Évaluation des opportunités économiques pour une unité de stockage de grande taille sur le marché de l'électricité de New-York

Les progrès réalisés au cours des dernières années dans le domaine du stockage d'électricité ont permis l'émergence de technologies plus performantes et moins coûteuses, en particulier dans le secteur des batteries. Ces progrès permettent aujourd'hui d'envisager le déploiement du stockage à grande échelle sur les réseaux électriques. Cette technologie pourrait bénéficier aux différents acteurs du système : elle pourrait faciliter, pour l'opérateur de réseau, la gestion de l'équilibre entre production et consommation ; elle pourrait permettre aux producteurs (en particulier d'énergies renouvelables) de lisser leur production ; ou encore permettre aux consommateurs de se couper du réseau en couplant production renouvelable décentralisée et stockage. L'utilisation qui est faite du stockage dépend donc de son propriétaire. Ce travail se concentre sur le cas d'une unité de stockage appartenant à un investisseur privé, souhaitant tirer profit de la volatilité des prix sur les marchés de l'électricité. Il s'agit plus précisément de profiter des périodes de faibles consommations (et de faibles prix) pour charger notre unité de stockage, puis de la décharger lors des périodes de fortes consommations (et de prix élevés). Cette utilisation du stockage est communément appelée arbitrage. Cependant, une telle utilisation du stockage pourrait avoir un impact significatif sur les prix de l'électricité : en réduisant l'écart de consommation entre les périodes de creux et les périodes de pic, l'écart de prix pourrait également diminuer. Le défi pour un investisseur disposant d'une unité de stockage de grande taille et souhaitant faire de l'arbitrage consiste donc à tenir compte de l'impact de ses opérations sur les prix de marché lors de sa prise de décision. L'objectif de ce travail est donc de proposer un modèle permettant à l'opérateur d'évaluer cet impact, et d'optimiser sa stratégie sur les marchés. Cette approche permettra par la même occasion d'apprécier la manière dont les prix sur les marchés de l'électricité pourraient évoluer à la suite de l'intégration massive du stockage. Pour cela, nous avons étudié les données historiques du marché de l'électricité de l'état de New-York, afin d'en modéliser la courbe d'offre, permettant d'établir une relation entre les quantités mises en jeu sur le marché et les prix. Des bornes inférieure et supérieure sur cette courbe sont également modélisées, en utilisant la méthode des regressions quantiles, pour tenir compte de sa variabilité. Ces bornes sont ensuite utilisées dans un modèle d'optimisation robuste permettant l'élaboration d'une stratégie optimale pour l'opérateur de stockage. Le modèle proposé permet de représenter l'aversion au risque d'un opérateur souhaitant se protéger de possibles pertes financières. Grâce à cette approche nouvelle, l'opérateur de stockage peut bénéficier de profits élevés tout en réduisant le risque d'encourir des pertes financières.