Dans ce manuscrit, nous développons des outils de statistique bayésienne pour la prévision de consommation d'électricité en France. Nous prouvons tout d'abord la normalité asymptotique de la loi a posteriori (théorème de Bernstein-von Mises) pour le modèle linéaire par morceaux de part chauffage et la consistance de l'estimateur de Bayes. Nous décrivons ensuite la construction d'une loi a priori informative afin d'améliorer la qualité des prévisions d'un modèle de grande dimension en situation d'historique court. A partir de deux exemples impliquant les clients non télérelevés de EDF, nous montrons notamment que la méthode proposée permet de rendre l'évaluation du modèle plus robuste vis-à-vis du manque de données. Nous proposons enfin un nouveau modèle dynamique, non-linéaire, pour prévoir la consommation d'électricité en ligne. Nous construisons un algorithme de filtrage particulaire afin d'estimer ce modèle et comparons les prévisions obtenues aux prévisions opérationnelles utilisées au sein d'EDF.

L'historiographie qui porte sur le travail rémunéré des femmes au Québec remonte à une trentaine d'années. Les études se penchent presqu'exclusivement sur des cas montréalais. L'historiographie des régions québécoises se concentre surtout sur le développement économique et industriel des petites villes et des campagnes. Cette étude vise à mieux connaître l'histoire des travailleuses en région, et particulièrement à Shawinigan. Comment la dynamique de petite ville industrielle de Shawinigan a-t-elle façonné la vie de travail des femmes entre 1945 et 1963 ? Nous avons choisi de prendre comme exemple les employées de bureau de la Shawinigan Water and Power, l'entreprise fondatrice de Shawinigan et l'un des employeurs les plus influents de la petite municipalité. Pour répondre à cette question, nous avons eu recours aux journaux d'entreprise et à divers documents des archives d'Hydro-Québec, aux journaux locaux de l'époque ainsi qu'à des entrevues avec six anciennes employées de la Shawinigan Water and Power. Dans les années cinquante, la ville de Shawinigan jouit encore d'un certain prestige même si l'économie locale, basée sur l'industrie lourde et le textile, est sur le point de s'effondrer. La vie communautaire est très dynamique et les activités culturelles et sportives multiples. La population shawiniganaise est majoritairement canadienne-française et catholique. On compte toutefois une élite anglophone protestante très influente. Les possibilités d'emplois offertes aux femmes demeurent réduites mais les sources démontrent que plusieurs d'entre elles peuvent choisir ou non de se marier, devenir propriétaire et voyager. Des femmes mariées et des mères choisissent aussi de continuer à occuper un emploi rémunéré. La Shawinigan Water and Power a utilisé de nombreuses pratiques paternalistes et de corporate welfare capitalism dans la gestion de son entreprise. Ces pratiques se sont révélées fort efficaces puisque les employés, bien que syndiqués, étaient peu militants au sein de la compagnie-mère. Cette culture d'entreprise, ainsi que les relations entre les cadres anglophones et les employés francophones, ont grandement influencé la vie quotidienne des travailleuses. Même si leur accès à des promotions demeurait réduit, certaines employées ont su se réaliser au travail. Elles ont également développé une culture propre marquée par la camaraderie et l'entraide. Ces constatations nous amènent donc à conclure que malgré la petite taille de la ville de Shawinigan, ce qui implique souvent un milieu plus conservateur, et le nombre réduit de modèles proposés aux femmes, certaines Shawiniganaises des années cinquante ont pu mener une vie de travail bien remplie et enrichissante. Les employées de la Shawinigan Water and Power, qui travaillaient en anglais et côtoyaient des anglophones, ont également pu découvrir une autre culture et un autre mode de vie. Cette influence, différente de celle de leur milieu familial, les a amenées à développer de nouveaux modèles de vie. Tenaillées entre deux cultures, les Shawiniganaises ont développé un mode de vie moins conservateur. précurseur de la Révolution tranquille qui était sur le point d'éclore au Québec. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Histoire, Québec, XXe Siècle, Shawinigan, Shawinigan Water and Power, Femmes, Travail de bureau, Paternalisme, Corporate welfare capitalism.

Depuis le milieu des années 90, l'industrie de l'électricité dans l'est du Canada connait plusieurs bouleversements. Dans les différentes provinces canadiennes, les producteurs, les transporteurs et les distributeurs ont dû s'adapter et procéder à d'importantes restructurations afin de se conformer aux nouvelles règles du jeu établies par la Federal Energy Regulatory Commission. Ces restructurations étaient essentielles dans la mesure où l'industrie canadienne voulait conserver l'accès au marché américain, qui est beaucoup plus lucratif que la majorité des marchés domestiques. Pour Hydro-Québec, l'accès aux marchés d'exportation est primordial puisqu'il permet à la société d'État et au gouvernement du Québec d'engranger des revenus considérables. Parallèlement, la province est confrontée à un grave problème de surconsommation d'électricité qui a des effets néfastes sur l'économie de la province. Il est donc impératif d'étudier ces phénomènes et de trouver des solutions afin de diminuer la consommation domestique et, du même coup, d'augmenter les quantités disponibles pour l'exportation. L'objectif premier de ce travail de recherche est d'estimer les demandes d'électricité pour le Québec, de dégager des mesures d'élasticité-prix propre et croisé et d'effectuer différents types de scénarios. Quant à eux, les scénarios mis de l'avant dans le dernier chapitre de ce mémoire ont pour objectif de déterminer dans quelle mesure l'augmentation des tarifs pourrait modifier le comportement des consommateurs, et les inciter à diminuer leur consommation d'électricité pour qu'Hydro-Québec bénéficie des économies d'énergie et augmente ses revenus en développant ses transactions sur les marchés connexes. Suite à l'analyse de l'organisation industrielle, de la dynamique de la concurrence et des tests de scénarios, il est possible de conclure que le Québec, en plus de mettre en place des politiques publiques plus agressives quant aux tarifs d'électricité, devrait se doter d'une politique énergétique adéquate pour que la société d'État puisse étendre et sécuriser son marché géographique, et ainsi, exporter les surplus d'électricité pour améliorer sa rentabilité tout en contribuant à l'amélioration de l'environnement nord-américain. ______________________________________________________________________________

Dans cette thèse, nous nous intéressons à des sujets différents en mathématiques financières, tous liés aux imperfections de marché et à la technique fondamentale de la maximisation d'utilité. Elle comporte trois parties. Dans la première, qui se base sur deux papiers, nous considérons le problème d'investissement optimal sur un marché financier avec coûts de transaction proportionnels. On commence par étudier le problème d'investissement dans le cas où la fonction d'utilité est multivariée (ce qui s'adapte particulièrement bien aux marchés des devises) et l'agent a une dotation initiale aléatoire, qui peut s'interpréter comme une option ou un autre contrat dérivé. Après avoir analysé les propriétés du problème et de son dual, nous utilisons ces résultats pour examiner, dans ce contexte, certains aspects d'une technique de pricing devenue populaire dans le cadre des marchés incomplets, l'évaluation par indifférence d'utilité. Dans le deuxième chapitre, nous étudions le problème d'existence d'un ensemble de prix (appelés "prix fictifs" ou "shadow prices") qui offrirait la même utilité maximale à l'agent si le marché n'avait pas de frictions. Ces résultats sont utiles pour clarifier le lien entre la théorie classique des marchés sans frictions et la littérature en croissance rapide sur les coûts de transaction. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous considérons le problème d'évaluation de produits dérivés par indifférence d'utilité dans des marchés incomplets, où la source d'incomplétude provient du fait que certains actifs ne peuvent pas être échangés sur le marché, ce qui est le cas par exemple dans le cadre des modèles structurels pour le prix de l'électricité. Sous certaines hypothèses, nous dérivons une caractérisation en terme d'équations différentielles stochastiques rétrogrades (EDSR) pour le prix, et nous nous concentrons ensuite sur les options européennes en établissant en particulier l'existence d'une stratégie de couverture optimale, même lorsque le payoff présente des discontinuités et est éventuellement non borné. Dans la dernière partie, nous analysons un simple problème de principal-agent à horizon fini, où le principal est essentiellement interprété comme un régulateur et l'agent comme une entreprise qui produit certaines émissions polluantes. Nous traitons séparément les problèmes du principal et de l'agent et nous utilisons la théorie des EDSR pour fournir des conditions nécessaires et suffisantes d'optimalité. Nous effectuons également des analyses de sensibilité et nous montrons des résultats numériques dans le but de fournir une meilleure compréhension du comportement des agents.

Le développement des énergies renouvelables éolienne et solaire implique de repenser les modèles à long terme du système énergétique. En effet, les impacts à court et long terme des productions intermittentes éolienne et solaire sur le système électrique entraînent un besoin de flexibilité : centrales de production très réactives, gestion de la demande,amélioration du réseau électrique ou stockage d’électricité. Le premier apport majeur à l’état de l’art est l’ajout du stockage d’électricité et du réseau électrique européen dans le modèle POLES (Prospective Outlook on Long-term Energy Systems). Un nouveau mécanisme d’investissement a été développé, mieux adapté aux enjeux des renouvelables ; il inclut plusieurs valeurs économiques du stockage. D’autre part, une nouvelle typologie applicable à la fois aux modèles de prospective énergétique et aux outils détaillés du secteur électrique,a montré l’intérêt de rassembler ces deux approches. Ainsi, la deuxième contribution principale est le couplage annuel de POLES à un modèle d’opération du système électrique,EUCAD (European Unit Commitment And Dispatch), qui optimise l’allocation technico économique des centrales européennes de production et de stockage. Les échanges bidirectionnels d’informations permettent de bénéficier à la fois de la cohérence à long terme des scénarios économiques de POLES et du détail technique d’EUCAD. Un scénario conservateur prévoit un développement rapide des options de flexibilité les moins chères :interconnexions, stockage hydraulique et gestion de la demande – que ce soit par des effacements de consommation ou par l’optimisation de la charge et décharge des batteries de véhicules électriques. Les batteries stationnaires, plus chères, sont développées en seconde partie de siècle. Leur développement pourrait être accéléré par une réduction des coûts fixes du stockage plus efficace qu’une amélioration du rendement. Les liens explicites entre renouvelables intermittents et stockage d’électricité ressortent aussi des résultats. / The current development of wind and solar power sources calls for an improvement of longtermenergy models. Indeed, high shares of variable wind and solar productions have shortandlong-term impacts on the power system, requiring the development of flexibility options:fast-reacting power plants, demand response, grid enhancement or electricity storage. Ourfirst main contribution is the modelling of electricity storage and grid expansion in the POLESmodel (Prospective Outlook on Long-term Energy Systems). We set up new investmentmechanisms, where storage development is based on several combined economic values.After categorising the long-term energy models and the power sector modelling tools in acommon typology, we showed the need for a better integration of both approaches.Therefore, the second major contribution of our work is the yearly coupling of POLES to ashort-term optimisation of the power sector operation, with the European Unit CommitmentAnd Dispatch model (EUCAD). The two-way data exchange allows the long-term coherentscenarios of POLES to be directly backed by the short-term technical detail of EUCAD. Ourresults forecast a strong and rather quick development of the cheapest flexibility options: gridinterconnections, pumped hydro storage and demand response programs, including electricvehicle charging optimisation and vehicle-to-grid storage. The more expensive batterystorage presumably finds enough system value in the second half of the century. A sensitivityanalysis shows that improving the fixed costs of batteries impacts more the investments thanimproving their efficiency. We also show the explicit dependency between storage andvariable renewable energy sources.

Les besoins en électricité des populations ivoiriennes vivant en milieu rural non couvert par le réseau électrique interconnecté sont satisfaits par des groupes électrogènes fonctionnant au gazole. L’utilisation de cette source d’énergie fossile comporte des risques à savoir la menace sur l’approvisionnement en électricité de ces zones et l’accroissement des émissions de gaz à effet de serre. Face à ces risques, la recherche de sources d’énergies alternatives reste une préoccupation majeure. Parmi les solutions, nous proposons comme source d’énergie d’utiliser le biodiesel de jatropha pour alimenter ces groupes électrogènes en zones rurales isolées. Cependant, avant d’envisager un tel projet, il importe d’en étudier la faisabilité et la pérennité. C’est le travail abordé dans cette thèse où les performances environnementales et énergétiques du biodiesel de jatropha utilisé comme combustible par un groupe électrogène servant à produire de l’électricité pour une localité ivoirienne isolée ont été étudiées à partir de la méthode de l’analyse du cycle de vie complétée par une analyse exergétique et une analyse technico-économique. / Some remote areas in Côte d’Ivoire are not covered by the interconnected grid. For these areas, the electricity needs of people are met by diesel generators. There are some risks with the use of diesel as fossil fuel such as the threat to the electricity supply of these areas and the increase of greenhouse gas emissions. These risks make alternative energy a major concern. Among the solutions that could be considered, we propose the jatropha biodiesel as energy source used in the diesel generators to produce electricity in these remote areas. However, it’s important before considering such a project to study its feasibility. It is the work dedicated to this thesis where the environmental and energy performances of jatropha biodiesel used as fuel by diesel generator have been studied through the life cycle assessment completed by an exergy analysis, technical analysis and economical analysis.

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Les gestionnaires des réseaux de transport d'électricité doivent adapter leurs outils d'aide à la décision aux avancées technologiques du XXIième siècle. Une opération sous-jacente à beaucoup d'outils est de calculer les flux en actif/réactif qui minimisent les pertes ou les coûts de production. Mathématiquement, il s'agit d'un problème d'optimisation qui peut être décrit en utilisant seulement l'addition et la multiplication de nombres complexes. L'objectif de cette thèse est de trouver des solutions globales. Un des aboutissements de ce projet doctoral hautement collaboratif est d'utiliser des résultats récents en géométrie algébrique pour calculer des flux optimaux dans le réseau Européen à haute tension. / Transmission system operators need to adapt their decision-making tools to the technological evolutions of the twenty first century. A computation inherent to most tools seeks to find alternating-current power flows that minimize power loss or generation cost. Mathematically, it consists in an optimization problem that can be described using only addition and multiplication of complex numbers. The objective of this thesis is to find global solutions, in other words the best solutions to the problem. One of the outcomes of this highly collaborative doctoral project is to use recent results from algebraic geometry to compute globally optimal power flows in the European high-voltage transmission network.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à des sujets différents en mathématiques financières, tous liés aux imperfections de marché et à la technique fondamentale de la maximisation d'utilité. Elle comporte trois parties. Dans la première, qui se base sur deux papiers, nous considérons le problème d'investissement optimal sur un marché financier avec coûts de transaction proportionnels. On commence par étudier le problème d'investissement dans le cas où la fonction d'utilité est multivariée (ce qui s'adapte particulièrement bien aux marchés des devises) et l'agent a une dotation initiale aléatoire, qui peut s'interpréter comme une option ou un autre contrat dérivé. Après avoir analysé les propriétés du problème et de son dual, nous utilisons ces résultats pour examiner, dans ce contexte, certains aspects d'une technique de pricing devenue populaire dans le cadre des marchés incomplets, l'évaluation par indifférence d'utilité. Dans le deuxième chapitre, nous étudions le problème d'existence d'un ensemble de prix (appelés "prix fictifs" ou "shadow prices") qui offrirait la même utilité maximale à l'agent si le marché n'avait pas de frictions. Ces résultats sont utiles pour clarifier le lien entre la théorie classique des marchés sans frictions et la littérature en croissance rapide sur les coûts de transaction. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous considérons le problème d'évaluation de produits dérivés par indifférence d'utilité dans des marchés incomplets, où la source d'incomplétude provient du fait que certains actifs ne peuvent pas être échangés sur le marché, ce qui est le cas par exemple dans le cadre des modèles structurels pour le prix de l'électricité. Sous certaines hypothèses, nous dérivons une caractérisation en terme d'équations différentielles stochastiques rétrogrades (EDSR) pour le prix, et nous nous concentrons ensuite sur les options européennes en établissant en particulier l'existence d'une stratégie de couverture optimale, même lorsque le payoff présente des discontinuités et est éventuellement non borné. Dans la dernière partie, nous analysons un simple problème de principal-agent à horizon fini, où le principal est essentiellement interprété comme un régulateur et l'agent comme une entreprise qui produit certaines émissions polluantes. Nous traitons séparément les problèmes du principal et de l'agent et nous utilisons la théorie des EDSR pour fournir des conditions nécessaires et suffisantes d'optimalité. Nous effectuons également des analyses de sensibilité et nous montrons des résultats numériques dans le but de fournir une meilleure compréhension du comportement des agents. / In this thesis we deal with different topics in financial mathematics, that are all related to market imperfections and to the fundamental technique of utility maximization. The work consists of three parts. In the first one, which is based on two papers, we consider the problem of optimal investment on a financial market with proportional transaction costs. We initially study the investment problem in the case where the utility function is multivariate (which is particularly suitable on currency markets) and the agent is endowed with a random claim, which can be interpreted as an option or another derivative contract. After analyzing the properties of the primal and dual problems, we apply those results to investigate, in this context, some aspects of a popular pricing technique in incomplete markets, i.e. utility indifference evaluation. In the second contribution to the transaction costs literature, we investigate the existence problem for a set of prices (called shadow prices) that would provide the same maximal utility to the agent if the market did not have frictions. These results shed some light on the link between the classical theory of frictionless markets and the quickly growing literature on transaction costs. In the second part of this thesis we consider the utility indifference pricing problem in incomplete markets, where the source of incompleteness comes from the fact that some assets in the market cannot be actively traded, which is the case for example in the framework of structural models for electricity prices. We provide a BSDE characterization for the price under mild assumptions, and then focus on the case of European claims by establishing in particular the existence of an optimal hedging strategy even when the claim presents discontinuities and is possibly unbounded. In the last contribution we analyze a simple principal-agent problem in finite time horizon, where the principal is mainly interpreted as a regulator and the agent as a firm producing some kind of polluting emissions. We separately treat both the agent's and the principal's problems and use the BSDE theory for providing necessary and sufficient conditions for optimality. We also perform some sensitivity analyses and give numerical results in order to provide a better understanding of the agents' behavior.

L'intégration massive des énergies renouvelables variables (EnRV) provoque d'importants changements dans le système électrique. Auparavant développé de manière vertical et centralisé, le système était robuste et fiable. Cependant, la production des EnRV est intermittente et peu prévisible. Ainsi, le système doit être plus flexible grâce à de nouvelles options telles que la maîtrise de la demande, le stockage ou l'effacement de la production EnRV. Cependant, le potentiel des EnRV est réparti inégalement en Europe et avec d'importants taux de pénétration d'EnRV, les échanges d'électricité entre les régions vont augmenter provoquant des congestions dans le réseau. Ainsi, les options de flexibilité ne pourront peut-être pas réduire ces congestions. Pour analyser ces effets, le travail mené dans cette thèse utilise le modèle de prospective long terme POLES (Prospective Outlook on Long-term Energy Systems) couplé avec le nouveau module du secteur électrique EUTGRID (EUropean – Transmission Grid Investment and Dispatch). Ce module inclut une représentation détaillée du réseau de transport européen d'électricité avec un calcul des flux plus réaliste. De plus, les renforcements sont déterminés suivant les coûts de congestion de chaque ligne. Ce nouveau couplage permet d'avoir une évolution dynamique du réseau de transport. Le rôle du réseau de transport est ensuite analysé et comparé avec les autres options de flexibilité. Les investissements dans le réseau augmentent ainsi fortement avec d'importants taux de pénétration des EnRV alors que les options de flexibilité ne peuvent pas intégralement remplacer le réseau. Finalement, un travail exploratoire est mené avec l'introduction de réseaux de distribution génériques (urbain, semi-urbain and rural) dans EUTGRID. Les résultats montrent que les renforcements sont légèrement décalés avec une augmentation de l'utilisation des technologies de back-up (i.e. centrales à gaz) ce qui augmente les émissions totales. / The power system is facing a major shift with the large-scale development of variable renewable energy sources (VRES). This vertical and centralized architecture helped the system to be robust and reliable. However, VRES production is intermittent and less predictable. As a result, the system needs to add more flexibility with new options such as Demand Side Management, storage technologies and VREs curtailment. But renewable energies potentials are unevenly distributed in Europe and, with high shares of VREs, power flows exchanges will increase between specific regions. As a result, the existing transmission grid would face congestions and these flexibility options might not be sufficient to alleviate these bottlenecks. To analyse these impacts, the work carried in this thesis uses the long-term energy model POLES (Prospective Outlook on Long-term Energy Systems) coupled with the new European power sector module EUTGRID (EUropean – Transmission Grid Investment and Dispatch). It includes a detailed transmission grid and more realistic power flows with a DC-OPF. A grid investment mechanism is also incorporated to determine the grid investments based on nodal prices. This new coupling permits to get a dynamic evolution of the transmission grid. The role of the transmission grid is being assessed and compared with other flexibility options. The grid investments increase largely with important development of VRES while other flexibility options cannot completely replace them. Finally, an exploratory work is being carried with the introduction of generic distribution grids (urban, semi-urban and urban) in EUTGRID. The results show that the reinforcements are slightly delayed with a greater use of back-up technologies which increases the total emissions.