Garantir des investissements dans les marchés de l'électricité. Trois essais sur l'architecture de marchés

Securing Investments in Electricity Markets. Three Essays on Market Design

• Auteur / Autrice : Léopold Monjoie
• Direction : Fabien Roques
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences économiques
• Date : Soutenance le 25/03/2024
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale SDOSE (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’Economie de Dauphine (Paris) - Laboratoire d'Economie de Dauphine / LEDa
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris Dauphine-PSL (1968-....)
• Partenaire(s) de recherche : Fondation : Réseau de transport d'électricité - Électricité de France Transport - Université de Paris-Dauphine. Chaire finance et développement durable
• Jury : Président / Présidente : Anna Creti-Bettoni
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabien Roques, Anna Creti-Bettoni, Carine Staropoli, Matti Liski, Mar Reguant, Thomas Tangeras
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Carine Staropoli, Matti Liski

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marchés d'études

Réseaux électriques (énergie) -- Régulation

Économie industrielle

Mots clés libres

Design de marché

Economie Industrielle

Décisions d'investissement

Marchés d’électricité

Régulation

Market design

Industrial organization

Investment decisions

Electricity markets

Regulation

Résumé

L’électricité est au cœur du fonctionnement de notre économie moderne, par conséquent un défi majeur pour les économistes est de s'assurer d’avoir suffisamment d’investissement. Actuellement dans la plupart des pays développés, ce sont majoritairement des acteurs privés qui prennent les décisions à la fois d’investir et de consommer. C’est dans ce contexte que cette thèse s’intéresse à comprendre comment déterminer des architectures de marché permettant de donner des incitations vertueuses aux acteurs. L’objectif est alors qu’ils prennent des décisions d’investissement et de consommation efficaces. La méthodologie employée dans cette thèse repose sur une représentation théorique des comportements d’acteur dans l’ensemble des marchés électriques et s’attèle à étudier comment ces comportements interagissent avec les règles édictées sur ces mêmes marchés. Le premier chapitre examine le comportement des producteurs sur les marchés de capacité. Un marché de capacité permet aux producteurs de générer des revenus à l’avance en échange de leur engagement à être disponible, ce qui doit les inciter à suffisamment investir. Le premier chapitre propose une nouvelle approche pour conceptualiser les offres sur ces marches en utilisant la théorie des options réelles. Ce modèle décrit notamment l’interaction entre les caractéristiques du contrat vendu sur le marché de capacité, notamment sa durée, et les offres faites par les producteurs. Ainsi, le chapitre apporte un nouvel éclairage sur la formation des prix sur ces marchés. Le second chapitre souligne l’importance de bien choisir comment la demande sur les marchés de capacité est mise en place. En effet, il démontre qu’en fonction des caractéristiques des marchés et des acteurs, certaines façons de prendre en compte la demande dans ces marchés peuvent avoir des effets inattendus sur le surplus. Ces effets peuvent à la fois être positifs ou négatifs. Enfin, le dernier chapitre pose la question de savoir comment s’assurer d’avoir suffisamment d’investissement lorsque l’on ne connait pas la demande des consommateurs. Il décrit ainsi l’arbitrage entre financer des investissements et maximiser la consommation d’électricité. Le chapitre souligne notamment que la mise en place de marchés permettant d’atteindre un niveau d’investissement peut poser des questions de redistribution, avec certains consommateurs se retrouvant lésés même si le bien-être global est maximisé.

Because electricity is at the heart of our modern economy, a significant challenge for economists is to ensure sufficient investment. Currently, in most developed countries, it is predominantly private actors who make both investment and consumption decisions. It is in this context that this thesis is concerned with understanding how to design markets that provide virtuous incentives to a diverse set of actors. The aim is then to induce efficient investment and consumption decisions. The methodology employed in this thesis is based on a theoretical representation of actor behavior in electricity markets and studies how this behavior interacts with the rules enacted in these same markets. The first chapter examines the behavior of producers in capacity markets. A capacity market allows generators to generate income in advance in exchange for their commitment to availability, which should provide incentives to invest sufficiently. The first chapter proposes a new approach to conceptualizing offers on these markets, using real options theory. In particular, this model describes the interaction between the characteristics of the contract sold on the capacity market, notably its duration, and the bids made by producers. In this way, the chapter sheds new light on price formation in these markets. The second chapter highlights the importance of choosing the right way to choose the demand on capacity markets. Indeed, it shows that, depending on the characteristics of the markets and the players involved, certain ways of taking demand into account in these markets can have unexpected effects on surplus. These effects can be both positive and negative. Finally, the last chapter raises the question of how to ensure sufficient investment when consumer demand is unknown. It describes the trade-off between financing investment and maximizing welfare. In particular, the chapter points out that setting up markets to achieve a certain level of investment can raise questions of redistribution, with some consumers being harmed even if overall welfare is maximized.