Ce travail présente une optimisation bi-niveau pour la conception de réseaux durables de ressources dans les parcs éco-industriels (EIP). Tout d'abord, les méthodes d'optimisation multiobjectif sont explorées afin de gérer la nature multicritère des problèmes de conception de réseaux dans les EIP. Ensuite, différents cas d’étude sont explorés et analysés afin de maintenir un équilibre concernant les coûts opératoires des usines, tout en minimisant la consommation des ressources naturelles. Ainsi, le problème est modélisé selon une structure bi-niveau reprenant les concepts de la théorie des jeux, où les usines des entreprises jouent un jeu de Nash entre elles, tout en étant dans une structure de jeu de Stackelberg avec l'autorité environnementale. Cette structure définit un modèle qui doit être transformé en un problème MOPEC (Multiple Optimization Problems with Equilibrium Constraints). Différents cas d’étude sont explorés : le premier cas est le réseau d'eau mono-polluant d’un EIP dans lequel l’influence des paramètres opératoires des usines est étudiée afin de déterminer ceux qui favorisent la symbiose entre les usines. Le réseau d'eau est composé d'un nombre fixe de procédés et d’unités de régénération où les concentrations maximales d’entrée et de sortie des polluants sont définies a priori. L'objectif est alors de déterminer quelles sont les allocations entre procédés et unités de régénération. Les résultats obtenus mettent en évidence les avantages de la structure du modèle proposée par rapport aux approches multiobjectif traditionnelles, en obtenant des gains économiques équilibrés d’usines différentes (gains entre 12-25%) tout en maintenant une faible consommation globale des ressources. Ensuite, d'autres études de cas sont abordées à l'aide de la structure bi-niveau : il s’agit d'inclure simultanément les réseaux d'énergie et d’eau dans une formulation multileader multi-follower où les deux «autorités » environnementales sont supposées jouer un jeu non-coopératif de Nash. Dans un premier cas, le gain économique est plus important en incluant des réseaux d'énergie dans la structure de l’EIP. La deuxième étude de cas industriel explore un modèle de réseau d’utilités offre-demande où l'autorité environnementale vise à minimiser les émissions totales de CO2 dans le parc. La conclusion des différents cas explorés montre des résultats extrêmement favorables en termes de coût et d’impact environnemental ce qui vise à encourager les entreprises à participer à l'EIP. / This work presents a bilevel programming framework for the design of sustainable resource networks in eco-industrial parks (EIP). First, multiobjective optimization methods are explored in order to manage the multi-criteria nature of EIP network design problems. Then, different case studies are modeled in order to minimize and maintain in equilibrium participating plants operating costs while minimizing resource consumption. Thus, the structure of the model is constituted by a bilevel programming framework where the enterprises’ plants play a Nash game between them while being in a Stackelberg game structure with the authority. This structure defines a model which, in order to be solved, has to be transformed into a MOPEC (Multiple Optimization Problems with Equilibrium Constraints) structure. Regarding the case studies, monocontaminant water networks in EIP are studied first, where the influence of plants operating parameters are studied in order to determine the most important ones to favor the symbiosis between plants. The water network is composed of a fixed number of process and water regeneration units where the maximal inlet and outlet contaminant concentrations are defined a priori. The aim is to determine which processes are interconnected and the water regeneration allocation. Obtained results highlight the benefits of the proposed model structure in comparison with traditional multiobjective approaches, by obtaining equilibrate different plants operating costs (i.e. gains between 12-25%) while maintaining an overall low resource consumption. Then, other case studies are approached by using the bilevel structure to include simultaneously energy networks in a multi-leader-multi-follower formulation where both environmental authorities are assumed to play a noncooperative Nash game. In the first case study, economic gain is proven to be more significant by including energy networks in the EIP structure. The second industrial case study explores a supply-demand utility network model where the environmental authority aims to minimize the total equivalent CO2 emissions in the EIP. In all cases, the enterprises’ plants are encouraged to participate in the EIP by the extremely favorable obtained results.

L’écologie industrielle a pour objectif de résoudre les questions liées à l'utilisation des ressources technologiques dans les sociétés, dans le but d'ajouter à la partie des connaissances nécessaires pour commencer à évaluer les problèmes de qualité liés à l'environnement et les questions de disponibilité des ressources. Le concept d’écologie industrielle peut être réalisé et pratiqué à travers d’établissement des parcs éco-industriels. Un parc éco-industriel est une communauté de fabrication et de service des entreprises situées ensemble sur une propriété commune. Les membres cherchent la performance environnementale, économique et sociale accrue grâce à la collaboration dans la gestion des questions environnementales et de ressource. L’objectif principal de la thèse est de créer des modèles mathématiques d’optimisation pour maximiser des flux des échanges dans un parc éco-industriel et pour réduire les impacts négatifs des industries sur l’environnement. Les sept parcs éco-industriels symboliques et emblématiques dans le monde ont été étudiés durant la thèse pour obtenir une vision pratique de la problématique et pour acquérir les informations du développement des éco-parcs de la réalité. Les dix outils informatiques et les modèles d’optimisation pour les parcs éco-industriels ont été étudiés. Trois modélisations d’optimisation sont proposées avec les simulations numériques effectuées. / Industrial ecology aims to resolve issues related to the use of technological resources in societies in order to add to the party the knowledge to begin to assess quality issues related to the environment and resource availability issues. The concept of industrial ecology can be realized and practiced through the establishment of eco-industrial parks. An eco-industrial park is a manufacturing community and service businesses located together on a common property. Members seek environmental performance, increased economic and social through collaboration in managing environmental and resource. The main aim of this thesis is to create mathematical optimization models to maximize trade flows in an eco-industrial park and to reduce the negative impacts of industry on the environment. The seven symbolic eco-industrial parks have been studied in this thesis in order to get a practical view of the issues and to acquire information from the development of eco-parks in reality. The numerical tools and optimization models for eco-industrial parks were studied. Three optimization models have been proposed with numerical simulations in this thesis.

La thèse étudie le rôle que les centrales nucléaires pourraient jouer dans la décarbonisation des secteurs du chauffage en Europe et en France. Un réacteur nucléaire est d’abord une source de chaleur à longue durée de vie qui peut produire de l’électricité grâce à un turboalternateur. Mais il peut également être utilisé en mode cogénération en produisant à la fois de l’électricité et de la chaleur. Cette option présente plusieurs avantages dont celui de fournir une chaleur exempte d’émissions de gaz à effet de serre (GES) et celui d’offrir de la flexibilité au réseau électrique.Aujourd’hui, l'exploitation la plus courante des centrales nucléaires est la fourniture exclusive d’électricité. Cependant, cela entraîne le rejet dans l'environnement de grandes quantités de chaleur issues de la conversion en électricité. Le transfert d'une partie de cette chaleur aux puits industriels ou aux systèmes de chauffage urbain à proximité réduirait la consommation de combustibles fossiles et les émissions de GES. Si cette chaleur venait en substitution de combustibles fossiles importés, cela permettrait également d'améliorer l’indépendance énergétique, favorisant ainsi la stabilité des prix à long terme. / The Ph.D. Thesis studies the role that nuclear plants could play in decarbonizing the European and French heating sectors. A nuclear power plant is basically a thermal plant that convert the nuclear heat into electricity using a turboalternator. But it could also be used in a cogeneration mode producing simultaneously power and heat. The latter offers many advantages including the low carbon profile and the ability to provide flexibility to the power grid.The most widely spread operation of nuclear plants today is electricity only production, which imply the dumping into the environment a large amount of heat that has not been converted to electricity. Transferring part of this heat to nearby industrial sinks or district heating systems would reduce fossil fuel consumption and greenhouse gases emissions. If this heat is replacing imported fossil-fuels that would also improve energy self-sufficiency, favouring long-term price stability.

本研究係採用桃園工業區土地實際交易價格作為實證對象，運用特徵價格理論，探討影響工業區土地價格的因素。因桃園縣之地理區位係處於內湖科技園區、新竹科學園區兩大產業聚集重鎮之中間位置，因此亦分析桃園縣輻輳區位與前述兩園區之距離是否成為其地價影響因素之一。故除將一般文獻研究對價格有所影響之宗地條件及區位條件納入分析外，亦將工業區管理服務、產業聚集及桃園縣輻輳位置等要素，測試是否亦為工業區土地價格的影響因素。而研究採用的方法係以特徵價格函數為基礎，工業區地價為應變數，可能影響工業區地價的因素為自變數，並使用一般化的Box-Cox轉換函數測試各種函數型態，最後選擇一最適函數型態進行特徵價格的估算。 實證結果發現，有關工業區之宗地條件中移轉土地面積、臨街路寬、臨街關係等3項變數為工業區地價影響因素。而在區位條件中，與桃園縣政府距離、與內湖科技園區距離等2項變數，對工業區地價具有負向的關係，即與縣政府或內科距離越遠，地價越低。再者，藉以代表產業聚集指標的鄉鎮市製造業勞動力聚集比例亦通過模式檢定，與地價呈現正向關係，顯示勞動力聚集比例越高，能提高廠商設廠的意願，增加工業用地的需求，有助於地價的提昇。此外，有設置服務中心的工業區，因能提供管理服務，對廠商較具有吸引力，反映於地價結構上，是呈現正向關係。 最後則依據實證研究結果，提出以下建議，在產業聚集方面，政府應協助廠商形成產業聚集氛圍，不僅有利於工業區地價的提升，更可提高產業的競爭力；在工業區管理服務的提供方面，政府應由開發工業區導向轉為管理服務導向，由工業區內所設置的服務中心，提供完善管理服務，創造工業區土地價格的提昇。 / This study aims to test the affecting factors of Taoyuan industrial land prices by constructing hedonic pricing functions. The empirical data is complied from market prices. The importance of Taoyuan which is located between Neihu Technology Park and Hsinchu Science Park, lies in an center place of two industrial parks above -mentioned. In order to emphasize the importance of Taoyuan’s location,two variables of distances to Neihu Technology Park and distances to Hsinchu Science Park are tested in this paper. Otherwise, the conditions of lots, location, industrial parks’ management service, industrial agglomeration are considered affecting factors of industrial land prices and all tested in this study. In accordance with hedonic pricing theory, a Box and Cox transformation was applied to the dependent variable to test functional forms. This method was used to identify the preferable functional form for the study data. The preferable functional form that we tested in this study is the basis for evaluating industrial land prices. Based on model testing, this study indicates that variables related to conditions of lots, locational attributes, industrial agglomeration and industrial parks’ management service determine land prices. Variables related to conditions of lots, such as size, the width of street, and a street lot determine land prices. Variables related to locational attributes, such as distances to Neihu Technology Park and distances to local government administration of Taoyuan are negatively related to land price, implying that each additional kilometer of distance from Neihu Technology Park and the nearest center of local government reduces the price of a parcel of land. Moreover, the variable of the percentage of the manufacturing employees related to industrial agglomeration is positively related to land prices; that is, the percentage of the manufacturing employees is higher, it indicates that more firms located together in certain place. And this behavior helped firms to achieve profits from industrial agglomeration economy. And the prices of such land should be higher. Besides, the variable of industrial parks’ management service is positively related to land price.It indicates that industrial parks which have service centers should attract more firms to locate together by management service provided and the prices of such land should be higher. According to empirical results, this study proposes that government should promote the establishment of industrial clustering phenomenon. It is helpful for raising industrial land prices and industrial competitiveness. Otherwise, government should shift development polices to management services of industrial parks, and supply thorough management services to raise land prices.

Cette étude concerne l’optimisation multiobjectif de réseaux d’eau industriels via des techniques de programmation mathématique. Dans ce travail, un large éventail de cas est traité afin de proposer des solutions aux problèmes de réseaux les plus variés. Ainsi, les réseaux d’eau monopolluants sont abordés grâce à une programmation mathématique linéaire (MILP). Cette méthode est ensuite utilisée dans le cadre d’une prise en compte simultanée des réseaux d’eau et de chaleur. Lorsque le réseau fait intervenir plusieurs polluants, le problème doit être programmé de façon non linéaire (MINLP). L’optimisation multicritère de chaque réseau est basée sur la stratégie epsilon-contrainte développée à partir d’une méthode lexicographique. L’optimisation multiobjectif suivie d’une réflexion d’aide à la décision a permis d’améliorer les résultats antérieurs proposés dans la littérature de 2 à 10% en termes de consommation de coût et de 7 à 15% en ce qui concerne la dépense énergétique. Cette méthodologie est étendue à l’optimisation de parcs éco-industriels et permet ainsi d’opter pour une solution écologique et économique parmi un ensemble de configurations proposées. / This study presents a multiobjective optimization of industrial water networks through mathematical programming procedures. A large range of various examples are processed to propose several feasible solutions. An industrial network is composed of fixed numbers of process units and regenerations and contaminants. These units are characterized by a priori defined values: maximal inlet and outlet contaminant concentrations. The aim is both to determine which water flows circulate between units and to allocate them while several objectives are optimized. Fresh water flow-rate (F1), regenerated water flow-rate (F2),interconnexions number (F3), energy consumption (F4) and the number of heat exchangers (F5) are all minimized. This multiobjective optimization is based upon the epsilon-constraint strategy, which is developed from a lexicographic method that leads to Pareto fronts. Monocontaminant networks are addressed with a mixed linear mathematical programming (Mixed Integer Linear Programming, MILP) model, using an original formulation based on partial water flow-rates. The obtained results we obtained are in good agreement with the literature data and lead to the validation of the method. The set of potential network solutions is provided in the form of a Pareto front. An innovative strategy based on the GEC (global equivalent cost) leads to the choice of one network among these solutions and turns out to be more efficient for choosing a good network according to a practical point of view. If the industrial network deals with several contaminants, the formulation changes from MILP into MINLP (Mixed Integer Non Linear Programming). Thanks to the same strategy used for the monocontaminant problem, the networks obtained are topologically simpler than literature data and have the advantage of not involving very low flow-rates. A MILP model is performed in order to optimize heat and water networks. Among several examples, a real case of a paper mill plant is studied. This work leads to a significant improvement of previous solutions between 2 to 10% and 7 to 15% for cost and energy consumptions respectively. The methodology is then extended to the optimization of eco-industrial parks. Several configurations are studied regarding the place of regeneration units in the symbiosis. The best network is obtained when the regeneration is owned by each industry of the park and allows again of about 13% for each company. Finally, when heat is combined to water in the network of the ecopark, a gain of 11% is obtained compared to the case where the companies are considered individually.

Le manque de données et de littérature sur le sujet de la production de marchandises dangereuses dans les parcs industriels présente des incertitudes quant au portrait de ces entreprises dans la province de Québec. La nécessité de développer un portrait global sur la situation des firmes qui produisent des marchandises dangereuses dans la province est donc nécessaire pour comprendre leur répartition, leurs caractéristiques, leurs liens aux différents moyens de transport ainsi que les risques. L’objectif de ce mémoire est donc de présenter un portrait de l’état des entreprises qui produisent et/ou fabriquent des marchandises dangereuses dans les parcs industriels pour comprendre leur répartition, leur relation aux différents moyens de transport ainsi que leur rôle dans l’économie québécoise. Ce projet comporte quatre volets : le premier porte sur l‘analyse cartographique des sites d’entreprises présents dans les parcs industriels, le deuxième développe une typologie des entreprises productrices de marchandises dangereuses dans les parcs industriels, le troisième analyse les liens intermodaux présents dans les parcs industriels où des marchandises dangereuses sont produites et le dernier fait l’étude de trois parcs industriels possédant différents liens intermodaux. Pour ce faire, les données du Registraire des entreprises du Québec (REQ) sont centrales pour déterminer les sites d’entreprises présents dans les parcs industriels ainsi que ceux qui produisent des marchandises dangereuses pour ainsi développer un portrait géographique et une typologie. Aussi, les données des parcs industriels construits à partir des données des schémas d’aménagement et de développement des MRC sont essentielles pour analyser les liens intermodaux ainsi que les études de cas. Ainsi cette étude fournit un portrait global de la production de marchandises dangereuses dans les parcs industriels de la province ainsi que des liens de ceux-ci aux divers moyens de transport, et aux enjeux de risque associés aux firmes qui produisent des marchandises dangereuses. / The lack of data and literature concerning the production of dangerous goods in industrial parks presents uncertainties about the portrait of these companies in the province of Quebec. The need to develop a global landscape of the firms producing dangerous goods in the province is therefore necessary to understand their distribution, their characteristics, their links to various modes of transportation as well as the risks. The objective of this memoir is therefore to present a picture of the companies that produce and/or manufacture dangerous goods in industrial parks in order to understand their distribution, their access to means of transportation and their role in the province’s economy. This project covers four aspects: the first concerns the cartographic analysis of the companies’ sites where dangerous goods are produced in industrial parks, the second develops a typology of companies producing dangerous goods in industrial parks, the third analyzes the intermodal links present in industrial parks where dangerous goods are produced and the last one studies three industrial parks presenting different intermodal links. To carry out this project, data from the “Registraire des entreprises du Québec (REQ)” are central to determining the sites of companies that are present in industrial parks as well as those where dangerous goods are produced in order to develop a geographical portrait and typology. Also, the industrial parks data, that are built from the “Schéma d’aménagement et de développement” of every regional county municipality are essential to analyze intermodal links in the parks as well as the three case studies. Thus, this study provides a global landscape of the production of dangerous goods in the industrial parks of the province and the links of the parks to various means of transportation, as well as the risks issues associated with firms producing dangerous goods.

本論文中國與馬來西亞合作的雙向園區作為例，為全球首創雙向合作的工業園區，探究中國與馬來西亞藉由兩國雙園產業配置的政治運作邏輯。本文發現中馬兩國雙園中設置不只是雙邊國家利益的展現，更是雙邊在地利益團體的結合，因此以「複合互賴理論」作為分析方法，觀察中國和馬來西亞如何透過產業園區的設置，把雙邊國家利益轉化成雙邊國家政策，並結合在地利益團體的目標，最後消弭中馬兩國雙邊矛盾，實行中馬兩國的國家合作計畫。最後，雙園的合作不在只是雙邊經濟的交涉，更是雙邊國家外交戰略的實行，變相成為在地利益團的建立、強化，甚至到雙邊國家關係的聯繫。 / In this paper argues that the China-Malaysia Twin Industrial Parks as an example, is first two-way cooperation of the industrial park in the world. It explore that China and Malaysia's the political operation logic through the each industry park. This thesis finds that the China-Malaysia Twin Industrial Parks are not only the show of bilateral national interests, but also the combination of bilateral interest groups, this research conducts classification analysis called Complex Interdependence Theory.This approace is used to observe how China and Malaysia through the industrial park set up the interests of bilateral countries into bilateral policy, combined with the interests of the interests of groups, and finally eliminate the bilateral contradictions between China and Malaysia, the implementation of the two countries of the national deevelopment program. The last part is the conclusion of the thesis not only for the bilateral economic relations, but also for the implementation of bilateral countries diplomatic strategy.