Avec la pénétration accrue des énergies renouvelables, la gestion de la flexibilité côté demande devient cruciale pour garantir la fiabilité du réseau et la stabilité des prix. Les programmes de réponse à la demande (DR), en particulier ceux fondés sur une tarification dynamique, s’imposent comme des outils clés dans cette transition. Les marchés de détail de l’électricité doivent intégrer des facteurs incertains et volatils tels que la demande fluctuante des consommateurs, les prix de gros et les coûts de production. Concevoir des stratégies tarifaires permettant d’optimiser la flexibilité des consommateurs sans provoquer d’inefficacités sur le marché nécessite un cadre mathématique rigoureux.

Les auteurs proposent un modèle stochastique bi-niveau basé sur la théorie des jeux, dans lequel les fournisseurs d’électricité agissent comme des actionneurs fixant des tarifs dynamiques, et les consommateurs réagissent comme des suiveurs rationnels optimisant leur consommation. Deux structures de marché sont explorées :

• Concurrence imparfaite : Modélisée comme un programme mathématique avec contraintes d’équilibre (MPEC), où les fournisseurs exercent un pouvoir sur le marché.
• Concurrence parfaite : Représentée par un programme linéaire en nombres entiers (MILP), résolvant conjointement les conditions KKT pour tous les acteurs.

Le problème MPEC est résolu à l’aide d’Artelys Knitro, avec des simulations numériques s’appuyant sur des données réelles provenant de la Bourse européenne de l’énergie (EEX). Les capacités avancées d’optimisation d’Artelys Knitro permettent de gérer efficacement la structure non linéaire du problème.

Auteurs : Arega Getaneh (Technical University of Denmark, Elektrovej, Danemark), Rossana Riccardi, Carlos Ruiz.