Protection des données à caractère personnel pour les services énergétiques

Personal data protection in energy services

• Auteur / Autrice : Franklin Leukam Lako
• Direction : Maryline Laurent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 03/03/2021
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Télécom SudParis (France) - Département Réseaux et Services de Télécommunications / RST - Institut Polytechnique de Paris / IP Paris - Réseaux, Systèmes, Services, Sécurité / R3S-SAMOVAR
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement opérateur d'inscription : Télécom SudParis (France)
• Jury : Président / Présidente : Houda Labiod
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Nguyen, Josep Domingo-Ferrer, Claude Castelluccia, Nesrine Kaaniche, Paul Lajoie-Mazenc, Yves Roudier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benjamin Nguyen, Josep Domingo-Ferrer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Consommation d'énergie

Réseaux électriques intelligents

Protection de l'information (informatique)

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Mots clés libres

Vie privée

Réseaux électriques intelligents

Services énergétiques

Calcul multipartite sécurisé

Confidentialité différentielle

Techniques de protection de la vie privée

Privacy

Smart grids

Energy services

Secure multiparty computation

Differential privacy

Privacy enhancing technologies

Résumé

Les réseaux électriques intelligents sont des briques importantes dans la lutte contre le changement climatique. Ces réseaux intelligents permettent l'introduction massive des énergies renouvelables, qui sont intermittentes, tout en garantissant la stabilité du réseau, c'est-à-dire d'assurer en temps réel l'équilibre entre la demande et la production d'énergie en aval du réseau. Cette gestion de la stabilité du réseau est possible grâce aux compteurs communicants installés dans des foyers permettant au gestionnaire de réseau de distribution de collecter les données de consommation et de production des consommateurs et des producteurs à un pas de temps allant jusqu'à 10 min en France. Ces données de consommations en temps réel permettent de fournir de nouveaux services énergétiques, comme la prévision de consommation des clients, ou encore la demande d'effacement à la pointe. Les services d'effacement permettent d'éviter les pics de consommation dans un quartier en s'assurant qu'à chaque instant, la consommation des utilisateurs ne dépasse pas la puissance maximale fournie au niveau du quartier. Cependant, la collecte des données de consommation pose des problèmes de vie privée. En effet, les données de consommation d'un foyer permettent de révéler le comportement des habitants de ce foyer : présences, absences, heures de lever, heures de coucher, religion, etc. Cette thèse vise à proposer de nouveaux services énergétiques, tout en protégeant la vie privée des consommateurs. Nous proposons cinq contributions qui se rapportent à deux thèmes: 1- La transformation d'un algorithme de demande d'effacement à la pointe en le rendant respectueux de la vie privée. Cette transformation utilise du calcul multipartite sécurisé, permettant de réaliser des calculs sur des données individuelles sans jamais les révéler. 2- La publication de sommes de consommation des foyers en préservant la vie privée et une bonne utilité. Cette publication utilise la confidentialité différentielle, garantissant que la publication ne permet pas de révéler indirectement les consommations individuelles des foyers. Ces sommes de consommation permettent notamment de réaliser des prévisions de consommation.

Smart grids are important bricks in the fight against climate change. Smart grids allow the massive introduction of renewable energies, which are intermittent, while guaranteeing grid stability, i.e., ensuring a real-time balance between demand and production in the power grid. The management of grid stability is possible thanks to smart meters installed in households, allowing the distribution system operator to collect consumption/production data from consumers/producers at a time step of up to 10 min in France. This real-time consumption data enables to provide new energy services, such as customer consumption forecasts or demand response. Demand response services help to avoid consumption peaks in a neighborhood by ensuring that, at all times, users' consumption does not exceed the maximum power of the local grid. However, the collection of users' consumptions is a key privacy concern. Indeed, individual consumption data reflect the use of all electric appliances by inhabitants in a household over time, and enable to deduce the behaviors, activities, age or preferences of the inhabitants. This thesis aims to propose new energy services, while protecting the privacy of consumers. We propose five contributions that relate to two themes:1- The transformation of a demand response algorithm by making it privacy friendly. This transformation uses secure multiparty computation, allowing to compute an aggregate, such as a sum of users’ consumption, without disclosing any individual consumption.2- The publication of sum of users' consumption while preserving privacy and good utility. This publication uses differential privacy, ensuring that the publication of the sum does not indirectly reveal individual users' consumption. Among other energy services, these sums of consumption enable to perform consumption forecasts.