUR 24
SCIENTIFIQUE DE LA CEEM
II- Publications dans des revues
5 spécialisées de l’Énergie
28
LA CEEM EN BREF
ÉVÈNEMENTS
8 30
I- Conférences scientifiques
PRÉSENTATION DES 30
PRINCIPALES DÉCISIONS
DE LA CEEM II- Séminaires de recherche internes
36
11
III- Séminaires de recherches en
I- Comité de pilotage Économie de l’Énergie de Paris-
11 Sciences-Lettres
38
II- Conseil scientifique
14 IV- Agenda CEEM - 2016
48
III- Comité de validation
et politique des droits d’auteur
15 PLUS D’INFORMATIONS
SUR LA CEEM
RECHERCHE 50
16
I- Thèses ANNEXE
16
II- Assistanat de recherche
52
22
LES
CHIFFRES-CLÉS
DE LA CEEM
Les chiffres-clés du bilan de la Chaire
European Electricity Markets (CEEM)
traduisent la structure et le niveau de
ses activités.
7 2
Conférences Séminaires de
scientifiques recherche internes
9
Séminaires de recherche
en économie de l’énergie
de Paris-Sciences-Lettres
6 7
Publications dans Working
des revues Papers
spécialisées de
l’énergie
4
LE MOT DU
DIRECTEUR
SCIENTIFIQUE
DE LA CEEM
La Chaire European Electricity Markets grand nombre de travaux de recherche,
(CEEM) se consacre depuis sa création y compris au sein de la CEEM. Depuis
à l’observation attentive des marchés début 2015, la CEEM a ainsi favorisé le
européens de l’électricité. Les forces en passage du travail de diagnostic à la
présence y sont actuellement soumises formulation de propositions pour une
à un effet de ciseaux, avec une demande réorganisation des marchés électriques
qui stagne, d’un côté et, en face, une européens porteuse d’équilibres plus
offre que viennent grossir des quantités sains.
massives d’électricité d’origines éolienne
et photovoltaïque à coût variable nul à Une grande conférence internationale
court terme. Comme sur tous les marchés sur le sujet, intitulée « Elements of a new
libres et concurrentiels, où les cours, target model for european electricity
donc, s’alignent sur le coût variable de la markets : towards a sustainable division
technologie marginale, ce déséquilibre of labour between regulation and
offre-demande se traduit par une baisse market coordination », a ainsi eu lieu
des prix, sans référence au coût total ou à l’Université Paris-Dauphine en juillet
au coût d’investissement. 2015. Contrairement aux attentes, la
conférence, qui présentait les travaux
Les technologies thermiques, le d’une trentaine de chercheurs de haut
nucléaire, le charbon ou le gaz subissent niveau, n’a pas tranché la question de
alors le double choc d’une réduction de savoir si le modèle actuel, structuré
leurs facteurs de charge et une baisse autour des marchés de type energy-only,
de leur recette moyenne par MWh. Un était encore récupérable, moyennant
retrait des capacités programmables quelques ajustements, ou bien si l’on ne
ne peut pourtant que constituer une pouvait désormais faire l’économie d’une
ultima ratio, car le système électrique transition vers un nouveau target model.
dépend d’elles pour assurer la sécurité
des approvisionnements aux moments Malgré tout, trois priorités de réflexion
où éolien et solaire ne produisent plus. ont émergé des conclusions de cette
Face à l’arrêt de l’investissement et à conférence, ainsi que d’autres travaux
l’incertitude qui plane sur les capacités de recherche, en cours ou récemment
installées, les observateurs des marchés publiés, qui semblent incontournables
européens de l’électricité s’accordent pour élaborer des solutions dans le cadre
sur le fait que la situation actuelle est d’une réforme des marchés électriques
difficilement soutenable. européens :
Si le constat général est partagé, le 1. Le principe de la fourniture de flexibilité
poids des différents facteurs et leur dans le marché actuel, pour mieux gérer
articulation font encore l’objet d’un la variabilité de l’éolien et du solaire
5
LE MOT DU DIRECTEUR SCIENTIFIQUE DE LA CEEM
photovoltaïque (PV), et rémunérer ont tendance à peser sur les prix. Ce sont
la fourniture d’énergie aux heures de d’ailleurs les énergies à basse teneur
pointe et en temps de rareté. Cette en carbone, à savoir renouvelables,
flexibilité est un bien complexe qui se hydroélectricité ou nucléaire, qui sont
décline en différentes échelles d’énergie, à long terme, du fait de leur intensité
de puissance, de temps de réaction, de capitalistique, les plus pénalisées par
cycles de répétition ou encore d’effets cette situation. La réponse consiste
de rebond. La fourniture de flexibilité à mettre en place des systèmes de
est assurée par différentes sources : rémunérations garanties pour des
la production électrique, le stockage, périodes longues. Les tarifs de rachat
différentes formes d’effacement accomplissent déjà cette fonction, de
volontaire ou la demand response manière sélective. La généralisation de
(DR), ou bien encore les échanges tarifs électriques garantis pour toute
transfrontaliers et la gestion des technologie bas carbone, contracts
réseaux. Différentes mesures incitatives for difference, ou contrats d’achat à
sont disponibles pour les solliciter, parmi long terme, devrait renforcer cette
lesquelles les mécanismes de capacité, action. Au passage, cela ne signifie pas
qui rémunèrent la mise à disposition l’absence de concurrence. Des enchères
d’énergie à tout moment, notamment descendantes pour des contrats d’achat
dans les épisodes de niveau maximal d’électricité à long terme constitueraient
de demande résiduelle, qui correspond une forme de concurrence « pour » le
à la demande totale diminuée de la marché, plutôt que « dans » le marché.
production renouvelable fatale. On
peut également s’appuyer sur des 3. La perspective d’une réforme
mécanismes complémentaires comme intelligente et créative du marché
les appels d’offre pour une demande européen du carbone. Les marchés
effaçable, la sur-rémunération de la européens de l’électricité et du
production à des moments de rareté carbone subissent des crises jumelées.
ou encore la valorisation du stockage à La mauvaise compréhension des
sa valeur sociale plutôt qu’à sa valeur changements à l’œuvre, d’un système
privée, celle-ci étant actuellement d’allocation gratuite des quotas de
en berne. Le tout représente un CO2 à un système d’allocation payante,
ensemble de mesures cohérent pour entraînait la chute du prix des quotas.
mieux rémunérer la mise à disposition Cette baisse du prix du carbone a
de flexibilité, qui va bien au-delà de débouché mécaniquement sur celle des
quelques retouches procédurales sur les prix de l’électricité, qui intègrent le repli
marchés d’ajustement, aussi bienvenues chaque fois que des énergies fossiles
soient-elles. fournissent la marge, donc la plupart
du temps. Un simple renchérissement
2. L’idée d’une sécurisation de nouveaux du CO2, à travers une réduction des
investissements de production électrique quotas, ou bien via la substitution par
à base de technologies bas carbone. une taxe sur le carbone, se heurterait
Un marché energy-only rémunère, pourtant à la résistance des pays où
par définition, l’électricité générée, le charbon fournit encore une partie
mais pas la capacité nécessaire pour importante de l’approvisionnement
sa production. C’est une solution électrique. La solution politiquement et
acceptable en temps de surcapacité économiquement gagnante consisterait
structurelle, par exemple avec certains à permettre aux États européens qui
types de marché de carbone (voir infra). le souhaiteraient, d’allouer à nouveau
Cela devient largement insuffisant si l’on gratuitement les quotas de CO2 en
veut stabiliser les capacités existantes contrepartie d’une diminution prorata
ou, a fortiori, susciter de nouveaux des quotas pour chaque pays. Cela
investissements, notamment en produirait une augmentation des prix
présence d’énergies renouvelables qui du CO2, des prix de l’électricité et des
6
LE MOT DU DIRECTEUR SCIENTIFIQUE DE LA CEEM
rentes inframarginales, à la fois pour les
producteurs sans émissions et pour les
producteurs carbonés ayant bénéficié
de quotas gratuits. L’adhésion des
producteurs d’électricité reste d’ailleurs
un préalable à son bon fonctionnement.
Un tel système ne se ferait pas forcément
au détriment du consommateur.
Dès lors que celui-ci paie déjà les
coûts des énergies renouvelables,
sa contribution aux mécanismes de
financement dédiés (CSPE, EEG Umlage,
Renewables Obligation…) baisserait
avec l’augmentation des prix du marché
de gros.
Le poids relatif de chacun de ces trois
axes donnera sa forme au résultat final.
Dans quelques années on parlera soit
d’une réforme du « target model 1.0 »
actuel, soit d’une substitution d’un
« market design » par un autre. Mais
ce n’est là qu’un futur débat pour
les historiens. L’essentiel est que les
décideurs, la Commission européenne et
les pays membres, se mettent d’accord
le plus vite possible autour d’un bouquet
de mesures concrètes qui garantira
la sécurité des approvisionnements
électriques pour la prochaine décennie
dans le contexte d’une décarbonisation
progressive et d’une maîtrise des coûts
totaux des systèmes électriques.
La CEEM en coopération avec
ses partenaires et ses collègues
universitaires s’engagera également
en 2016 à accompagner ce processus
en travaillant sur les trois volets de sa
mission : la recherche scientifique, le
débat public et la formation de futurs
cadres du secteur électrique capables
d’assumer pleinement les défis qui les
attendent.
Jan Horst Keppler,
Directeur scientifique de la CEEM
7
LA CEEM
EN BREF
La Chaire European Electricity Markets (3) de contribuer à la formation des
(CEEM) est un projet collectif qui s’inscrit futurs cadres des entreprises du secteur
dans un écosystème dauphinois incluant de l’électricité.
le Centre de géopolitique de l’énergie et
des matières premières (LEDa-CGEMP), La CEEM de l’Université Paris-Dauphine
l’équipe du master Énergie, finance, est née du partenariat conclu entre
carbone (EFC) et ses étudiants, ainsi l’Université Paris-Dauphine, la Fondation
que les chaires dauphinoises Économie partenariale Paris-Dauphine et quatre
du climat et finance & développement partenaires fondateurs : Réseau de
durable. Elle a la triple vocation : Transport d’Électricité (RTE), Électricité
de France (EDF), EPEX Spot et Union
(1) de réaliser un programme de Française d’Électricité (UFE).
recherche académique ambitieux,
(2) d’offrir un forum d’échanges pour
experts universitaires, acteurs industriels
et parties prenantes
8
LA CEEM EN BREF
L’équipe
L’équipe de la CEEM comprend les
personnes suivantes :
Jan Horst Keppler, Directeur
scientifique de la CEEM et
professeur d’économie à
l’Université Paris-Dauphine, est
responsable de l’organisation de la
Chaire dans son ensemble et de
ses activités de recherche.
Fatoumata Diallo,
Coordinatrice de la
CEEM
Anna Creti, professeur d’économie
à l’Université Paris-Dauphine, est
responsable de l’axe 1 de recherche
CEEM depuis octobre 2013 : La
formation des prix sur les marchés
européens de l’électricité en
articulation avec les marchés
contingents.
Dominique Finon, Conseiller
scientifique de la CEEM, est
responsable de l’axe 2 de
recherche CEEM : L’organisation,
Patrice Geoffron, professeur
le changement structurel et la
d’économie à l’Université
régulation des marchés
Paris-Dauphine, est responsable de
électriques en Europe.
l’axe 3 de recherche CEEM : Le
transport, la distribution, la
demande.
9
LA CEEM EN BREF
Les chercheurs de la
CEEM
Marie Bessec, Chercheuse. Jan Horst Keppler, Directeur scientifique
de la CEEM.
Régis Bourbonnais, Chercheur.
Yannick Le Pen, Chercheur.
Mauricio Cepeda, Chercheur.
Yuanjing Li, Chercheuse.
Cédric Clastres, Chercheur.
William Meunier, Assistant de recherche.
Anna Creti, Responsable de l’axe 1 de
recherche CEEM. Marie Petitet, Doctorante.
Michel Cruciani, Chercheur. Thao Pham, Chercheuse.
Guillaume Dezobry, Chercheur. Sébastien Phan, Chercheur.
Dominique Finon, Responsable de l’axe Fabien Roques, Chercheur.
2 de recherche CEEM.
María-Eugenia Sanin, Chercheuse.
Patricia Van Horn Florin, Chercheuse.
Charlotte Scouflaire, Doctorante.
Julien Fouquau, Chercheur.
Antoine Verrier, Doctorant.
Patrice Geoffron, Responsable de l’axe 3
de recherche CEEM. Manuel Villavicencio, Doctorant.
Stéphane Goutte, Chercheur. Julie Hyun Jin YU, Chercheuse.
Morwenna Guichoux, Chercheuse.
10PARTIE 1 :
PRÉSENTATION
DES
PRINCIPALES
DÉCISIONS DE
LA CEEM
Le succès de la Chaire European Marc Bussieras (Directeur Stratégie
Electricity Markets (CEEM) repose Groupe, EDF);
très largement sur le soutien et la Jean-Paul Bouttes (Chef Économiste,
collaboration active de ses partenaires, Mission Prospective et Relations
RTE, EDF, EPEX Spot et Groupe Internationale, EDF);
Caisse des Dépôts, ainsi que sur ses Jean-François Conil-Lacoste (Président
coopérations scientifiques. Cette du Directoire, EPEX Spot SE);
collaboration se déploie à travers les Nicolas Blanc (Pôle Finances, Stratégie,
trois instances suivantes : Participations, Département Stratégie,
• le Comité de pilotage Groupe Caisse des Dépôts);
• le Conseil scientifique Sandra Bouscal (Directrice de la
• le Comité de validation. Fondation Dauphine, Université Paris-
Dauphine);
Patrice Geoffron (Professeur d’économie,
Université Paris-Dauphine);
I- Comité de pilotage Jean-Arnold Vinois (Directeur honoraire
de la Commission européenne et
Conseiller spécial de Commissaire - sans
La CEEM est gouvernée par un Comité droit de vote);
de pilotage créé dans le cadre de la Alfred Voss (Président du Conseil
Convention qui lie l’Université Paris- scientifique de la CEEM, Institut for
Dauphine et la Fondation partenariale Energy Economics, University of
Paris-Dauphine aux quatre partenaires Stuttgart - sans droit de vote);
de la CEEM. Ce Comité définit le Dominique Finon (Conseiller
programme d’activités de la Chaire, scientifique- CEEM, et CIRED-CNRS –
valide le budget annuel de la CEEM et Observateur).
en vérifie les dépenses.
Les membres de ce Comité sont : Principales décisions des réunions
Jan Horst Keppler (Directeur scientifique
de la CEEM et Président du Comité de du Comité de pilotage
pilotage) ;
Thomas Veyrenc (Directeur du 1ère réunion du 2 avril 2015, 10h00-
département Marchés, RTE); 12h00, Université Paris-Dauphine, Salle
Pierre Bornard (Directeur général A 703, 7ème étage, Nouvelle Aile.
délégué, Vice-Président du Directoire,
RTE);
11PARTIE 1 · PRÉSENTATION DES PRINCIPALES DÉCISIONS DE LA CEEM
Périmètre des activités de recherche de l’obligeant à orienter ses priorités vers
la CEEM des rapprochements qui répondent sur
le court terme aux enjeux industriels
Le Comité de pilotage est revenu sur le qu’elle défend. Suite à la délibération
périmètre des activités de recherche de préalable entre le Directeur scientifique
la CEEM notamment pour décider de et la Fondation Dauphine, la demande
l’opportunité d’y introduire des analyses de l’UFE a donc été soumise pour
juridiques du domaine énergétique. acceptation au Comité de pilotage,
Actuellement, la CEEM se concentre organe directeur de la CEEM. Après
essentiellement sur le marché de gros discussion sur les modalités et
de l’électricité avec les trois axes de conséquences d’un retrait de l’UFE,
recherche suivants : c’est à l’unanimité que les membres du
1. la formation des prix sur les marchés Comité ont accepté que l’UFE puisse
européens de l’électricité (axe résilier sa participation à la CEEM, avec
économétrie) ; prise d’effet rétroactif au 1er janvier
2. l’organisation, le changement 2015. Finalement, le Comité a décidé
structurel et la régulation des marchés que ni la Convention elle-même, ni les
électriques en Europe (axe market engagements des différentes parties ne
design) ; seront affectés par ce retrait.
3. le transport, la distribution, les réseaux
intelligents, le stockage et la gestion de
la demande d’électricité (axe transport Examen du Reporting financier 2014 et
et demande). du budget prévisionnel (2015-2017) de la
CEEM
Le Comité juge nécessaire que la CEEM
développe et renforce les collaborations S’agissant du Reporting financier 2014,
entre les économistes et les ingénieurs le Comité de pilotage a constaté que
dans les axes de recherche retenus, et la CEEM est restée globalement très
se focalise sur des analyses technico- modérée dans ses dépenses. Pour le
économiques. L’instance salue dans Comité, il est essentiel que la CEEM
ce contexte le rapprochement de la puisse compter un nombre adéquat
CEEM avec Cédric Clastres, Maître de doctorants compétents y compris
de conférences à l’Université Pierre de doctorants affichant un profil
Mendès-France (UFR d’Économie). d’ingénieur. A l’unanimité, le Comité
Plus spécifiquement, le Comité a a validé le Reporting financier 2014,
favorablement accueilli l’adhésion ainsi que le budget prévisionnel pour la
parmi les chercheurs de l’axe 3 de période 2015-2017.
recherche CEEM de Guillaume Dezobry,
Maître de conférences en droit public
à Amiens, avocat à la Cour, expert Manifestations de la CEEM
du droit de l’énergie, et auteur d’un
working paper CEEM intitulé « Les lignes Le Comité de pilotage a approuvé
directrices concernant les aides d’État l’agenda de la CEEM incluant des
à la protection de l’environnement et à conférences programmées pour le 2ème
l’énergie pour la période 2014-2020 ». semestre 2015, et montré un intérêt
certain pour la conférence sur le target
model 2.0. prévue pour l’été 2015.
Partenaires de la CEEM et avenant à la
Convention 2ème réunion du 7 octobre 2015, 9h30-
12h30, Université Paris-Dauphine,
L’Union Française d’Électricité (UFE) Espace one, 1er étage.
a informé la CEEM de sa volonté
d’interrompre son partenariat pour des
raisons de contraintes budgétaires
12PARTIE 1 · PRÉSENTATION DES PRINCIPALES DÉCISIONS DE LA CEEM
Partenaires de la CEEM et avenant à la Politique de rachat de droit d’auteurs de
Convention la CEEM et production scientifique
1. RTE : Pierre Bornard, membre de La Fondation Dauphine et la CEEM ont
droit du Comité de pilotage, prendra récemment consulté le cabinet d’avocats
sa retraite de RTE le 31 octobre 2015. WeLaw à propos des conditions
Thomas Veyrenc et Cédric Léonard du rachat des droits d’auteur. Les
seront, à partir de cette date, les discussions et analyses en cours portent
représentants de RTE au Comité. sur la réglementation applicable à la
protection sociale des auteurs. Le but
2. Nouveau partenariat avec le Groupe est d’aboutir à un projet de convention
Caisse des Dépôts aux côtés des adapté à toutes les productions
partenaires fondateurs, Réseau de scientifiques de la Fondation Dauphine.
Transport d’Électricité (RTE), Électricité
de France (EDF) et EPEX Spot.
Examen du Reporting financier 2015 et
Dans le cadre du partenariat global du budget prévisionnel de la CEEM
conclu entre le Groupe Caisse des Dépôts
(CDC) et l’Université Paris-Dauphine, le 2 Le Reporting financier au 31 décembre
novembre 2015, la CDC a rejoint la CEEM 2015 sera présenté aux membres du
en tant que nouveau partenaire au côté Comité de pilotage lors de la prochaine
de ses partenaires-fondateurs RTE, EDF réunion prévue pour 2016.
et EPEX Spot. En lien avec les objectifs Le budget prévisionnel 2015-2017
et axes de recherche de la CEEM, la tient désormais compte de la nouvelle
CDC a défini ses priorités d’action, dont adhésion du Groupe Caisse des Dépôts.
quatre thématiques principales ont été Il permet de financer l’ensemble des
retenues : doctorants recrutés, jusqu’au bout de
• la transition énergétique et écologique leurs travaux (trois ans chacun).
de l’économie autour de l’analyse de À l’unanimité, le Comité a validé le
l’évolution des prix de l’énergie; budget prévisionnel pour la période
• l’évolution des tarifs d’achat d’électricité 2015-2017.
en Europe: risques potentiels et modes
de régulation;
• les infrastructures dans la transition Présentation de l’échéancier pour le
énergétique, eu égard à l’évolution des processus de renouvellement 2017
marchés sous l’angle du développement
des énergies renouvelables et des Jan Horst Keppler a abordé la question
infrastructures: le stockage, l’effacement d’un renouvellement de la Convention de
et la gestion des données; partenariat de la CEEM au-delà de juin
• les marchés de capacité, notamment 2017. À ce stade, il a informé les membres
en France, dans la perspective d’assurer du Comité qu’il cherchera à les rencontrer
la sécurité des approvisionnements dans les prochains mois pour discuter
d’une manière efficace. d’un nouveau projet de convention basé
sur l’existant pour permettre à chaque
partenaire de discuter au niveau interne
Fonctionnement de la CEEM de cette possibilité de réengagement.
Les partenaires sont invités à réfléchir
Jan Horst Keppler et Dominique Finon sur les problématiques de recherche
souhaiteraient organiser au mois de qu’ils désirent mettre en avant afin de
février ou mars 2016 un « après-midi préparer le projet de renouvellement
doctorants » de la Chaire, avec un de la CEEM en cas de renouvellement.
élargissement possible aux doctorants Les membres du Comité ont approuvé
en énergie externes. cet échéancier et le mode d’opération
proposé.
13PARTIE 1 · PRÉSENTATION DES PRINCIPALES DÉCISIONS DE LA CEEM
II- Conseil scientifique intérêt pour l’organisation, les 8 et 9
juillet 2015, de la conférence « Target
model 2.0 ».
À côté du Comité de pilotage dont la
création est prévue par la Convention
Présentation de deux thèses dirigées au
de partenariat, la CEEM s’est dotée d’un
sein de la CEEM
Conseil scientifique. Le Conseil réunit
des chercheurs hautement qualifiés
Deux doctorants CEEM ont été invités à
qui élaborent les grandes lignes de
présenter leurs sujets de thèse respectifs
recherche de la CEEM, et veillent au
dans le cadre de ce Conseil scientifique.
respect de standards méthodologiques
Manuel Villavicencio a développé
de haut niveau.
son sujet sur “Analyzing the optimal
development of electricity storage with
Font partie du Conseil scientifique :
increasing RES-E shares”, tandis que la
Prof. Alfred Voss, Institute for Energy
présentation de Marie Petitet portait sur
Economics (University of Stuttgart),
“Investments in electricity generation
Scientific Council President.
in the context of the energy transition:
Prof. William D’Haeseleer, University of
the need for new rules and market
Leuven Energy Institute.
designs”. Les membres du Conseil ont
Prof. David Newbery, Electricity Policy
salué cette initiative et ont manifesté
Research Group (Cambridge University).
un grand intérêt pour les sujets exposés.
Prof. John E. Parsons, Centre for Energy
De nombreuses questions ont été
and Environmental Policy Research
adressées aux doctorants, auxquels les
(MIT).
membres du Conseil ont rappelé leur
Prof. Jacques Percebois, CREDEN
disponibilité, en cas de besoin, pour
(Université de Montpellier).
de plus amples discussions-débats.
Jan Horst Keppler, Directeur scientifique
Ils en ont profité pour souligner une
de la CEEM, Université Paris-Dauphine.
nouvelle fois combien il est important
Anna Creti, Responsable de l’axe 1 de
de valoriser les doctorants au sein de la
recherche de la CEEM, Université Paris-
CEEM, en explorant les possibilités de
Dauphine.
collaboration avec d’autres institutions
Dominique Finon, Responsable de l’axe
telles que l’École des mines, l’University
2 de recherche CEEM et CNRS-CIRED
of Leuven ou l’University of Stuttgart.
Patrice Geoffron, Responsable de l’axe
3 de recherche CEEM, Université Paris-
Dauphine.
Réunion conjointe Comité de pilotage/
Conseil scientifique
Principales décisions de la Dans ce contexte, les membres du
réunion du Conseil scientifique du Conseil ont suggéré que la CEEM
27 mars 2015, de 15h00 à 17h00 organise, courant 2016, une réunion
(Université Paris-Dauphine, conjointe de discussions-débats entre le
Conseil et le Comité de pilotage CEEM.
Espace one, 1er étage)
Nouveau contrat doctoral
Activités de la CEEM
Par ailleurs, le Directeur scientifique
Les membres du Conseil scientifique
CEEM a informé les participants de son
(CS) ont estimé que la CEEM aborde des
projet de recruter, dès septembre 2015,
sujets d’actualité attractifs à travers des
une nouvelle doctorante dont le sujet de
travaux de qualité et s’en sont félicité.
thèse porterait sur l’étude empirique des
Ils ont en particulier manifesté un grand
mécanismes de capacité.
14PARTIE 1 · PRÉSENTATION DES PRINCIPALES DÉCISIONS DE LA CEEM
Partenariat saisi dans le cadre de la politique de
production scientifique de la CEEM. Sept
Le Directeur scientifique de la CEEM papiers de sujets divers, en rapport avec
a informé les membres du Conseil du les marchés européens de l’électricité,
souhait de l’Union Française d’Électricité lui ont été soumis pour avis et afin de
de se retirer des activités de la CEEM, voir déterminée leur éligibilité pour
pour des raisons financières, et de être intégrés dans les publications
l’intention du Groupe Caisse des Dépôts de la CEEM. De même, il convient de
d’intégrer la CEEM comme nouveau mentionner que six working papers ont
partenaire. fait l’objet d’une publication dans des
revues à comité de lecture (The Energy
Journal, Energy Economics, Revue de
l’Énergie, Electrical Power and Energy
III- Comité de Systems). Jusque-là, la procédure de
validation et politique validation des working papers et autres
publications a fonctionné efficacement
des droits d’auteur et de manière transparente.
Le Comité de validation de la CEEM,
composé des partenaires et membres
de la Chaire, est chargé de recenser et,
le cas échéant, d’approuver les articles
qui lui sont soumis dans le cadre de la
production scientifique de la CEEM.
Seules les productions scientifiques
ayant reçu l’approbation du Comité
de validation sont éligibles pour le
programme d’incitation à la recherche
scientifique de la CEEM.
Les membres du Comité de validation
sont :
Jan Horst Keppler (Directeur scientifique
de la CEEM, Université Paris-Dauphine) ;
Thomas Veyrenc (Directeur du
département Marchés, RTE) ;
Cédric Léonard (Pôle Modèle de marché
et études économiques, RTE) ;
Marc Bussieras (Directeur Stratégie
Groupe, EDF) ;
Audrey Mahuet (Head of Market Design
and Customer Relations, EPEX Spot);
Patrice Geoffron (Professeur d’Économie,
Université Paris-Dauphine) ;
Yannick Le Pen (Maître de conférences en
Économie, Université Paris-Dauphine) ;
Vincent Pichon (Directeur de projets,
Département de la Stratégie, Groupe
Caisse des Dépôts)
En 2015, le Comité de validation de
la CEEM a encore été régulièrement
15PARTIE 2 :
RECHERCHE
En 2015, la Chaire European Electricity que la rémunération offerte par les
Markets (CEEM) a continué à investir marchés energy only n’est pas suffisante
dans la formation des futurs experts pour assurer une capacité optimale
et cadres du secteur électrique, en dans le système. Bien que la sécurité
soutenant un nombre croissant de d’approvisionnement soit un objectif
thèses de doctorats et de projets de politique affiché, il s’agit aussi d’une
recherche prometteurs. externalité. Sa valeur est donc difficile à
mesurer.
Alors même que la discussion sur la
I- Thèses rémunération de la capacité s’intensifie,
les publications académiques
s’attachent principalement à étudier
A. Capacity Remuneration la nécessité des mécanismes de
Mechanisms : Analytical rémunération de la capacité. Peu
Assessment of Current nombreux sont ceux qui cherchent à
analyser les expériences existantes
Experiences and Lessons Learned afin de pouvoir en tirer parti lors de la
for Future Market Designs construction de futurs mécanismes.
Doctorante : Charlotte Scouflaire Dans le cadre de la thèse intitulée
Directeur : Jan-Horst Keppler « Capacity remuneration mechanisms :
analytical assessment of current
experiences and lessons learned for
Alors que de plus en plus d’observateurs future market design », nous effectuons
mettent en doute la faculté des une étude empirique transnationale
marchés de l’électricité energy only1 à visant à générer un retour sur expérience.
assurer un certain niveau de sécurité Pour obtenir ce résultat, l’étude
d’approvisionnement, les mécanismes cherchera à référencer et à classifier les
de rémunération de la capacité différents mécanismes de rémunération
apparaissent comme une possible de la capacité existant dans le monde,
solution aux yeux des autorités. En effet, ainsi que leur cadre légal. La sécurité
le climat morose d’investissement et les d’approvisionnement étant l’objectif
nombreuses annonces de mothballing affiché de la rémunération de la capacité,
de ces dernières années suggèrent les deux variables devraient afficher
une corrélation positive. Pour autant, il
1. Qui rémunèrent les centrales n’existe pas de consensus sur le sujet.
uniquement en fonction de leur Ainsi, grâce aux données publiquement
production. disponibles et à la connaissance des
16PARTIE 2 · RECHERCHE
marchés, une étude économétrique sera Catholique de Louvain. Les experts
réalisée sur plusieurs pays, afin de mettre en modélisation de ce laboratoire de
en évidence une éventuelle relation recherche ont formulé des remarques
entre la rémunération de la capacité, importantes sur la stratégie adoptée, ce
le fonctionnement des marchés et le qui a permis d’opter pour une formulation
niveau de sécurité d’approvisionnement. mieux adaptée. Une formulation linéaire
À partir des résultats préliminaires, il (LP) a été suggérée pour s’assurer que
s’agira de conclure sur le besoin réel à la capacité de calcul soit employée
rémunérer la capacité, et sur la nature de manière plus équilibrée entre la
des outils efficaces disponibles, afin représentation du dispatch des unités
d’atteindre un niveau optimal de sécurité de production et les investissements
d’approvisionnement. en capacité de production et/ou de
stockage.
B. Analyzing the Optimal Ces nouvelles modifications ont
Development of Electricity été implémentées et des résultats
préliminaires ont été présentés lors
Storage in Electricity Markets du Conseil scientifique de la CEEM en
with High RES-E Shares date du 27 mars 2015. À cette occasion,
les participants ont jugé l’approche
Doctorant : Manuel Villavicencio suivie satisfaisante et ont formulé des
Directeurs : Jan-Horst Keppler et idées d’amélioration du modèle. Ces
Dominique Finon propositions ont été discutées et, par
la suite, ont permis de développer des
versions plus évoluées du modèle.
La deuxième année de thèse a été
consacrée au développement d’un Les objectifs fixés pour cette période,
modèle mathématique pour la dont la liste suit, ont été, pour la plupart,
planification de long terme du parc atteints.
électrique, qui prend en compte les
investissements dans les technologies • Comparaison et ajustement des
de stockage de l’électricité. Trois paramètres et coûts avec différentes
formulations ont été testées, le code a références : croisement des données de
été mis au point, des tests préliminaires coûts provenant de références diverses
ont été effectués et des améliorations ont (NEA, JRC report, DIW cost publication,
été également apportées. Les résultats Intertek APTECH report on cycling cost).
obtenus à la fin de cette deuxième Différenciation des particularités des
année se déclinent en trois modèles technologies hydrauliques du mix
permettant de calculer l’optimum social français (Fatal, réservoir, STEPS) : les
des investissements dans différentes données de production horaire ont
technologies de génération d’électricité, été manipulées pour permettre de
chacun utilisant des niveaux de détail différencier les différents types d’énergie
différents, et employant des temps de hydraulique au moment des choix
calcul correspondants. d’investissement dans le modèle.
Intégration des technologies de
Dans un premier temps, la formulation stockage dans le modèle d’optimisation :
du problème proposée à la fin de cinq technologies de stockage ont été
la première année a été testée via introduites dans le portefeuille de choix
l’utilisation de nombres binaires et d’investissements.
entiers (MILP). Cette approche, ainsi
que les résultats obtenus, ont fait • Modélisation plus précise de
l’objet d’une présentation lors d’une l’intermittence parmi des tirages
visite au département d’Énergie aléatoires pour les technologies des
et Environnement de l’Université EnR considérées : les besoins de réserve
17PARTIE 2 · RECHERCHE
ont été modélisés pour prendre en privé) en production électrique et sur
compte l’intermittence des EnR dans la la sensibilité du mix électrique aux
planification des investissements. mécanismes de marché. La recherche
s’appuie sur un modèle utilisant
• Recherche des données désagrégées l’approche en System Dynamics
au niveau de chaque centrale de développée pour l’occasion. Cet outil
production d’électricité pour agrégation permet de simuler l’évolution du parc
en « Clusters » : ceci n’étant plus de production sur plusieurs dizaines
nécessaire car le passage de la d’années, à travers une représentation
formulation MILP à la formulation LP des décisions d’investissement réalisée
permet de travailler avec des données sur la base d’une estimation de
agrégées. rentabilité des différentes technologies,
en fonction des anticipations du futur
• Représentation des échanges frontaliers d’un investisseur privé représentatif.
avec des contraintes d’interconnexion :
une représentation simplifiée des import/ La première année avait porté sur
export a été implémentée en utilisant l’étude de la rentabilité de l’éolien sans
un prix moyen fixe contraint par la mécanisme de support. Cette première
capacité des lignes d’interconnexion. étude avait conduit à un working paper
Des améliorations à cette stratégie sont de la Chaire European Electricity Markets
encore en voie de développement. (CEEM) :
Trois modèles ont été mis au point et sont Petitet, M., Finon, D., Janssen, T., 2014.
employés actuellement comme moteur « Carbon price instead of support
de calcul pour effectuer des analyses de schemes: wind power investments by
sensibilité, comme celles consistant à the electricity market.” CEEM working
tester des hypothèses sur l’impact des paper, no. 2014-09, Paris-Dauphine
objectifs de pénétration des EnR, et University.
d’autres sur la variation de la demande
électrique de long terme ou le coût des
émissions de CO2, entre autres. Ces Travaux réalisés au cours de la 2ème
analyses devraient déboucher sur des année
publications académiques permettant
de discuter la structure du modèle, Une première modélisation du
mais également sur des publications mécanisme de capacité, qui définissait le
empiriques sur l’évaluation des politiques prix de la capacité comme une fonction
énergétiques dans le secteur électrique, de l’écart entre le niveau de certification
le tout faisant partie des objectifs pour la et le niveau d’obligation de capacité, a
troisième année de thèse. été proposée. Cette modélisation a servi
à une première étude présentée lors de
la conférence European Energy Market :
C. Long Term Dynamics of
Power Systems with Variable Petitet, M., 2015. “Ensuring security
of electricity supply: how capacity
Renewables and Adequacy obligation impacts investments
Constraints including demand response
opportunities?” In Proceedings of the
Doctorante : Marie Petitet 12th international conference on the
Directeurs : Jan-Horst Keppler et European energy market (EEM), Lisbon.
Dominique Finon
Dans un deuxième temps, la
modélisation du mécanisme de
La thèse porte sur l’étude des décisions capacité a été revisitée pour intégrer
d’investissement (du point de vue une représentation endogène de l’offre
18PARTIE 2 · RECHERCHE
de capacité, le prix étant alors fixé via deux premières études (développement
le croisement de la courbe d’offre et de l’éolien par le marché, effet d’un
de la courbe de demande considérée mécanisme de capacité) afin d’estimer
comme inélastique. Cela a abouti à l’effet sur ces premiers résultats.
une nouvelle étude qui sera soumise
prochainement à la Chaire. Ce papier Enfin, la rédaction du manuscrit de la
analyse le cas d’un marché mature thèse devra débuter dans les prochains
avec pénétration exogène de l’éolien et mois afin de tenir les délais. L’objectif est
demande stable sous l’effet de mesures de soutenir avant la fin de l’année 2016,
d’efficacité énergétique, et propose avec une pré-soutenance à organiser au
une comparaison entre le marché printemps 2016.
energy-only avec ou sans price cap et
l’introduction du mécanisme de capacité.
D. Évaluation du potentiel
Le thème de la formation du prix de la économique des effacements de
capacité sur un marché de capacité
a fait l’objet d’une note de synthèse. la demande, en tenant compte
Ce document distingue clairement les de contraintes techniques et
raisonnements qui s’appliquent pour sociologiques
les capacités existantes de ceux qui
conviennent pour les capacités en projet. Doctorant : Antoine Verrier
Directeur : Jan-Horst Keppler
En parallèle du travail sur le mécanisme
de capacité, des réflexions ont été
menées sur les différentes approches Contexte
d’étude du parc de production, afin de
bien situer l’apport d’une modélisation en La théorie économique intègre l’idée
system dynamics par rapport à d’autres que l’absence de réactivité de la
approches telles que l’optimisation, demande d’électricité à son prix altère
les coûts complets ou la méthode des l’efficacité des marchés, notamment
screenings curves. dans la formation de prix optimaux de
court-terme. Flexibiliser la demande
Plus récemment, a été conduite une d’électricité générerait des avantages
recherche sur la prise en compte économiques pour tous les agents
de l’aversion au risque dans les de la chaîne de valeur. Cependant,
décisions d’investissement. Le modèle du fait de barrières technologiques
a été développé pour intégrer une et réglementaires, le consommateur
représentation de l’aversion au risque via d’électricité ne peut « voir » par lui-
l’utilisation d’une fonction d’utilité et de même le prix de gros et ajuster sa
l’équivalent certain. demande en conséquence. La solution
que l’on sent émerger sur plusieurs
marchés est celle d’un agent tiers (un
Objectifs pour la 3ème année agrégateur d’effacement), qui modifie la
demande de son portefeuille de clients
La troisième année de thèse sera en fonction des signaux des marchés de
consacrée à la réalisation d’une étude gros, tout en respectant les contraintes
prenant en compte l’aversion au risque des consommateurs, spécifiées dans un
dans les décisions d’investissements. contrat.
Le modèle ayant déjà été développé
pour cela, la prochaine étape consistera L’industrie de l’effacement est en
à définir plus précisément le cadre de construction. La viabilité du modèle
l’étude après avoir réalisé différents tests d’affaire de l’agrégateur fait toujours
préliminaires. L’intégration de l’aversion débat. Dans la plupart des cas, le coût
au risque permettra de revisiter les d’investissement dans l’infrastructure
19PARTIE 2 · RECHERCHE
nécessaire pour piloter et agréger Présentation générale
les charges de plusieurs sites de
consommation demeure supérieur aux Le modèle consiste en une minimisation
revenus que les marchés proposent. Si du coût opérationnel du parc de
le potentiel technique des effacements production (mix donné) pour répondre à
de demande est important en Europe, la demande. Pour satisfaire la demande,
notamment en France où une large des unités conventionnelles thermiques
part de la puissance appelée en pointe sont à disposition, ainsi que des
est due à des charges flexibles, son technologies de stockage.
potentiel économique reste à démontrer.
L’optimisation renvoie à chaque pas de
Il semble alors légitime de se poser la temps la valeur de la puissance délivrée
question de l’intérêt du business case par les unités de production thermique
pour un agrégateur d’effacement. ainsi que la gestion des stockages
disponibles : valeur de la variable de
turbinage en présence de réservoir
Question de recherche simple et valeur de turbinage/pompage
dans l’hypothèse STEP (Station de
« Le business case pour les effacements Transfert d’Energie par Pompage).
de la demande sur un marché energy-
only. »
Modélisation de l’incertitude
Quelle rémunération pour les effacements
sur un marché de l’énergie ? Cette question En univers certain, la gestion des
renvoie au potentiel technique disponible stockages est simple. Du point de vue
sur un marché donné, à savoir quelle de l’optimisation, il est aisé de calculer
puissance d’effacement est disponible la stratégie optimale pour minimiser
pour le système considéré, ainsi qu’à la fonction « objectif » (coût total
la compétitivité des effacements face opérationnel du système). La version
aux autres technologies de production déterministe du modèle forme un
existantes ? De plus, les niveaux de benchmark qui marque le niveau auquel
la demande en pointe, ainsi que la un actif de stockage sera valorisé de
pénétration des énergies intermittentes façon trop optimiste par rapport à la
et non-dispatchables sont des facteurs réalité.
qui vont affecter la valorisation des
effacements par le marché. Pour une approche plus réaliste, nous
modélisons l’incertitude sur les niveaux
Nous souhaitons notamment présenter de demande. En univers incertain, la
une étude de cas sur le système électrique stratégie de gestion des stockages
français, qui combine un bon potentiel n’est plus « triviale ». Ainsi, compte
technique d’effacement, une politique tenu d’une part d’une taille finie des
d’intégration d’énergies renouvelables unités de stockage, d’autre part d’une
dans le mix énergétique ambitieuse, et méconnaissance de la demande dans le
potentiellement, selon RTE, un problème futur, faut-il turbiner/pomper aujourd’hui
structurel d’approvisionnement en pointe ou attendre ?
dans les années à venir.
La version stochastique du modèle
contient un coût d’opportunité autour
Outils des stockages qui diminue leur valeur
par rapport à la version déterministe.
« Modélisation d’un marché de gros de
l’énergie intégrant les effacements de
demande comme une ressource pour le
système »
20PARTIE 2 · RECHERCHE
Détails sur la modélisation des semaine, la demande est déterministe.
effacements En revanche, le niveau de demande est
incertain d’un pas de temps à l’autre.
Les effacements de demande sont
modélisés comme des STEP (variable
de turbinage et de pompage) et comme Implémentation et résolution du modèle
des stations hydrauliques avec réservoir
(turbinage uniquement). Plusieurs Le modèle est codé sous le logiciel
secteurs sont représentés : l’industrie, GAMS. Sa résolution « exacte » en
le tertiaire et le résidentiel. Au sein de version stochastique est impossible
l’industrie on distingue la métallurgie, d’un point de vue du temps de calcul.
l’aluminium, le papier, le ciment, la Pour résoudre notre modèle, nous avons
chimie et les technologies transversales recours à l’algorithme SDDP (stochastic
(charges non nécessaires à la production dual dynamic programming), qui est
industrielle). aujourd’hui une méthode souvent
utilisée pour résoudre les problèmes
Si le secteur possède un potentiel de d’optimisation stochastiques de grande
load-shifting, il est modélisé comme taille.
une STEP. S’il possède un potentiel de
load-shedding, il est modélisé comme un
réservoir simple. E. Nouvelles dynamiques dans le
secteur de l’électricité : la relation
Des coûts variables de turbinage sont
affectés. Ils diffèrent selon les secteurs entre consommation électrique
et représentent la perte d’utilité pour le et croissance économique, la
consommateur consistant à déplacer, structure du marché, et les
d’une période à une autre, ou à réduire énergies renouvelables
la demande. En cas de load-shifting,
le coût variable est faible. Il est élevé Doctorante : Yuanjing Li
pour le load-shedding. Les valeurs des Directrice : Anna Creti
coûts sont extraites de la littérature et
de retours d’expérience d’experts de
l’industrie. L’objectif de cette thèse est d’étudier
les nouvelles dynamiques et leurs
La taille du réservoir d’un actif impacts dans le secteur de l’électricité.
d’effacement est directement lié au La recherche aborde des sujets
potentiel technique (en puissance) des critiques d’après les perspectives de
effacements, à la durée d’un évènement la macroéconomie, de la configuration
d’effacement, et au nombre d’activations structurelle, et de la transition vers des
d’effacements maximum spécifiés par sources d’énergie renouvelables. Trois
le contrat exprimé selon la formule sujets se dégagent plus particulièrement:
suivante: « Potentiel X Durée X Nombre le lien entre la consommation
d’activations = Taille du réservoir d’électricité et la croissance
(MWh) ». économique, les impacts de l’intégration
verticale entre les producteurs et les
détaillants, et les impacts d’intégration
Étude de cas de production d’énergie renouvelable
intermittente. À travers ces trois
Celle-ci est menée sur le système axes, la thèse tente d’apporter des
français. réponses aux défis principaux de la
sécurité d’approvisionnement, de
La période d’étude porte sur un an, et la compétitivité, et de la durabilité
l’optimisation se fait sur cinquante- du développement énergétique. En
deux pas de temps. Au sein de chaque explorant de nouvelles orientations
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