Smart Grids et efficacité des systèmes électriques : instruments de régulation et impacts de la gestion de la demande.

Résumé L'architecture physique des réseaux électriques et les structures organisationnelles des industries électriques survenues à la suite des réformes ont principalement été conçues en fonction des caractéristiques relatives aux infrastructures de transport et aux parcs de production. Or, les nouveaux enjeux de transition énergétique, associés aux progrès réalisés dans les équipements de communication et d'automatisation, plaident pour une plus grande participation des activités décentralisées de production et des consommateurs finals. Nous constatons que les systèmes électriques sont à l'aube d'évolutions majeures qui partagent une double caractéristique. La première et que ces évolutions nécessiteront des apports en capitaux considérables pour adapter et moderniser les réseaux de distribution. La seconde est que l'activation de l'aval de la chaîne électrique libère des gains d'efficacité économique actuellement inexploités, mais est également porteuse de contraintes nouvelles.Partant de ce constat, l'objectif de cette thèse est double. Il s'agit dans un premier temps de proposer une analyse théorique des instruments de régulation qui encadrent et orientent les dépenses des opérateurs réseau. Nous cherchons en nous appuyant sur la littérature à caractériser les outils de régulation les mieux adaptés à l'investissement en smart technologies. Puisqu'il est nécessaire de confronter l'analyse théorique aux faits, nous entreprenons de recenser les gains clés d'efficacité économique escomptés de la généralisation des smart grids. Nous illustrons chacun de ces gains par une étude empirique qui nous permet de comparer les résultats issus de notre analyse théorique aux schémas de régulation existants et de formuler un certain nombre de recommandations.Le second objectif de la thèse se concentre sur les impacts de la diffusion de programmes de la gestion de la demande. Le raisonnement adopté s'articule autour de deux constats. D'importants bénéfices sont attendus des réductions substantielles des pointes de demande, réductions qui se traduisent par de moindres opportunités de profit pour les producteurs. Il s'agira de réaliser une estimation des gains et pertes que l'on peut attendre de la gestion de la demande. Pour cela, nous développons et utilisons un modèle d'optimisation dans lequel nous intégrons plusieurs pays interconnectés dotés de parcs de production différenciés.La thèse montre que les cadres de régulation dominants actuellement sont limités dans leur portée incitative pour favoriser un investissement efficace dans la technologie, ce qui est susceptible de retarder son introduction. La quantification des impacts de la gestion de la demande montre quant à elle que des efficacités significatives peuvent être activées via la généralisation de ces mesures. Toutefois, elles posent des problèmes nouveaux dans la rémunération de l'existant, l'adéquation future des capacités, et souligne l'antagonisme potentiel entre perte de revenus pour les unités de pointe les plus réactives et développement des énergies bas carbone.De toute évidence, les interrogations soulevées par le développement des smart grids nécessitent que soit mené un débat politique éclairé puisque l'industrie électrique est indispensable à nos sociétés. Parmi le nombre considérable d'éléments à aborder, arriveront en bonne place les questions relatives au financement des projets d'investissement et à l'inclusion des nouvelles sources de flexibilité induites par l'adoption de la technologie dans les marchés électriques libéralisés.