This research has developed a novel long term domestic energy stock model of owner- occupied dwellings in England. Its primary purpose is to aid policy makers in determining appropriate policy measures to achieve CO2 emissions reductions in the housing sector. Current modelling techniques can provide a highly disaggregated technology rich environment, but they do not consider the behaviour required for technological changes to the dwelling stock. Energy efficiency improvements will only occur in the owner-occupied sector of the housing market when owners decide to carry out such improvements. Therefore, a stock model that can simulate this decision making process will be of more use for policy makers in predicting the impact of different measures designed to encourage uptake of suitable technologies. Agent based modelling has been proposed as a solution to allow the inclusion of individual household decision making into a long term domestic stock model. The agents in the model represent households and have a simple additive weighting decision making algorithm based on discrete choice survey data from the Energy Saving Trust and Element Energy. The model has then been calibrated against historic technology diffusion data. Sixteen scenarios have been developed and tested in the model. The initial Business as Usual scenarios indicate that current policies are likely to fall well short of the 2050 80% emissions reduction target, although subsequent scenarios indicate that the target is achievable. The results also indicate that care is required when setting subsidy levels when competing technologies are available, as there is the potential to suppress the diffusion of technologies that offer greater potential savings. The developed model can now be used by policy makers in testing further scenarios, and this novel approach can be applied both regionally and in other countries, subject to the collection of suitable input data.

Cette thèse fournit une illustration numérique de la façon dont une taxe carbone pourrait affecter le PIB, l’emploi, les émissions de CO2 et les inégalités socio-économiques en Afrique du Sud. Elle utilise un modèle d’équilibre général calculable « hybride » en économie ouverte par projection en un seul pas de temps de 2005 à 2035. Le modèle représente des économies de second rang, notamment des rigidités sur le marché du travail liées aux niveaux de qualification et dans la production électrique. Sept scénarios basés sur des modalités différentes de recyclage de la taxe carbone sont analysés, plus une option d’investir une partie des revenus de la taxe dans l’amélioration des qualifications de la force de travail.L’analyse montre que sous hypothèse standard de changement technique, une taxe carbone de 100 ZAR par tonne de CO2 environ a peu d’impact négatif sur le PIB et l’emploi lorsqu’elle est associée à un mode de recyclage des revenus approprié : subventionner le facteur travail et réduire les taxes sur les profits des entreprises pourrait conduire aux meilleurs résultats macroéconomiques, mais ne réduit pas les inégalités. Des mesures supplémentaires sont nécessaires pour réduire la « pauvreté énergétique ». Pour atteindre le NDC d’Afrique du Sud au titre de l’Accord de Paris, un taux de taxe d’environ 300 ZAR ou 55$ par tonne de CO2 serait nécessaire. Toutefois, un tel taux pourrait avoir un impact significatif sur la croissance du PIB. En même temps, sans changement de la tendance de croissance de la productivité du travail, ce PIB plus faible conduirait à un chômage plus élevé que dans le cas de référence. Une politique d’investissement de 7.5 milliards de ZAR de revenus carbone dans les qualifications de la main d’œuvre, avec l’objectif d’augmenter l’accès à la formation de haut niveau et de réduire le manque de salariés très qualifiés, pourrait avoir un effet très positif sur la croissance du PIB.Le progrès technologique, les préférences des consommateurs et le contexte international, limitent la capacité de l’économie à se restructurer et se décarboner et incidemment à réduire les impacts négatifs de la taxe carbone sur la croissance du PIB. Une véritable évaluation du changement technologique futur serait pertinente pour tous les secteurs et facteurs de production. Ces résultats impliquent aussi que la politique climatique internationale doit traiter la question des transferts de technologie et celles des potentiels différents de décarbonation sérieuse à l’échelle nationale. / This PhD thesis gives a numerical illustration of how a carbon tax affects South African GDP, employment, CO2 emissions and socio-economic inequality. It uses a “hybrid” computable general equilibrium model of an open economy in a one-step projection from 2005 to 2035. It models second-best economies, notably skill-related rigidities in the labour market and in production of electricity. Seven scenarios for recycling of carbon tax revenue are analysed, plus an option to invest a part of tax revenue in improvement of skills of labour.The analysis shows that under conventional assumptions about technological change, a carbon tax of around 100 ZAR2005 (18 USD2013) per tonne of CO2 will have little negative consequences for GDP and employment, when combined with the right type of tax revenue recycling: Labour subsidies and company profit tax reduction likely lead to the best macro-economic outcomes, though do not reduce inequality. Additional measures are needed to reduce “energy poverty”. To achieve South Africa’s NDC of the Paris Agreement, a carbon tax rate of around 300 ZAR2005 or 55 USD2013 per tonne of CO2 is necessary. However, this could have serious impacts on GDP growth. Also, without a change in the trend of increasing labour productivity, such lower GDP will lead to higher unemployment than in the reference case. An investment in skills of 7.5 billion ZAR2005 of annual Ctax revenue, with the objective of increasing access to high quality education and reducing the high skill labour shortage, if fond to have a very positive impact on GDP growth. However better calibration data is required.The findings of this PhD thesis furthermore call for thorough examination of what type of technological change could be expected for South Africa. Technological progress, consumer preferences and international circumstances limit the economy’s capacity to restructure and decarbonise and therefore to reduce negative consequences of carbon taxation for GDP growth. Proper assessment of future technological change is relevant for all sectors and inputs. Examples are given which show that energy and materials efficiency have an important role for future GDP growth under carbon constraints, because they determine the economy’s flexibility to reduce energy consumption and to substitute it, e.g. by labour. This finding normally holds not only for South Africa, but also for the rest of the world. These results also imply that international climate policy has to address technology transfer and the different potentials of national economies to decarbonise seriously.

Pays en développement avec une demande d’électricité croissante, le Vietnam a instauré la tarification progressive de l’électricité résidentielle. La fixation du tarif de l’énergie est toujours une question délicate, entre gestion de la demande, lutte contre la pauvreté, effets sur l’inflation, besoins d’investissement pour assurer la sécurité énergétique et le développement des technologies vertes. Cette action nécessite une maîtrise très profonde du comportement des consommateurs ainsi que la demande des ménages. La thèse a pour but d’explorer les facteurs qui impactent la demande d’électricité Vietnamienne au niveau résidentielle en se basant sur : les prix, les revenus, la démographie (comprenant la taille et la composition des foyers) et les vagues de chaleur. Les données de « pool et panel » sont collectées à partir des trois micro enquêtes sur le niveau de vie des foyers vietnamiens en 2012, 2014, 2016.Cette thèse estime économétriquement la demande d’électricité des ménages. Elle innove sur deux points de méthode.Premièrement, elle utilise les données individuelles issues des enquêtes nationales, avec le détail de la structure des tarifs et des factures d’électricité des ménages répondants. Cela dépasse donc les limites de beaucoup de recherches passées qui étaient basées soit sur données nationales agrégées, soit sur données individuelles mais avec une quantité et un prix imputés, soit sur données individuelles avec le détail de la structure des tarifs et des factures d’électricité mais au niveau régional seulement. Cette innovation est possible car le marché de l’électricité au Vietnamien est monopolistique, avec un seul vendeur – Electricité de Vietnam (EVN), à qui le gouvernement commande d’utiliser une grille tarifaire homogène pour tout le pays.Deuxièmement, la thèse propose une nouvelle façon d’explorer l’impact des hautes températures sur la demande d’électricité. La méthode propose d’ajouter une variable muette qui représente l’occurrence d’une vague de chaleur. Cette variable est complémentaire de la notion « Degrés-jours de refroidissement » qui représente la température dans la plupart des études précédentes.Les conclusions principales sont que: (i) Les ménages réagissent aux prix marginaux, la demande est élastique par rapport au prix. (ii) Il existe un seuil de revenu à partir duquel la consommation d'électricité des foyers augmente quand le revenu augmente : la consommation d'électricité des foyers ayant ce revenu peut être considérée comme le niveau de besoin fondamental, un seuil de pauvreté pour l’électricité. (iii) La progressivité de la tarification ne pénalise pas les familles nombreuses : le tarif progresse moins vite que les d’économies d'échelle des dépenses d'électricité. (iv) Nous n’observons pas d’effet de la composition du foyer en termes enfants / adultes / personnes âgés sur la dépense d'électricité. (v) Les vagues de chaleur - un phénomène lié au changement climatique - impactent la demande d’électricité et devraient être mieux prises en compte dans l’estimation de la demande. / As a developing country with surging demand in electricity, Vietnam has implemented demand-side management in the residential electricity market, such as increasing block tariffs to balance the tension between energy security and the development of clean technology. The implementation of demand-side management requires a deep understanding of customer behaviors and household demand. The thesis aims to explore the factors impacting on Vietnamese residential electricity demand in the period of 2012–16. The exploration focuses on four main factors: prices, income, demographics (including household size and composition), and heatwaves. The data are a pool data set and a panel data set which have been constructed from the three rounds of the micro survey Vietnam Household Living Standard Survey (VHLSS) in 2012, 2014 and 2016.The thesis has two novel points in estimating household electricity demand function.First, it uses micro survey data at national level, with detailed tariff structures and private electricity billing. In the past, researches have often used national aggregate data or national micro survey data with imputed quantity or price. Researches that use micro survey data with detail tariff schedules and electricity bills are often at a regional level rather than at a national level due to the absence of national data on tariff structures. The residential electricity market in Vietnam is a monopoly with a single seller, Vietnam Electricity (EVN). Electricity tariff schedules are proposed by EVN and set by the Government and are thus uniform in national scale. This provides a chance to estimate demand function from national micro survey data, with full detail of electricity prices and billings.Second, the thesis proposes a new way to capture the impact of high temperature on electricity demand. That is, to include an additional dummy variable to represent the extreme distribution of temperature. The additional dummy variable is a complement to the concept of cooling degree days which is a popular representation of temperature in previous researches.The estimate results lead to five main conclusions. (i) Households do respond to marginal prices and demand is elastic to price. (ii) There exists an income threshold from which household electricity consumption increases as income increases. The electricity consumption of households in the income group is the reference level of electricity poverty threshold. (iii) The increasing block tariff does not cancel out economies of scale in electricity expenditure of households. (iv) There is no difference in electricity expenditure across children, adults and elders. (v) Heatwaves – a climate change related phenomenon – do have impacts on electricity demand and need to be addressed carefully in estimating electricity demand in the future.