Avec la croissance des nouvelles technologies émergentes dans les réseaux de distribution, tels que les éoliennes, les panneaux solaires, les véhicules électriques et les sources de génération distribuées, la nécessité d'étudier simultanément les réseaux de transmission et de distribution (T&D) et leurs interactions bilatérales ne peut plus être négligée. Une forte pénétration des sources d'énergie renouvelable, naturellement stochastiques, peut inverser le flux d'énergie, ce qui ne rentre pas dans le paradigme d’un écoulement de puissance à flux descendant qui caractérise les systèmes d'alimentation conventionnels. Par conséquent, les méthodes d'étude de réseaux telles que le fux de puissance optimal (Optimal Power Flow), l'engagement des groupes de production (unit commitment) et l'analyse de la stabilité doivent être revisitées. Cette thèse propose l'application de systèmes de stockage d'énergie sur batterie (BESS) dans un cadre intégré de T&D minimisant les impacts négatifs des énergies renouvelables insérées dans le réseau de distribution ou chez le client. Les BESS peuvent être interprétés comme des équipements flexibles supplémentaires, contrôlés à distance et/ou localement, qui absorbent ou libèrent des puissances actives et réactives et améliorent l'efficacité globale du système T&D au complet du point de vue de la stabilité et de la performance dynamique. Selon la pratique courante, les études des systèmes T&D intégrés peuvent être classées en sous-groupes d’études dynamiques vs stationnaires ou en sous-groupes d’études de cooptimisation vs co-simulation. Suivant la même approche, l’analyse à l’état d’équilibre est d’abord lancée par un nouvel outil d’allocation optimisée stochastique de BESS (VSCSOBA) à contrainte de stabilité de tension. L'outil d'optimisation développé basé sur GAMS à deux niveaux prend en compte les BESS et des modèles détaillés de ressources énergétiques distribuées stochastiques tout en minimisant principalement les pertes de puissance active, mais les écarts de tension, les coûts de délestage, l'augmentation de la capacité de charge (chargeabilité ou « loadbility ») ainsi que la réduction de la vulnérabilité sont aussi des fonctions objectives qui ont été considérées. L’applicabilité de l’outil proposé a été confirmée sur des cas d’utilisation basés sur des réseaux T&D benchmark de l’IEEE comportant des centaines de variables et contraintes. Dans la partie suivante, l'architecture du framework de co-simulation, ainsi que les différents acteurs clés qui y participent seront examinés. Les objectifs de cette partie sont les suivants : développer, simuler et résoudre des équations algébriques de chaque niveau indépendamment, à l'aide de simulateurs bien connus, spécifiques à un domaine (c’est-à-dire, transport vs distribution), tout en assurant une interface externe pour l'échange de données. L'outil d'interface devrait établir une connexion de partage de données robuste, fiable et bilatérale entre deux niveaux de système. Les idées et les méthodologies proposées seront discutées. Pour completer cette étude, La commutation optimale de réseaux de transport (Optimal Transmission Switching) en tant que nouvelle méthode de réduction des coûts d'exploitation est considérée d'un point de vue de la sécurité, en assument ou non la présence des BESS. De toute évidence, l'OTS est un moyen efficace (tout comme la référence de tension ou le contrôle des références de puissances P-Q) qui s’avère nécessaire dans le cadre T&D intégré, tel que nous le démontrons à travers divers cas d'utilisation. Pour ce faire, afin de préserver la sécurité des systèmes de transport d'électricité contre les attaques ou les catastrophes naturelles telles que les ouragans et les pannes, un problème OTS stochastique orienté vulnérabilité (VO-SOTS) est également introduit dans cette thèse tout en considérant l'incertitude des charges via une approche par échantillonage de scénarios respectant la distribution statistique des incertitudes. / With the growing trend of emerging new technologies in distribution networks, such as wind turbines, solar panels, electric vehicles, and distributed generations, the need for simultaneously studying Transmission & Distribution (T&D) networks and their bilateral interactions cannot be overlooked anymore. High penetration of naturally stochastic renewable energy sources may reverse the energy flow which does not fit in the top-down energy transfer paradigm of conventional power systems. Consequently, network study methods such as optimal power flow, unit commitment, and static stability analysis need to be revised. This thesis proposes application of battery energy storage systems (BESS) within integrated T&D framework minimizing the adverse impacts of renewable energy resources. The BESSs can be interpreted as additional flexible equipment, remotely and/or locally controlled, which absorb or release both active and reactive powers and improve the overall efficiency of the complete T&D system from both steady-state and dynamic viewpoints. As a common practice, the integrated T&D framework studies are categorized into either dynamic and steady-state subcases or co-optimization framework and co-simulation framework. Following the same approach, the steady-state analysis is first initiated by a novel voltage stability constrained stochastic optimal BESS allocation (VSC-SOBA) tool. The developed bi-level GAMS-based optimization tool takes into account BESSs and detailed models of stochastic distributed energy resources while minimizing active power losses, voltage deviation, load shedding costs, increasing loadability, and vulnerability mitigation are objective functions. The applicability of proposed tool has been confirmed over large IEEE recognized T&D benchmarks with hundreds of variables and constraints. In the next part, the architecture of co-simulation framework and different key players will be investigated. The objectives of this part are set as: developing, simulating, and solving differential and algebraic equations of each level independently, using existing well-known domain-specific simulators, while externally-interfaced for exchanging data. The interface tool should stablish a robust, reliable, and bilateral data sharing connection between two levels of system. The ideas and proposed methodologies will be discussed. To complete this study, optimal transmission switching (OTS) as a new method for reduction of operation costs is next considered from a security point of view. It is shown clearly that OTS is an effective mean (just like voltage reference or P-Q reference control), which is necessary in the integrated T&D framework to make it useful in dealing with various emerging use cases. To do so without impeding the security of power transmission systems against attacks or natural disasters such as hurricane and outages, a vulnerability oriented stochastic OTS (VO-SOTS) problem is also introduced in this thesis, while considering the loads uncertainty via a scenario-based approach.

Dans ce mémoire, des questions associées à la simulation en régime transitoire et à l'intégration au réseau de distribution d'une génératrice asynchrone privée (« NUIG : Non-Utility Induction Génération ») sont étudiées. L'objectif de ce travail est de vérifier l'influence de différents facteurs tels le niveau et l'emplacement de la charge et de la compensation capacitive ainsi que le type de charge sur les phénomènes d'auto-excitation de la génératrice asynchrone et les surtensions indésirables qui résultent d'un défaut et/ou d'une condition d'îlotage. Les résultats de simulation montrent que les phénomènes d'auto-excitation semblent très complexes et multidimensionnels et ils impliquent l'interaction de différents facteurs. Les courbes obtenues dépendent fortement des spécifications du système et il est difficile de dériver des critères précis qui puissent être appliqués de façon générale à tous les cas d'intégration de la génération asynchrone au réseau. Cependant, des principes directeurs pratiques pour limiter l'occurrence de l'auto-excitation ont été dérivés et selon ces principes directeurs, un système de protection et un réglage de rélai recommandés sont présentés pour l'interconnexion de génératrices asynchrones privées (« NUIG ») au réseau de distribution. / In this thesis, some topics related to the dynamic simulation and operations of Non-Utility Induction Generation (NUIG) are investigated. The objective of this thesis is to put focus on the influence of different factors such as load and capacitive compensation levels and positions as well as load type on induction generator self-excitation phenomenon and related overvoltages, resulting from a fault and/or an unwanted islanding condition. The results of simulations showed the self-excitation phenomenon appear to be very complex and multidimensional and implying the interaction of many different factors. The obtained curves and behaviors highly depend on the system specifics, and it is difficult to drive precise criteria applicable in a general manner to ail cases of generation’s integration. However, practical guidelines to limit the occurrence of self-excitation have been derived and, as per these guidelines, recommended protection System and relay settings are presented for interconnection of NUIGs to the distribution networks.

Depuis le début des années 1990, l'ouverture à la concurrence, les nouvelles normes réglementaires et la transformation du rôle de l'État et des collectivités locales ont mis en cause les modèles historiques de régulation des services d'eau, d'électricité et de télécommunications, en accordant une place centrale à la relation marchande. En parallèle, les entreprises se sont lancées dans de profondes réformes organisationnelles afin de promouvoir de nouvelles logiques commerciales et gestionnaires et de renforcer le degré de prise en compte des attentes des clients. En se fondant sur une démarche de sociologie politique, l'objet de la thèse est d'étudier comment les nouvelles stratégies et pratiques des acteurs du système de régulation État, collectivités locales, autorités de régulation, entreprises, associations de consommateurs tendent à modifier le statut de l'usager. Pour cela, une grille d'analyse a été élaborée grâce à la construction de trois figures théoriques de l'utilisateur : le consommateur, le client et le citoyen. Les résultats soulignent que les réformes et les mutations des services de réseaux entraînent une domination de la figure du consommateur. Le passage de l'usager au consommateur s'illustre par la prégnance croissante du référentiel consumériste : vérité des prix, évaluation des performances, standards de qualité, dispositifs de protection du consommateur individuel. Cependant, la domination du consommateur ne se traduit pas par une exclusion des enjeux de citoyenneté. Certes, les problématiques de cohésion socio-territoriale ne sont pratiquement plus présentes parmi les revendications des usagers, alors quelles constituaient le cœur du modèle de service public bâti après-guerre. Mais de nouveaux enjeux émergent parfois rapidement autour de deux thématiques : la transparence de gestion des services urbains et la protection de l'environnement.

Nous nous intéressons dans cette thèse aux problèmes d'optimisation de systèmes de grande taille en environnement incertain et plus particulièrement à la résolution de leurs équivalents déterministes par des méthodes de décomposition de type proximal. L'application sous-jacente que nous avons à l'esprit est celle de la gestion optimale de la production électrique d'EDF soumise aux aléas climatique, de marche et de consommation. Nous mettons 'a plat les couplages naturels espace-temps- aléas liés à cette application et proposons deux nouveaux schémas de discrétisation pour le couplage des aléas, bas'es sur l'estimation non-paramétrique de espérance conditionnelle, qui constituent des alternatives à la construction d'arbres de scénarios. Nous nous intéressons ensuite aux méthodes de décomposition en travaillant sur un modèle général, celui de la minimisation d'une somme de deux fonctions convexes, la première séparable et l'autre couplante. D'une part, ce modèle simplifie nous exonéré de la technicité due à un choix particulier de cou- plage et de sous-système. D'autre part hypothèse de convexité permet de tirer parti de la théorie des opérateurs monotones et de l'identification des méthodes proximales comme des algorithmes de points fixes. Nous mettons l'accent sur les propriétés différentielles des opérateurs de réflexion généralisée dont on cherche un point fixe, qui permettent de borner la vitesse de convergence. Nous étudions ensuite deux familles d'algorithmes de décomposition-coordination issues des méthodes dites d'éclatement d'opérateurs, à savoir les méthodes Forward-Backward et de type Rachford. Nous suggérons quelques techniques d'accélération de la convergence des méthodes de type Rachford. Pour cela, nous analysons dans un premier temps la méthode d'un point de vue théorique, fournissant ainsi des explications à certaines observations numériques, avant de proposer des améliorations en réponse. Parmi elles, une mise a' jour automatique du facteur d'échelle permet de corriger son éventuel mauvais choix initial. La preuve de convergence de cette technique se voit facilitée grâce aux résultats de stabilité de certaines lois internes vis a' vis de la convergence graphique établis en amont. Nous soumettons aussi l'idée d'introduire des "sauts" dans la méthode lorsqu'elle est appliquée à des problèmes polyédraux, en fondant nos argument sur la géométrie formée par la suite des itérés. En dernier lieu, nous montrons qu'il est possible, en ajoutant un mécanisme de contrôle, de s'affranchir de la résolution de tous les sous-problèmes à chaque itération en préservant la convergence globale. L'intérêt pratique de ces suggestions est confirmé par des tests numériques sur le problème de gestion de production électrique.

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Notre travail de thèse s'intéresse au courant de la dynamique concurrentielle et à l'étude de la rivalité entre entreprises. Il propose d'approfondir ces travaux et notamment la concurrence multimarchés (appelée aussi compétition multipoints) dans les secteurs en cours de libéralisation (industries de réseaux). En effet les comportements concurrentiels durant les processus de libéralisation restent aujourd'hui encore mal connus.<br />Pour conduire cette recherche, nous avons choisi d'étudier une série de cas d'entreprises (EDF, Electrabel, Endesa, Enel, Gaz de France, Poweo, Direct Energie...), actives sur le marché français de l'électricité actuellement en cours de libéralisation (1996 – 2006). Cette recherche qualitative conduite par études de cas longitudinales, s'inscrit dans le cadre d'une convention CIFRE (entre le Ministère de la Recherche & la société Electrabel France) incluant une implication forte dans la vie de l'entreprise et du secteur.<br /><br />Grâce à l'utilisation des séquences stratégiques multidimensionnelles, nous avons identifié deux périodes stratégiques, caractérisées pour la première, par une logique d'affrontement puis la seconde par une logique de retenue mutuelle. Nous défendons l'idée qu'après une première phase d'apprentissage des règles d'un nouveau marché libéralisé (affrontement, diversification, internationalisation), les opérateurs ont rapidement et collectivement repositionné leurs priorités sur une stratégie européenne focalisée sur la convergence gaz – électricité. La mise en place d'une compétition multimarchés a entraîné l'apparition d'une retenue mutuelle, particulièrement profitable pour les grands acteurs. La conduite d'une stratégie intégrée (marché & hors marché) ressort comme une variable importante dans la conduite et la légitimation de ces comportements.

La thèse porte sur une décomposition explicite de Föllmer-Schweizer d'une classe importante d'actifs conditionnels lorsque le cours du sous-jacent est un processus à accroissements indépendants ou une exponentielle de tels processus. Ceci permet de mettre en oeuvre un algorithme efficace pour établir des stratégies optimales dans le cadre de la couverture quadratique. Ces résultats ont été implémentés dans le cas du marché de l'électricité.

Ce mémoire vise à mesurer l'impact de la réglementation et de la privatisation sur l'indutrie de l'électricité dans 19 pays membres de l'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE). Un modèle économétrique a été construit à partir de données de panel de 1987 à 2006 et on trouve que la concurrence dans le marché de détail a un effet négatif sur les prix industriel et résidentiel. La séparation légale et comptable du secteur de la génération et de la transmission a quant à elle un effet positif sur le prix résidentiel. On cherche également à établir un lien entre ces résultats et l'industrie de l'électricité au Québec. Suite à une analyse des coûts marginaux de court et de long terme de la production d'électricité, nous trouvons que la tarification devrait être plus élevée en période de pointe, afin d'envoyer un signal cohérent aux consommateurs. En 1980, la majorité des pays membres de l'OCDE avait une industrie de l'électricité dominée par un monopole verticalement intégré. En 1990, le Royaume-Uni entreprenait une vaste opération de libéralisation et de privatisation de son industrie dans le but d'améliorer l'efficacité de celle-ci. Plusieurs autres pays ont par la suite entrepris des réformes similaires. Au Québec, Hydro-Québec Transénergie a été créée en 1997 et la Régie de l'énergie en 1996. Depuis quelques années, un débat public est engagé sur la privatisation d'Hydro-Québec et ce mémoire a comme objectif de mesurer empiriquement l'effet de ces réformes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Réglementation électricité, Privatisation électricité, Modèle linéaire données de panel, Coût marginal électricité, Tarification électricité, Hydro-Québec.

Cet ouvrage présente une analyse d'un système de demande dans le domaine énergétique. Il concerne le marché résidentiel québécois. Le but est de déterminer les facteurs importants qui causent des perturbations dans la demande énergétique. L'Enquête des dépenses des ménages de Statistique Canada servira de source de données afin d'analyser les comportements de ceux-ci. Ce système de demande permettra de comprendre les réactions des ménages à ces perturbations du marché. De plus, il servira à mesurer le niveau de sensibilité des ménages aux prix d'électricité et des autres combustibles. Un modèle économétrique de la forme AIDS sera utilisé pour arriver à trouver ces variables déterminantes pour bien expliquer la demande énergétique. L'explication de ce modèle sera présentée pour bien démontrer le respect de la théorie économique. La résolution de ce système permet d'établir une liste de variables importantes ayant un impact dans la demande des ménages. Notre étude permet également d'expliquer de façon précise les réactions des ménages à des fluctuations de prix du marché. Nos résultats démontrent que la sensibilité des ménages aux prix d'électricité n'est pas inexistante et n'est pas similaire pour tous les ménages. Ce résultat est expliqué en fonction des différentes carctéristiques des ménages. Certaines carctéristiques des ménages influencent plus que d'autres le niveau de sensibilité aux prix d'électricité. Le degré d'importance des différentes caractéristiques est établi afin d'expliquer les résultats obtenus. Finalement, notre étude permet de faire des suggestions aux différentes institutions impliquées dans ce marché. Ces conseils poursuivent comme but l'amélioration de leurs objectifs personnels.

Le but de ce mémoire est de traiter des déterminants de la valeur dans le marché immobilier montréalais. C'est une étude de cas appliquée aux types de réseaux de distribution câblés, à la végétation et aux types de rue. Cette étude porte sur deux modèles économétriques distincts. Le premier est un modèle de détermination du prix des habitations. Le second est un modèle sur les déterminants de l'erreur d'évaluation. Ce mémoire est une analyse empirique portant sur 2946 condos localisés sur l'île de Montréal et sur l'île des Sœurs. L'originalité de ce document réside dans son sujet, dans les méthodes utilisées pour le traiter et dans les résultats qui ont été obtenus. Comme ce sujet a été déjà grandement couvert par la documentation, nous ne traitons pas ici de l'impact des lignes à haute tension sur la valeur des propriétés. Nous traitons de l'impact des lignes de distribution aux propriétés, qu'elles soient aériennes, en réseaux mixtes ou enfouies. Nous avons, à cet effet, utilisé le système de classement de la Commission des services électriques de la Ville de Montréal. Aucune prime de valeur n'est accordée pour la présence d'un réseau de distribution enfoui. En revanche, une prime de l'ordre de 3,12 % est liée aux propriétés desservies par un réseau de distribution complètement aérien. Nous nous intéressons aussi à l'impact de la végétation sur nos deux modèles. Nous avons, en conséquence, construit un indice de végétation fondé sur la canopée des arbres visible sur les photos aériennes de la Ville de Montréal. Nous avons constaté que doubler la canopée des arbres, soit une hausse de 100 % de la végétation dans un rayon de 75 mètres des bâtiments, entrainera une prime de 2,90 % sur la valeur des condos. Pour finir, nous nous sommes intéressés à l'impact du type de rue sur la valeur des condos. Nous avons utilisé la classification des artères de la Communauté urbaine de Montréal afin d'y parvenir. Ce système de classification nous a permis de constater que plus une rue est passante, moins les gens sont prêts à payer pour y vivre. L'analyse de l'impact de ces variables a aussi été faite sur un modèle de détermination des erreurs d'évaluation. Dans ce modèle, la surévaluation municipale systématique, présente dans notre échantillon, est diminuée avec l'augmentation de la végétation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : analyse hédonique, immobilier, prix, électrique, rue, arbres, réseaux.