Faits :
A.
A.a. A._ (ci-après: la Société) a été constituée en 1947, avec pour but notamment l'aménagement des forces hydrauliques de la rivière de I._, en particulier, la construction et l'exploitation des usines de B._, la construction, l'exploitation, l'acquisition, la prise à ferme des installations de transport et de distribution d'énergie, ainsi que l'achat et la vente d'énergie électrique. L'aménagement central de A._ est constitué du barrage voûte de B._, dont la construction a débuté en 1951 et s'est terminée en 1958. Les usines de A._ produisent annuellement plus d'un million de mégawattsheures (MWH) d'électricité dite hydraulique à accumulation.
Son capital social de 100 millions de francs est divisé en 20'000 actions réparties comme suit entre ses actionnaires:
C._ AG 29.25% D._ AG 19.50% E._ AG 19.50% F._ SA 19.50% G._ 9.75% H._ 2.50%
A.b. En 1952, les actionnaires de A._ ont arrêté les modalités de leurs relations avec et en faveur de A._ au travers d'un contrat dit de partenaires. Actuellement, ces relations sont régies par un contrat du 1er novembre 1996 intitulé " Convention fondamentale concernant l'exploitation et le financement de l'aménagement hydro-électrique de B._ " et par son avenant du 23 mars 2005 (ci-après: la Convention).
La Convention prévoit que l'énergie produite par la société de partenaires A._ le serait en faveur de ses actionnaires (les partenaires), à charge pour eux de faire face à toutes les charges de A._, en fonction de la quote-part de leur participation au capital de la Société. Elle stipule aussi que les actionnaires de A._ lui versent annuellement, en fonction de la quote-part de leur participation, un " dividende " d'au moins 3,5% du capital-actions libéré, mais au maximum supérieur de 1% en chiffre rond au taux moyen des emprunts de la Société, la fixation du montant du dividende restant de la compétence de l'assemblée générale de A._.
Jusqu'en 2005, A._ a été imposée, tant au plan de l'impôt cantonal et communal que de l'impôt fédéral direct, sur ses bénéfices déclarés, qui résultaient du système de rémunération prévu par la Convention (coût de revient majoré d'un pourcentage du capital-actions).
Les Départements des finances et les administrations fiscales des cantons du Valais et des Grisons ont remis en cause ce mécanisme de rémunération des sociétés de partenaires. Des discussions ont été menées entre les départements des finances et les administrations fiscales de l'ensemble des cantons suisses et Swisselectric, avec la collaboration, notamment, de Swissgrid SA.
Au début de l'année 2010, un modèle d'imposition provisoire de transition a été arrêté par convention entre A._ et les autorités valaisannes pour les périodes fiscales 2006 à 2008. Il en découlait un bénéfice imposable de 16'844'000 fr. pour 2006, de 21'554'000 fr. pour 2007 et de 32'909'000 fr. pour 2008.
Les discussions entre administrations cantonales concernant l'imposition des sociétés de forces motrices pour les périodes fiscales suivantes se sont poursuivies jusqu'à l'été 2013, date à laquelle il a été pris acte du refus du canton de Soleure, puis du canton de Vaud, d'adhérer au modèle d'imposition " au prix du marché " élaboré avec la collaboration de Swissgrid.
B.
B.a. Pour les périodes fiscales 2009, 2010 et 2011, A._ a déclaré un bénéfice imposable de respectivement 5'270'000 fr., 5'215'477 fr. et 5'270'000 francs. Ces bénéfices résultaient de l'application de la Convention.
Le 30 août 2013, le Service cantonal a notifié à A._ des décisions de taxation pour les périodes fiscales 2009 à 2011, fixant le bénéfice imposable de A._ à 26'625'174 fr. pour la période fiscale 2009, à 24'509'987 fr. pour la période fiscale 2010 et à 26'586'590 fr. pour la période fiscale 2011. Le Service cantonal y joignait le modèle d'imposition qu'il avait appliqué, qui avait été défini en collaboration avec le canton des Grisons et Swisselectric. Ce modèle partait de la production annuelle d'électricité de A._ à disposition des partenaires (sans l'énergie de pompage). Etant donné la libéralisation partielle du marché de l'électricité, la production de A._ était divisée en une part "approvisionnement " (prix de l'énergie d'approvisionnement) et en une part " commerce " (prix de l'énergie sur le marché boursier), dont les prix respectifs étaient estimés pour chaque période fiscale. Etaient ensuite pris en compte une série de critères destinés à inclure les paramètres jugés déterminants pour aboutir à un bénéfice correspondant au prix du marché (facteur de qualité de l'énergie [" EQF "]; possibilité de valoriser la production par l'émission de certificats verts négociables en bourse [" énergie verte "]; conversion des montants sur le marché boursier euros/francs suisses; revenus provenant des prestations de services système, attribués à la centrale; revenus divers; charges d'exploitation; provisions pour risque; attribution d'une part du profit réalisé aux partenaires, afin de tenir compte des fonctions et des risques qu'ils assument [" profit split "]). Le modèle d'imposition se présentait comme suit pour les périodes fiscales 2009 à 2011 (version simplifiée tirée de l'arrêt attaqué p. 14 ss) :
1. Énergie des partenaires, sans l'énergie de pompage
2008/2009 1'118'302 MWH
2009/2010 989'489 MWH
2010/2011 982'932 MWH
2. Répartition de l'énergie des partenaires
L'énergie est répartie à raison de 65% pour la part approvisionnement et de 35% pour la part commercialisée à la bourse/OTC.
3. Prix de l'approvisionnement
Le prix de référence au 01.01.2009 est de 83 fr./MWH. Il se base sur les prix et les quantités d'énergie vendues aux consommateurs finaux par 49 gestionnaires du réseau de distribution (GRD), représentant plus de 60% du marché suisse. Ce prix est ensuite actualisé avec l'indice des prix à la production électrique (OFS).
Un facteur correctif de 2.5% réduit les prix afin de tenir compte des tarifs différents entre le marché de l'approvisionnement et celui du commerce.
Les prix de référence représentent les prix de revente aux consommateurs finaux. Pour parvenir au prix de production, un abattement de 14 fr. est accordé/MWH pour la partie distribution. Cette correction comprend aussi bien les frais d'administration, d'exploitation que le résultat du GRD.
Fr./MWH
2008/2009 81.46
2009/2010 83.90
2010/2011 86.20
Production Approv. Fr./MWH EQF (cf. ch. 5) Revenu brut 2008/2009: 1'118'302 x 65% x 81.46 x 113.82% 67'399'031 fr. 2009/2010: 989'489 x 65% x 83.90 x 111.62% 60'233'893 fr. 2010/2011: 982'392 x 65% x 86.20 x 109.57% 60'307'666 fr. Production Approv. Abattement Revenu brut 2008/2009: 118'302 x 65% x 14 10'176'548 fr. 2009/2010: 989'489 x 65% x 14 9'004'350 fr. 2010/2011: 982'932 x 65% x 14 8'939'767 fr.
4. Prix du commerce
Le prix du marché se compose de la moyenne pondérée (convertie en francs suisses) des indices EPEX/EEX pour l'année N (Phelix Day Base en heure) et EPEX/EEX- Futures sur 3 ans, soit N-1, N-2, N-3 (Phelix Baseload Year Futures). Un abattement de 7 fr./MHW est alloué pour les frais d'administration et de commercialisation de l'énergie sur le marché libre.
Production Commerce Fr./MWH EQF (cf. ch. 5) Revenu brut 2008/2009: 1'118'302 x 35% x 87.70 x 113.82% 39'069'058 fr. 2009/2010: 989'489 x 35% x 84.48 x 111.62% 32'654'966 fr. 2010/2011: 982'392 x 35% x 83.47 x 109.57% 31'447'632 fr. Production Commerce Abattement Revenu brut 2008/2009: 1'118'302 x 35% x 7 2'739'840 fr. 2009/2010: 989'489 x 35% x 7 2'424'248 fr. 2010/2011: 982'392 x 35% x 7 2'406'860 fr.
5. Facteur de qualité de l'énergie (EQF)
Facteur valorisant l'énergie selon le type d'aménagement: plus l'aménagement a la capacité de produire lors des pics, plus ce coefficient est élevé et inversement.
EQF 2008/2009: 113.82% 2009/2010: 111.62% 2010/2011: 109.57%
6. Energie verte
Un euro/MWH est ajouté sur l'énergie de commerce pour tenir compte du fait que l'aménagement peut valoriser sa production sur le marché de l'énergie renouvelable (certificats verts). Taux de conversion: cf. ch. 7.
Production Commerce Euros/fr. Revenu énergie verte 2008/2009: 1'118'302 x 35% x 1.5139 592'549 fr. 2009/2010: 989'489 x 35% x 1.4291 494'928 fr. 2010/2011: 982'392 x 35% x 1.2578 432'478 fr.
7. Cours euros/fr.
Le cours de conversion est fondé sur les cours mensuels moyens publiés par la BNS.
2008/2009: 1.5139
2009/2010: 1.4291
2010/2011: 1.2578
8. Services système (SDL)
Les revenus provenant des services système sont versés directement aux partenaires. Ils sont toutefois intégrés au résultat imposable de l'aménagement car ils sont générés par celui-ci.
Vu la structure de la gestion des aménagements par portefeuille et la difficulté des partenaires à détailler l'énergie de réglage (primaire, secondaire et tertiaire), il a été convenu avec Swisselectric d'imputer un forfait par MWH basé sur les tarifs publiés par Swissgrid:
2008/2009: 4 fr./MWH
2009/2010: 4 fr./MWH
2010/2011: 6.10 fr./MWH
Production Commerce (sic) Fr./MWH Revenu énergie de réglage 2008/2009: 1'118'302 x 65% x 4 2'907'585 fr. 2009/2010: 989'489 x 65% x 4 2'572'671 fr. 2010/2011: 982'392 x 65% x 6.10 3'895'184 fr.
Pour tous les autres services système, les montants effectifs par aménagement sont retenus:
2008/2009: 889'603 fr.
2009/2010: 1'150'286 fr.
2010/2011: 1'023'564 fr.
9. Revenus divers
Prestations propres activées, produits divers d'exploitation, produits financiers et produits hors exploitation revenant à l'aménagement:
2008/2009: 4'151'337 fr.
2009/2010: 6'586'081 fr.
2010/2011: 5'363'339 fr.
10. Charges d'exploitation
Les charges d'exploitation comptabilisées sont prises en considération, à l'exception des coûts liés à l'énergie de pompage, à la provision pour impôt sur le bénéfice et aux provisions d'impôts sur le bénéfice déjà admises lors des exercices 2006 à 2008, ce qui aboutit aux montants suivants:
2008/2009: 56'485'435 fr.
2009/2010: 50'363'164 fr.
2010/2011: 46'097'325 fr.
11. Provision pour risque
Une provision égale à 5% par année est admise sur les charges totales de l'exploitation, incluant les impôts mais pas les coûts afférents à l'énergie de pompage, pour tous les risques liés à l'exploitation de l'aménagement (exploitation, livraison, commercialisation), ce qui aboutit aux montants suivants:
2008/2009: 3'189'718 fr.
2009/2010: 2'854'521 fr.
2010/2011: 2'669'782 fr.
La provision fiscale sera utilisée lors d'événements justifiant son emploi.
12. Profit split:
Un profit split de 20% calculé sur le bénéfice avant impôt est alloué aux partenaires, pour tenir compte des éventuelles fonctions et des éventuels risques qu'ils assumeraient via leur propre structure pour l'exploitation et la gestion de l'aménagement.
Un abattement de 14 fr./MHW respectivement de 7 fr./MHW a été accordé lors de la détermination des prix de références, pour les fonctions et les risques de commercialisation et de distribution d'énergie (cf. chiffres 3 et 4 ci-dessus).
2008/2009: 8'483'524 fr.
2009/2010: 7'809'308 fr.
2010/2011: 8'471'226 fr.
13. Charges fiscales de l'année
2008/2009: 7'308'923 fr.
2009/2010: 6'727'246 fr.
2010/2011: 7'298'313 fr.
14. Pertes reportées
En l'occurrence, il n'y a pas de pertes reportées des années antérieures.
15. Résultat net imposable
Le résultat imposable comprend l'ensemble des produits et charges établis sous chiffres 1 à 14:
2008/2009: 26'625'174 fr.
2009/2010: 24'509'987 fr.
2010/2011: 26'586'591 fr.
B.b. Le 27 septembre 2013, A._ a élevé réclamation contre les décisions de taxation du 30 août 2013, en demandant leur annulation et à être imposée sur la base de ses bénéfices déclarés.
Le 19 décembre 2013, le Service cantonal a informé A._, en lui impartissant un délai pour se déterminer, qu'il avait l'intention de réformer les décisions de taxation 2009 à 2011 en sa défaveur, d'une part en lui imputant les revenus liés aux services système (SDL) sur une base effective et non plus forfaitaire (cf. tableau ci-dessus ch. 8), et d'autre part en supprimant le " profit split " de 20% attribué aux partenaires (cf. tableau ci-dessus ch. 12). Dans ses déterminations du 20 janvier 2014, A._ a fait valoir son point de vue et a demandé que la procédure soit menée en langue allemande.
B.c. Le 21 mars 2014, Le Service cantonal a rendu une décision sur réclamation (en français). Il a rejeté la réclamation, confirmé l'imposition selon le modèle établi et modifié les décisions de taxation 2009 à 2011 en défaveur de A._, comme annoncé.
Le Service cantonal annexait à la décision sur réclamation des décisions de taxation corrigées, selon lesquelles le bénéfice imposable de A._ s'élevait désormais à 56'362'393 fr. pour la période fiscale 2009 (au lieu des 26'625'174 fr. de la décision de taxation initiale), à 43'347'882 fr. pour la période fiscale 2010 (au lieu des 24'509'987 fr. de la taxation initiale), et à 39'655'119 fr. pour la période fiscale 2011 (au lieu des 26'586'590 fr. de la taxation initiale) (arrêt attaqué ch. 13 p. 18 s. et art. 105 al. 2 LTF).
B.d. Le 21 avril 2014, A._ a interjeté recours contre la décision sur réclamation du 21 mars 2014 auprès de la Commission de recours en matière fiscale du canton du Valais (ci-après: la Commission de recours), en demandant en substance son annulation et à être imposée conformément aux déclarations d'impôts déposées pour les périodes fiscales 2009 à 2011. Elle reprochait aussi au Service cantonal, notamment, d'avoir violé la liberté du choix de la langue garantie par la Constitution valaisanne et demandait que la procédure soit conduite en allemand.
Le 11 février 2015, la Commission de recours a rejeté à titre incident la requête de A._ tendant à ce que la procédure soit menée en allemand. Cette décision n'a pas été contestée.
B.e. Par décision du 26 avril 2017, la Commission de recours a partiellement admis le recours. Elle a confirmé que le principe d'une reprise dans le bénéfice déclaré de A._ était justifié, mais a écarté le modèle d'imposition appliqué par le Service cantonal pour évaluer les prestations de A._ au profit de l'application de la méthode du coût majoré (en l'occurrence de 5%), à quoi elle a ajouté un " correctif " d'un centime par KWH produit par l'aménagement de A._. Il en découlait un bénéfice imposable de 10'512'794 fr. pour la période fiscale 2009, de 9'265'585 fr. pour la période fiscale 2010 et de 9'039'457 fr. pour la période fiscale 2011, tant pour l'impôt fédéral direct que pour l'impôt cantonal et communal.
C.
Contre la décision du 26 avril 2017 de la Commission de recours, le Service cantonal et A._ forment un recours en matière de droit public au Tribunal fédéral.
C.a. Dans son recours (cause 2C_495/2017), le Service cantonal conclut, sous suite de frais, à l'annulation de l'arrêt attaqué, tant en ce qui concerne l'impôt fédéral direct que l'impôt cantonal et communal, et à la confirmation de sa décision sur réclamation du 21 mars 2014; subsidiairement, au renvoi de la cause à la Commission de recours pour nouvelle décision dans le sens des considérants. Le Service cantonal invoque une violation de l'art. 58 al. 1 et 3 de la loi sur l'impôt fédéral direct (LIFD; RS 642.11) et de l'art. 24 al. 1 et 5 de la loi fédérale du 14 décembre 1990 sur l'harmonisation des impôts directs des cantons et des communes (LHID; RS 642.14).
A._ s'est déterminée. Elle conclut, sous suite de frais et dépens, principalement, à ce que le Tribunal fédéral n'entre pas en matière sur le recours du Service cantonal, subsidiairement, à son rejet.
C.b. Dans son recours formé en langue allemande (cause 2C_512/2017), A._ conclut, sous suite de frais et dépens, principalement, à l'annulation de l'arrêt attaqué et à ce qu'elle soit imposée conformément à ses déclarations d'impôts pour les périodes fiscales 2009, 2010 et 2011; subsidiairement, au renvoi de la cause à l'instance précédente pour nouvelle décision. Elle fait valoir une violation de l'art. 58 al. 1 et 3 LIFD, de l'art. 24 al. 1 et 5 LHID, du principe d'interdiction de l'arbitraire (art. 9 Cst.), du principe de l'imposition selon la capacité économique (art. 127 al. 2 Cst.) et de l'art. 49 al. 2 de la loi fédérale sur l'utilisation des forces hydrauliques (LFH; RS 721.80). Elle reproche également à la Commission de recours d'avoir arbitrairement omis de tenir compte de faits déterminants (cf. art. 97 LTF), et demande au Tribunal fédéral de les compléter d'office en application de l'art. 105 al. 2 LTF.
Le Service des contributions s'est déterminé sur le recours et a conclu à son rejet. A._ a déposé une réplique.
C.c. La Commission de recours conclut au rejet des recours et renvoie à sa décision. Au terme de ses observations, limitées à l'impôt fédéral direct, l'Administration fédérale renonce à se déterminer sur l'issue des présentes causes.
Considérant en droit :
I. Recevabilité et points de procédure
1.
Les recours en matière de droit public interjetés par le Service cantonal et par A._ sont dirigés contre le même arrêt de la Commission de recours et ils portent sur la même problématique, liée à la détermination du bénéfice imposable de A._ et plus particulièrement sur le bien-fondé des reprises prononcées dans l'arrêt attaqué pour les périodes fiscales 2009, 2010 et 2011. Il est donc justifié de joindre les causes et de statuer dans un seul arrêt, pour des motifs d'économie de procédure (art. 24 PCF [RS 273] en relation avec l'art. 71 LTF). La requête correspondante de A._ est partant admise.
2.
Le Tribunal fédéral examine d'office et avec pleine cognition la recevabilité des recours qui lui sont soumis (ATF 143 III 416 consid. 1 p. 417; 142 III 643 consid. 1 p. 644).
2.1. La décision attaquée est finale (art. 90 LTF) et a été rendue en dernière instance cantonale par un tribunal supérieur (art. 86 al. 1 let. d et al. 2 LTF), dans une cause de droit public (art. 82 let. a LTF) qui ne tombe sous le coup d'aucune des exceptions prévues à l'art. 83 LTF. La voie du recours en matière de droit public est donc ouverte.
2.2. Le Service cantonal a qualité pour contester la décision entreprise, tant en ce qui concerne l'impôt fédéral direct, dont il est chargé de l'application (cf. art. 89 al. 2 let. d LTF en lien avec l'art. 146 LIFD et l'art. 2 al. 1 et 2 let. j de la loi valaisanne d'application de la loi fédérale sur l'impôt fédéral direct du 24 septembre 1997 [LALIFD]; RS/VS 658.1), que de l'impôt cantonal et communal, étant précisé que la question de l'évaluation des prestations fournies par des entreprises d'économie mixte est une matière harmonisée (cf. art. 73 al. 1 et 2 LHID en lien avec l'art. 24 al. 1 et 5 LHID qui fait partie du Titre III de la loi).
2.2.1. De l'avis de A._, le recours du Service cantonal devrait être déclaré irrecevable, faute de respecter les règles de l'art. 42 LTF à plusieurs égards.
En premier lieu, A._ relève que le Service cantonal demande l'annulation de l'arrêt attaqué et la confirmation de sa décision sur réclamation du 21 mars 2014, sans produire ladite décision. Les conclusions du recours ne seraient donc pas précises, en violation de l'art. 42 al. 1 LTF.
L'art. 42 al. 1 LTF prévoit que le mémoire de recours doit indiquer les conclusions. Celles-ci doivent être claires et précises, mentionner sur quels points la décision est attaquée et quelles sont les modifications demandées (cf. FLORENCE AUBRY GIRARDIN, in Commentaire de la LTF, 2e éd. 2014, n° 14 et 15 ad art. 42 LTF). En l'occurrence, la conclusion querellée est précise. Certes, la portée de la conclusion tendant à la confirmation de la décision sur réclamation n'est pas d'emblée limpide, mais cela est imputable non pas au Service cantonal, mais à l'instance précédente, qui omet de détailler dans l'arrêt attaqué la manière dont les bénéfices imposables ont été établis dans cette décision, compte tenu de la reformatio in pejus prononcée par le Service cantonal. La Cour de céans a du reste dû compléter d'office les faits sur ce point (cf. supra consid. B.c).
En deuxième lieu, A._ relève, en évoquant l'art. 42 al. 3 LTF, que le Service cantonal a demandé, sous le titre " Moyens de preuve ", l'édition du dossier par la Commission de recours, sans préciser sur quels documents du dossier il entendait se fonder. Cette démarche ne respecterait pas les exigences formelles de la LTF.
En l'occurrence, il apparaît que le Service cantonal a demandé l'édition du dossier par la Commission de recours, afin que le dossier de la cause soit transmis à la Cour de céans, et non pas au titre de moyen de preuve à strictement parler. Quoi qu'il en soit, la Commission de recours a annexé à sa détermination le dossier complet de la cause, conformément à l'art. 102 al. 2 LTF, de sorte que la requête du Service cantonal est de toute manière sans objet.
En troisième et dernier lieu, A._ reproche au Service cantonal de s'être limité à répéter le point de vue qu'il avait développé devant la Commission de recours et de n'avoir répondu que brièvement à l'arrêt attaqué, sans démontrer en quoi celui-ci était contraire au droit. En outre, le Service cantonal n'aurait pas réussi à démontrer le bien-fondé de son modèle d'imposition. Le recours devrait aussi être déclaré irrecevable, subsidiairement être rejeté, pour ces motifs.
L'art. 42 al. 2 LTF exige que le recourant expose succinctement en quoi l'acte attaqué viole le droit. Cette condition n'est pas respectée si la motivation du recours au Tribunal fédéral est identique à celle qui était déjà présentée dans la procédure cantonale (ATF 134 II 244 consid. 2.3 p. 246 s.).
En l'occurrence, le Service cantonal expose les motifs pour lesquels il est d'avis que la Commission de recours a violé les art. 58 al. 1 et 3 LIFD et 24 al. 1 et 5 LHID en appliquant la méthode du coût majoré (avec correctif) pour établir le prix de pleine concurrence de l'électricité produite par A._ et en rejetant le modèle d'imposition qu'il avait appliqué. L'art. 42 al. 2 LTF est partant respecté. Pour le reste, le point de savoir si le Service cantonal a réussi à démontrer le bien-fondé de son propre modèle d'imposition est une question qui relève du fond et non de la recevabilité.
2.2.2. Le recours du Service cantonal respecte donc les exigences de l'art. 42 LTF. Il a par ailleurs été formé en temps utile (art. 100 al. 1 LTF). Il convient partant d'entrer en matière sur son recours.
2.3. S'agissant du recours de A._, celle-ci est la destinataire de la décision entreprise et a un intérêt digne de protection à son annulation ou sa modification, de sorte qu'elle a qualité pour recourir (cf. art. 89 al. 1 LTF). Son recours a été formé temps utile (art. 45 al. 1 et 100 al. 1 LTF). Il respecte les prescriptions de l'art. 42 LTF, étant rappelé qu'il n'est pas nécessaire que le mémoire (écrit en allemand) soit rédigé dans la langue de la décision attaquée (en l'espèce le français; cf. arrêt 2C_237/2013 du 27 mars 2013 consid. 1.2; cf. toutefois ATF 130 I 234 consid. 3.5 p. 239 concernant les recours des autorités fédérales).
3.
A._ demande que le présent arrêt soit rendu en allemand, car il pourrait avoir des conséquences sur la fiscalité de ceux de ses actionnaires qui sont établis dans des cantons alémaniques.
Selon l'art. 54 al. 1 LTF, la procédure est en règle générale conduite dans la langue de la décision attaquée. Le Tribunal fédéral peut y déroger exceptionnellement lorsque le recourant comprend mieux une autre langue et qu'il n'est pas représenté par un avocat (cf. arrêts 6B_376/2012 du 17 juillet 2012; 4A_94/2007 du 10 juillet 2007 consid. 2 et les réf.; 6P.62/2005 du 14 novembre 2006 consid. 1.1 non publié in ATF 132 IV 102). Lorsque le recourant est assisté par un avocat, la jurisprudence retient qu'il est censé connaître les " langues nationales de la Confédération " (arrêt 1A.71/2005 du 11 mai 2005 consid. 4.1 et les références; YVES DONZALLAZ, Commentaire de la loi sur le Tribunal fédéral, 2008, p. 629 n° 1528). Comme A._ est représentée par deux avocats, il n'y a donc pas de raison de ne pas rendre le présent arrêt en français. Au demeurant, tous les actionnaires de A._ ne sont pas établis dans des cantons alémaniques (G._ et H._).
4.
4.1. D'après l'art. 106 al. 1 LTF, le Tribunal fédéral applique le droit d'office. Conformément à l'art 106 al. 2 LTF et en dérogation à l'art. 106 al. 1 LTF, il ne connaît de la violation des droits fondamentaux ainsi que celle de dispositions de droit cantonal et intercantonal que si ce grief a été invoqué et motivé par le recourant, à savoir exposé de manière claire et détaillée (cf. ATF 142 I 99 consid. 1.7.2 p. 106; 141 I 36 consid. 1.3 p 41).
4.2. Le Tribunal fédéral revoit librement la conformité du droit cantonal harmonisé et sa mise en pratique par les instances cantonales aux dispositions de la LHID, à moins que les dispositions de cette loi ne laissent une certaine marge de manoeuvre aux cantons. Dans un tel cas, l'examen du Tribunal fédéral se limite à l'examen de la violation de droits constitutionnels dûment invoqués et motivés par le recourant et en particulier l'arbitraire (cf. art. 106 al. 2 LTF; ATF 134 II 207 consid. 2 p. 210).
5.
Pour statuer, le Tribunal fédéral se fonde sur les faits constatés par l'autorité précédente (art. 105 al. 1 LTF). Le recours ne peut critiquer les constatations de fait que si les faits ont été établis de façon manifestement inexacte - soit arbitrairement au sens de l'art. 9 Cst. (ATF 143 IV 241 consid. 2.3.1 p. 244; 140 III 115 consid. 2 p. 117) - ou en violation du droit au sens de l'art. 95, et si la correction du vice est susceptible d'influer sur le sort de la cause (art. 97 al. 1 LTF), ce qu'il incombe au recourant de démontrer conformément aux exigences de l'art. 106 al. 2 LTF. Le Tribunal fédéral n'entre pas en matière sur les critiques appellatoires portant sur l'appréciation des preuves ou l'établissement des faits par l'autorité précédente (ATF 140 III 264 consid. 2.3 p 266; 139 II 404 consid. 10.1 p. 445).
II. Impôt fédéral direct
6.
Le litige porte sur le point de savoir si, pour les périodes fiscales 2009 à 2011, c'est à bon droit que la Commission de recours a procédé à une reprise dans le bénéfice imposable de A._ au motif que celle-ci avait procédé à une distribution dissimulée de bénéfice en faveur de ses actionnaires (les partenaires).
Le raisonnement des juges cantonaux est en substance le suivant. Le bénéfice net imposable des personnes morales comprend les distributions dissimulées de bénéfice non justifiées par l'usage commercial. Pour déterminer si une société a procédé à une telle distribution dissimulée de bénéfice, il faut examiner si la prestation fournie à l'actionnaire ou à un proche aurait été octroyée dans la même mesure à un tiers (Drittvergleich; principe de pleine concurrence). Le droit de l'impôt fédéral direct ne prévoit pas de règle expresse mettant en oeuvre le principe de pleine concurrence, sauf à l'art. 58 al. 3 LIFD, en lien avec les prestations d'entreprises d'économie mixte remplissant une tâche d'intérêt public, qui concerne les entreprises productrices d'électricité. Selon cette disposition, les prestations doivent être évaluées au prix actuel du marché, à leur coût actuel de production majoré d'une marge appropriée ou à leur prix de vente final actuel diminué d'une marge de bénéfice. Les juges cantonaux précisent que l'art. 58 al. 3 LIFD ne consacre pas de nouvelles règles régissant la détermination du bénéfice imposable, qui continue à être déterminé par le renvoi au droit comptable selon la règle de l'art. 58 al. 1 let. a LIFD, et qu'il n'intervient que lorsque l'existence d'une distribution dissimulée de bénéfice est constatée. En l'occurrence, il n'était pas contesté qu'en sa qualité de société de partenaires fournissant des prestations à ses actionnaires sous la forme de livraisons d'électricité, A._ était une entreprise d'économie mixte au sens de l'art. 58 al. 3 LIFD. La manière dont la Convention prévoyait que A._ devait être rémunérée pour les prestations à ses actionnaires (prise en charge de ses coûts annuels, incluant une dividende d'au moins 3.5% du capital-actions libéré, mais au maximum supérieur de 1% arrondi au taux moyen des emprunts de la Société) procédait d'une construction comptable artificielle qui justifiait sur le principe une reprise dans le bénéfice déclaré, au titre de distribution dissimulée de bénéfice, car si A._ fournissait les mêmes prestations à des tiers, elle les facturerait au prix du marché, avec une marge bénéficiaire ordinaire. La méthode appliquée par le Service cantonal pour évaluer les prestations fournies par A._ ne pouvait toutefois pas être confirmée: il était notoire que le marché de l'électricité n'était pas un marché libre, de sorte qu'il n'était pas possible de déterminer de manière objective et concrète le prix du marché de l'électricité. Il fallait dès lors tenter d'évaluer les prestations de A._ à leur coût actuel de production majoré, à quoi il convenait d'ajouter un " correctif ", d'un centime par KWH produit par A._.
Concrètement, les juges cantonaux ont procédé comme suit: au titre de coût actuel de production de A._ au sens de l'art. 58 al. 3 LIFD, ils ont pris en compte ses charges d'exploitation, sous déduction de la charge fiscale sur le bénéfice et le capital. Pour déterminer la marge de pleine concurrence, ils ont appliqué le taux de 5% prévu par la lettre-circulaire de l'Administration fédérale des contributions du 17 septembre 1997 concernant les sociétés de services. Quant au " correctif " d'un centime par KWH produit par A._, les juges précédents l'ont déterminé par référence au surcoût payé en 2017 par les consommateurs d'énergie renouvelable résidant dans les communes de Sion et de Martigny, qui s'était élevé à respectivement 1.7 ct./KWH et 1.4 ct./KWH. La valeur des prestations de A._ correspondait à la somme de la marge de 5% et du correctif. Le bénéfice de pleine concurrence imposable de A._ s'obtenait donc par l'addition de la marge sur coût et du correctif, après déduction de la charge fiscale, comme suit (cf. arrêt attaqué p. 48) :
en francs 2009 2010 2011 1. Marge de 5% sur charges d'exploitation* 2'794'963 2'492'901 2'275'558 2. Correctif de 1 ct. par KWH produit 11'183'020 9'894'890 9'823'920 3. Valeur des prestations fournies (1+2) 13'977'983 12'387'791 12'099'478 4. Impôt bén. + impôt capital -3'465'189 -3'122'206 -3'060'021 5. Bénéfice imposable selon arrêt attaqué 10'512'794 9'265'585 9'039'457 * charges d'exploitation de FMM diminuées des impôts sur le bénéfice et sur le capital
A titre de comparaison (cf. supra consid. B.a. et B.c.) :
Bénéfice imposable selon A._ 5'270'000 5'215'477 5'270'000 Bénéfice imposable selon Serv. cantonal 56362393 43347882 39655119
7.
Tant A._ que le Service cantonal font valoir que l'arrêt attaqué viole l'art. 58 LIFD. En substance, A._ conteste avoir procédé à une distribution dissimulée de bénéfice en faveur de ses actionnaires et en déduit qu'elle doit être imposée sur la base de ses bénéfices déclarés pour les périodes fiscales litigieuses. De son côté, le Service cantonal fait valoir que l'application de la méthode du coût majoré à laquelle ont recouru les juges cantonaux est contraire à la jurisprudence et que les prestations de A._ doivent être évaluées selon la méthode qu'il a appliquée.
Avant d'examiner les griefs formulés par les recourants à l'encontre de l'arrêt attaqué, il convient de rappeler ce qu'est une société de partenaires (ci-après consid. 7.1) et d'exposer de manière générale les principes qui président à son imposition (ci-après consid. 7.2).
7.1. Une société de partenaires est une personne morale créée par plusieurs sociétés partenaires dans le but qu'elle leur fournisse des prestations sur le long terme. Dans le domaine de l'électricité produite par énergie hydraulique, une société de partenaires, qui prend en général la forme d'une société anonyme et qui est en principe entièrement ou majoritairement détenue en mains publiques, s'engage à produire de l'électricité en faveur des partenaires, au pro-rata de leur participation, en exécution d'un contrat à long terme qui a la même durée que la concession hydraulique qui lui a été octroyée. Les partenaires s'engagent de leur côté à acquérir l'électricité produite. Une société de partenaires n'assume en principe pas de risque entrepreneurial ni financier. Celui-ci est pris en charge par les partenaires (PHILIP WALTER, Die steuerliche Gewinnberichtigung bei den Partnerwerken der Elektrizitätswirtschaft nach Art. 58 Abs. 3 DBG, 1996, p. 63 s. et 201 s.; cf. aussi MANUEL SAITZEW, Die Partnerwerke in der schweizerischen Elekrtrizitätswirtschaft, 1950, p. 13; GOTTFRIED HERTIG, Die Standesinitiative des Kantons Graubünden über die steuerliche Gewinnberichtigung bei Partnerwerken der Elektrizitätswirtschaft, in RF 1981 p. 147 s.; MARCO GRETER, Die steuerliche Gewinnberichtigung bei Partnerwerken der Elektrizitätswirtschaft, in RF 12/1989 p. 583 s.; PETER LOCHER, Besteuerung von Partnerkraftwerken sowie deren Partneraktionären nach Art. 24 Abs. 5 StHG bzw. Art. 58 Abs. 3 DBG, in RF 1/1994 p. 3 s.; RICARDO JAGMETTI, Schweizerisches Bundesverwaltungsrecht, Vol. VII: Energierecht, 2005, p. 440 n° 4224; STEPHAN KUHN/MARC DIETSCHI, in Kommentar zum schweizerischen Steuerrecht, Bundesgesetz über die direkte Bundessteuer, Art. 1-82, 3e éd. 2017, n° 531 ad art. 58 DBG). La doctrine relève qu'une société de partenaires exerce des activités de routine, sans endosser de risque et sans disposer de compétences pour être en mesure de se profiler sur le marché et que ce sont les partenaires qui assument les fonctions essentielles liées à la production, qu'ils planifient en fonction de la demande (KUHN/DIETSCHI, in op. cit., n° 541 et 547 ad art. 58 DBG). La jurisprudence a également mis en évidence que ce sont les partenaires qui supportent les risques de l'exploitation, et non pas les sociétés de partenaires (arrêt A.145/1983 du 21 juin 1985 consid. 8a [arrêt Hinterrhein], in ZBl 87/1986 p. 375, StE 1986 B 72.13.22 Nr. 5, RF 41/1986 p. 488; cf. aussi arrêt 2A.182/1989 du 30 avril 1991 consid. 3b [arrêt Salanfe], in Archives 61 p. 49, StE 1992 B 72.13.22 Nr. 23, RF 47/1992 p. 484). La figure de la société de partenaires est connue en Suisse depuis des décennies : en 1950, SAITZEW en répertoriait plus d'une dizaine (op. cit., p. 19 ss).
Traditionnellement, les actionnaires/partenaires versent à la société de partenaires, en contrepartie de l'électricité qu'elle a produite en leur faveur, un montant qui équivaut à la somme des frais annuels qu'elle a encourus, à quoi s'ajoute un montant (en principe appelé " dividende "), établi sur la base du montant du capital-actions de la société, dont les modalités de calcul sont fixées contractuellement entre les partenaires (cf. les exemples fournis par S AITZEW, op. cit., p. 13 s.). En l'occurrence, la Convention qui lie les actionnaires de A._ stipule que l'énergie produite par A._ le serait en leur faveur, à charge pour eux de faire face à toutes les charges et frais annuels de A._, en fonction de la quote-part de leur participation à son capital-actions. Les actionnaires de A._ s'engagent également à verser annuellement à A._, en fonction de la quote-part de leur participation au capital de la Société, un " dividende " d'au moins 3.5% du capital-actions libéré, mais au maximum supérieur de 1% en chiffre rond au taux moyen des emprunts de la société, la fixation du montant du dividende restant de la compétence de l'assemblée générale. Le mode de rémunération de A._ tel que prévu par la Convention correspond ainsi sur le principe à ce qui est traditionnellement appliqué aux sociétés de partenaires dans le domaine de l'électricité.
7.2. S'il n'est pas contesté que A._ est une société de partenaires, elle est d'abord une personne morale.
7.2.1. Selon l'art. 58 al. 1 LIFD, le bénéfice net imposable des personnes morales comprend le solde du compte de résultats (let. a), ainsi que, notamment, tous les prélèvements opérés sur le résultat commercial avant le calcul du solde du compte de résultats, qui ne servent pas à couvrir des dépenses justifiées par l'usage commercial (let. b). Au nombre des prélèvements au sens de la lettre b figurent les distributions dissimulées de bénéfice et les avantages procurés à des tiers qui ne sont pas justifiés par l'usage commercial (5e tiret).
En définissant le bénéfice imposable par renvoi au solde du compte de résultats, l'art. 58 al. 1 let. a LIFD exprime le principe de l'autorité du bilan commercial ou de déterminance ( "Massgeblichkeitsprinzip "), selon lequel le bilan commercial est déterminant en droit fiscal. L'autorité fiscale s'écarte du bilan remis par le contribuable lorsque des dispositions impératives du droit commercial sont violées ou que des normes fiscales correctrices l'exigent, comme en cas de distribution dissimulée de bénéfice (cf. notamment ATF 141 II 83 consid. 3.1 p. 85 et les réf.; 137 II 353 consid. 6.2 p. 359 s.).
Il y a distribution dissimulée de bénéfice si la société n'aurait pas accordé la prestation fournie à son actionnaire ou à un proche dans la même mesure à un tiers étranger, en d'autres termes lorsque le principe de pleine concurrence (" Drittvergleich ", " Fremdvergleich ", "dealing at arm's length ") n'a pas été respecté (cf. ATF 140 II 88 consid. 4.1 p. 92 et les références; 138 II 57 consid. 2.2 p. 59 s. et consid. 4.1 p. 61; 131 II 593 consid. 5.1 p. 607).
7.2.2. Selon l'art. 58 al. 3 LIFD, les prestations que des entreprises d'économie mixte remplissant une tâche d'intérêt public fournissent, de manière prépondérante, à des entreprises qui leur sont proches sont évaluées au prix actuel du marché, à leur coût actuel de production majoré d'une marge appropriée ou à leur prix de vente final actuel diminué d'une marge de bénéfice; le résultat de chaque entreprise est ajusté en conséquence.
L'art. 58 al. 3 LIFD concerne les entreprises d'économie mixte remplissant une tâche d'intérêt public, mais vise avant tout les sociétés de partenaires dans le domaine de l'électricité (cf. WALTER, op. cit., p. 13 s.; KUHN/DIETSCHI, in Kommentar DBG, n° 530 ad art. 58 DBG; RAOUL STOCKER/CHRISTOPH STUDER, Bestimmung von Verrechnungspreisen. Ausgewählte Aspekte der schweizerischen Praxis, in L'expert-comptable suisse 2009/5, p. 386).
La disposition renvoie aux trois méthodes traditionnelles dites fondées sur les transactions qui ont été développées par l'OCDE pour mettre en oeuvre le principe de pleine concurrence, à savoir la méthode du prix comparable, la méthode du coût majoré et la méthode du prix de revente (sur ces méthodes, cf. infra consid. 11.1.1 à 11.1.3). Aussi, quand bien même la lettre de la disposition pourrait laisser entendre qu'elle vise à régler la manière dont le bénéfice réalisé par les entreprises d'économie mixte doit être fixé, la mention de ces trois méthodes montre qu'elle est destinée à mettre en oeuvre le principe de pleine concurrence. Le Tribunal fédéral l'a déjà relevé de manière incidente (arrêt 2C_333/2017 du 12 avril 2018 consid. 4.2; cf. aussi arrêt 2C_1082/2013 du 14 janvier 2015 consid. 5.5), et c'est aussi en ce sens que la disposition est interprétée par la doctrine unanime (KUHN/DIETSCHI, in op. cit., n° 534 et 535 ad art. 58 DBG; RICHNER/FREI/KAUFMANN/MEUTER, Handkommentar zum DBG, 3e éd. 2016, n° 172 ad art. 58 DBG; ROBERT DANON, in Commentaire de la LIFD, 2e éd. 2017, n° 287 ad art. 57-58 LIFD; LOCHER, op. cit. n° 186-7 ad art. 58 DBG; AGNER/JUNG/STEINMANN, Commentaire de la loi sur l'impôt fédéral direct, 2001, n° 17 ad art. 58 LIFD; WALTER, p. 13). Dès lors, même si, comme le relève WALTER (op. cit., p. 13 s.), cela ne ressort pas toujours clairement des débats parlementaires (cf. toutefois les références au Drittvergleich ou au Fremdvergleich in BO CE 1988 835; BO CE 1988 839; BO CE 1989 578), l'art. 58 al. 3 LIFD ne doit pas être compris comme une règle de détermination du bénéfice imposable, qui continue à être établi par référence au droit comptable (cf. DANON, in op. cit., n° 287 ad art. 58 LIFD). Pour reprendre l'expression de LOCHER, les méthodes d'évaluation figurant à l'art. 58 al. 3 LIFD ne sont pas un but en soi (" Selbstzweck "; Kommentar, n° 186 ad art. 58 DBG), mais codifient le principe de pleine concurrence s'agissant de l'évaluation des prestations que des entreprises d'économie mixte remplissant une tâche d'intérêt public fournissent à des entreprises qui leur sont proches.
S'agissant de la recourante, cela signifie en particulier que si le prix qu'elle reçoit pour la livraison d'électricité est manifestement inférieur à la valeur de cette prestation telle qu'elle découle de l'application de l'art. 58 al. 3 LIFD, alors le bénéfice déclaré doit faire l'objet d'une reprise fiscale pour la différence (cf. KUHN/DIETSCHI, in op. cit., n° 548 ad art. 58 DBG). L'art. 58 al. 3 in fine LIFD prescrit ensuite un ajustement en conséquence du résultat de chaque partenaire (WALTER, op. cit., p. 267 ss.; KUHN/DIETSCHI, in op. cit., n° 549 s. ad art. 58 DBG).
L'art. 58 al. 3 LIFD s'applique sans conteste pour évaluer les prestations en nature (livraison d'électricité) que la société de partenaires fournit à ses actionnaires. Le point de savoir s'il s'applique aussi dans le sens inverse, à savoir aux prestations fournies par les actionnaires à la société de partenaires, est controversé (de cet avis, majoritaire: WALTER, op. cit., p. 102 ss et p. 262; KUHN/DIETSCHI, in op. cit., n° 533 ad art. 58 DBG; GRETER, in op. cit., p. 586; de l'avis contraire: LOCHER, in RF 1/1994 p. 11 et Kommentar, n° 182-184 DBG). Cette question peut rester indécise en l'espèce, puisque le présent litige a pour seul objet le point de savoir si la Commission de recours a correctement appliqué le droit fédéral en estimant que A._ avait procédé à une distribution dissimulée de bénéfice en faveur de ses partenaires durant les périodes fiscales litigieuses.
7.3. Ceci étant posé, il convient d'examiner les différents griefs des recourants à l'encontre de l'arrêt attaqué.
8.
A._ soutient en premier lieu que les conditions d'application de l'art. 58 al. 3 LIFD n'étaient pas remplies. Elle fait valoir, en substance, que les juges précédents n'ont pas prouvé qu'elle avait procédé à une distribution dissimulée de bénéfice en faveur de ses actionnaires. Elle leur reproche d'avoir qualifié la rémunération prévue par la Convention de structure comptable artificielle et d'avoir arbitrairement omis de procéder à une analyse des risques et des fonctions qu'elle et ses actionnaires assumaient respectivement, alors que si la Commission de recours y avait procédé, elle serait parvenue à la conclusion que la marge de plus de 5% sur son capital-actions serait conforme au principe de pleine concurrence. La méthode consistant à rémunérer une société sous la forme d'une rente calculée sur le capital était du reste connue à l'étranger et s'avérait appropriée. Par ailleurs, la méthode du prix de revient majoré d'un dividende était proche de la méthode de la marge nette, qui était aussi envisagée par l'OCDE. Le mode de calcul de la rémunération de A._ n'était au surplus ni simulé ni constitutif d'un abus de droit, mais était appliqué par les parties depuis des décennies, de sorte que les juges cantonaux n'avaient pas d'autre choix que de s'y tenir.
8.1. De manière générale, l'appréciation fiscale des relations entre un actionnaire et la société doit respecter la liberté de la société d'aménager ses relations (Gestaltungsfreiheit). Cela implique que, sous réserve d'une distribution dissimulée de bénéfice, l'autorité fiscale ne peut pas s'écarter des transactions conclues entre les parties, à moins que l'on se trouve dans un cas de simulation ou d'abus de droit (cf. arrêts 2C_95/2013 du 21 août 2013 consid. 2.3, in RF 68/2013 p. 810, StE 2013 B 22.2 Nr. 28, traduit in RDAF 2014 II 336; 2C_487/2011 du 13 février 2013 consid. 2.8, in Archives 82 p. 241). Or en l'espèce, ni les juges précédents ni le Service cantonal ne soutiennent que l'on se trouverait dans un cas de simulation ou d'abus de droit. Ils sont en revanche d'avis que la rémunération obtenue par A._ n'est pas conforme au principe de pleine concurrence et qu'elle est constitutive d'une distribution dissimulée de bénéfice.
Le fardeau de la preuve de l'existence d'une distribution dissimulée de bénéfice incombe à l'autorité (cf. ATF 138 II 57 consid. 7.1 p. 66; 133 II 153 consid. 4.3 p. 158). Dans le contexte du cas d'espèce, c'est au moyen de l'art. 58 al. 3 LIFD que l'autorité doit prouver l'existence d'une distribution dissimulée de bénéfice, puisque c'est cette disposition qui décrit la manière dont les prestations fournies par une société de partenaires doivent être évaluées.
Il en découle que l'art. 58 al. 3 LIFD ne s'applique pas après que l'autorité fiscale a prouvé l'existence d'une disproportion entre les prestations et les contreprestations fournies (ce que semble soutenir DANON, in op. cit., no 287 ad art. 57-58 LIFD), mais bien pour déterminer s'il existe une telle disproportion (cf. LOCHER, Kommentar, n° 186 ad art. 58 DBG; KUHN/DIETSCHI, in Kommentar DBG, n° 535 ad art. 58 DBG; cf. aussi WALTER, op. cit., p. 204). Il suffit donc que l'on soit en présence de prestations fournies par une société de partenaires à des entreprises proches pour que l'autorité soit en droit de vérifier, en appliquant l'art. 58 al. 3 LIFD, si le principe de pleine concurrence a été respecté.
L'art. 58 al. 3 LIFD prévoit trois méthodes d'évaluation: le prix actuel du marché, le coût actuel de production majoré d'une marge appropriée ou le prix de vente final actuel diminué d'une marge de bénéfice. Cette liste est exhaustive (WALTER, op. cit., p. 120; LOCHER, Kommentar, n° 187 ad art. 58 DBG; d'un autre avis: AGNER/JUNG/STEINMANN, op. cit., n° 17 ad art. 58 LIFD, ainsi que, apparemment, RICHARD J. WUERMLI, Verrechnungspreisproblematik aus schweizerischer Sicht, in RF 2/2003 p. 3; ne tranchent pas: KUHN/DIETSCHI, in op. cit., n° 540 ad art. 58 DBG). Partant, les autres méthodes envisagées par l'OCDE dans ses travaux sur les prix de transfert, comme la méthode de la marge nette (cf. Principes de l'OCDE applicables en matière de prix de transfert à l'intention des entreprises multinationales et des administrations fiscales [ci-après: Principes OCDE], édition 1995 § 3.1 ss; § 2.56 ss de l'édition 2010 et § 2.4 ss de l'édition 2017), ne figurent pas à l'art. 58 al. 3 LIFD et ne peuvent donc pas être utilisées comme méthodes d'évaluation.
8.2. En l'occurrence, il ressort de l'arrêt attaqué que, pour les juges précédents, la " construction comptable montée " par A._ et ses partenaires était " manifestement artificielle ", car la Société aurait facturé ses prestations avec une marge bénéficiaire ordinaire si elle les avait fournies à des tiers, de sorte que le principe d'une reprise dans le bénéfice déclaré de A._ était justifié.
La manière dont A._ est rémunérée par ses actionnaires en contrepartie de l'électricité qu'elle produit en leur faveur correspond au mode traditionnel de rémunération des sociétés de partenaires, qui existe depuis des décennies en Suisse (supra consid. 7.1) et qui, avant l'entrée en vigueur de la LIFD, a été validé par le Tribunal fédéral (cf. sur ce point infra consid. 9). Le point de savoir si, aujourd'hui, cette manière de calculer la contreprestation devrait être considérée comme une " construction comptable artificielle " n'a pas à être tranché ici. Cela étant, même s'ils ont admis à tort le principe d'une reprise avant d'avoir prouvé l'existence d'une disproportion, il n'en demeure pas moins que les juges cantonaux ont bien recouru à l'art. 58 al. 3 LIFD pour évaluer les prestations de A._ et qu'ilen ressort implicitement une disproportion manifeste entre les prestations. Ainsi, alors que A._ a déclaré un bénéfice imposable de 5'270'000 fr. en 2009, de 5'215'477 fr. en 2010 et de 5'270'000 en 2011, les juges précédents parviennent à un bénéfice imposable de pleine concurrence qui s'élève presque au double pour chacune des périodes concernées (10'512'794 fr. pour 2009, de 9'265'585 fr. pour 2010 et de 9'039'457 fr. pour 2011; cf. arrêt attaqué consid. 4b et le tableau figurant ci-dessus sous consid. 6.1).
Les éléments que A._ avance dans son recours pour démontrer que la rémunération qu'elle obtient des partenaires est conforme au principe de pleine concurrence et qu'il n'y a pas lieu d'appliquer l'art. 58 al. 3 LIFD, notamment en invoquant la méthode de la marge nette, ne sont pas relevants, car ils ne correspondent pas à l'une des méthodes d'évaluation prévues à l'art. 58 al. 3 LIFD.
9.
A._ fait aussi valoir que les juges cantonaux ont violé l'art. 58 LIFD en procédant à une reprise dans son bénéfice, alors que la rémunération qu'elle a obtenue durant les périodes fiscales litigieuses a été calculée en vertu d'une méthode qui a été validée par le Tribunal fédéral dans l'arrêt Hinterrhein du 21 juin 1985 (arrêt A.145/1983 déjà cité, in ZBl 87/1986 p. 375, StE 1986 B 72.13.22 Nr. 5, RF 41/1986 p. 488).
9.1. Avant la LIFD, le droit de l'impôt fédéral direct ne contenait aucune disposition comparable à l'art. 58 al. 3 LIFD. La question de la proportionnalité entre la prestation de livraison d'électricité par une société de partenaires et sa rémunération sous la forme d'une prise en charge de ses coûts annuels incluant un " dividende " (méthode du coût majoré d'un dividende) s'est posée pour la première fois en 1956 au Tribunal fédéral, qui a jugé que le mode de rémunération prévu pour une société de partenaires, calculé de manière à couvrir ses coûts annuels et incluant un dividende de 6%, ne constituait pas une distribution dissimulée de bénéfice compte tenu de la durée totale du contrat et de l'absence de risques pour la société de partenaires (ATF 82 I 288; cf. aussi arrêt 2A.182/1989 du 30 avril 1991 consid. 3 [arrêt Salanfe], in Archives 61 p. 49, StE 1992 B 72.13.22 Nr. 23, RF 47/1992 p. 484).
Le 27 mai 1980, le canton des Grisons, constatant la hausse des prix de l'électricité, a déposé une initiative cantonale invitant la Confédération à introduire dans le droit fédéral une disposition réglant les répartitions de bénéfices des entreprises partenaires du secteur de l'électricité. Dans un rapport du 20 septembre 1982, le Conseil fédéral a estimé que cette problématique devait être réglée par le biais de décisions de taxations, dans le cadre légal existant (WALTER, op. cit., p. 7; GRETER, in op. cit., p. 584; AGNER/JUNG/STEINMANN, op. cit., no 15 ad art. 58 LIFD). Le Conseil des Etats a suivi cette recommandation et rejeté l'initiative grisonne en 1982 (BO CE 1982 715; WALTER, op. cit., p. 7). L'autorité fiscale cantonale des Grisons a dès lors procédé, au titre de cas pilote, à l'imposition de la société de partenaires grisonne Krafftwerke Hinterrhein AG, dont il a redressé le bénéfice déclaré au motif que sa rémunération, fondée sur les coûts majorés d'un dividende supérieur de 1% arrondi au taux moyen des engagements de la société, n'était pas conforme au marché. Le Tribunal cantonal des Grisons ayant admis le recours de la société, l'autorité fiscale grisonne a porté l'affaire devant le Tribunal fédéral qui, le 21 juin 1985, lui a donné tort (arrêt A.145/1983 précité [arrêt Hinterrhein]). Le Tribunal fédéral y a jugé, en substance, que compte tenu des obligations mutuelles à long terme et de l'intérêt public à ce que les prix de l'électricité restent bon marché, il ne se justifiait pas de reprendre le bénéfice déclaré par la société de partenaires Kraftwerke Hinterrhein AG à hauteur d'un prix de marché approprié, qui était en outre complexe à mettre en oeuvre eu égard au fait que les parties étaient liées par un contrat à long terme (cf. consid. 6 et 7 de l'arrêt). Le Tribunal fédéral n'a donc pas appliqué les règles relatives au principe du Drittvergleich, développées en droit fiscal international, pour évaluer les prestations de la société de partenaires (AGNER/JUNG/STEINMANN, op. cit., n° 15 ad art. 58 LIFD). Lorsque l'initiative grisonne du 27 mai 1980 a été traitée par le Conseil national en 1986, l'arrêt Hinterrhein et partant la position de la jurisprudence était connus. Comme, dans l'intervalle, le montant de la redevance hydraulique avait été doublé, le litige a été politiquement résolu de cette manière (WALTER, p. 7 s.; BO CN 1986 596). L'idée de régler la matière dans la loi est toutefois réapparue lors des débats autour de la LHID, puis de la LIFD, pour finalement aboutir à l'adoption de l'art. 58 al. 3 LIFD s'agissant de l'impôt fédéral direct (pour le détail des travaux parlementaires, cf. WALTER p. 9 ss).
9.2. En mentionnant les trois méthodes d'évaluation reposant sur le principe de pleine concurrence développées par l'OCDE, le législateur a indiqué la manière dont les prestations fournies par les sociétés de partenaires dans le domaine de l'électricité devaient être évaluées. Le renvoi à ces méthodes montre que le législateur a voulu s'écarter de l'arrêt Hinterrhein pour imposer l'application du principe de pleine concurrence lors de l'évaluation des prestations des sociétés de partenaires (cf. aussi WALTER, op. cit., p. 223). C'est partant à tort que la recourante reproche à la Commission de recours de ne pas avoir appliqué au cas d'espèce les principes de l'arrêt Hinterrhein pour en déduire qu'il n'y avait pas de distribution dissimulée de bénéfice.
10.
Encore faut-il vérifier si l'application de l'art. 58 al. 3 LIFD permet de conclure à l'existence d'une distribution dissimulée de bénéfice.
10.1. Dans les cas où le bénéfice imposable déclaré de la société de partenaires n'est pas le résultat de l'application de l'une des méthodes d'évaluation de l'art. 58 al. 3 LIFD, l'autorité de taxation est en droit de vérifier si les prestations ont été correctement rémunérées, en appliquant l'art. 58 al. 3 LIFD. Cette disposition n'établissant pas de hiérarchie entre les méthodes d'évaluation (WALTER, op. cit., p. 119; LOCHER, Kommentar, n° 186 ad art. 58 DBG; KUHN/DIETSCHI, in op. cit., n° 536 ad art. 58 DBG; WUERMLI, in op. cit., p. 3) et n'exposant pas non plus la manière dont chacune d'elles doit être concrètement mise en oeuvre, l'autorité dispose à cet effet d'un pouvoir d'appréciation. Comme le Tribunal fédéral ne peut intervenir qu'en cas de violation du droit (art. 95 al. LTF), son pouvoir d'examen consiste à vérifier que l'autorité précédente n'a pas excédé ou abusé de ce pouvoir d'appréciation (sur les notions d'abus et d'excès du pouvoir d'appréciation, cf. ATF 140 I 257 consid. 6.3.1 p. 267; 137 V 71 consid. 5.1 p. 72 s.).
10.2. Si en revanche la rémunération de la société de partenaires a été calculée en application de l'une des trois méthodes d'évaluation de l'art. 58 al. 3 LIFD, l'autorité cantonale ne peut pas modifier unilatéralement cette méthode au profit d'une des autres méthodes figurant à l'art. 58 al. 3 LIFD. Cette limitation se justifie par le fait qu'une reprise dans le bénéfice imposable d'une société de partenaires a des conséquences directes sur la fiscalité des partenaires établis dans d'autres cantons, puisque l'art. 58 al. 3 in fine LIFD impose un ajustement en conséquence dans leur résultat.
11.
En l'espèce, le bénéfice imposable déclaré de la société de partenaires n'est pas le résultat de l'application de l'une des méthodes d'évaluation de l'art. 58 al. 3 LIFD. Il faut partant d'abord se demander si la méthode d'évaluation du coût majoré adoptée par la Commission pour vérifier le respect du principe de pleine concurrence est conforme au droit, ce que conteste le Service cantonal, qui fait valoir que cette méthode ne serait plus applicable en Suisse et que la méthode qu'il a lui-même appliquée devrait être privilégiée.
11.1. Comme déjà souligné, l'art. 58 al. 3 LIFD renvoie aux trois méthodes traditionnelles fondées sur les transactions développées par l'OCDE, à savoir la méthode du prix comparable (" prix actuel du marché "), la méthode du coût majoré (" coût actuel de production majoré d'une marge appropriée ") et la méthode du prix de revente (" prix de vente final actuel diminué d'une marge de bénéfice "). Lors des travaux parlementaires qui ont conduit à l'adoption de l'art. 58 al. 3 LIFD, entré en vigueur le 1er janvier 1995 avec la LIFD (RO 1991 1184), le texte de référence de l'OCDE sur la détermination des prix de transfert était un rapport publié en 1979, intitulé " Prix de transfert et entreprises multinationales " (ci-après: Rapport OCDE 1979; cf. WALTER, op. cit., p. 119; LOCHER, Kommentar, n° 187 ad art. 58 DBG). Ce rapport a été remplacé en 1995 par les Principes de l'OCDE applicables en matière de prix de transfert à l'intention des entreprises multinationales et des administrations fiscales (ci-après: Principes OCDE), qui ont eux-mêmes été complétés et modifiés par la suite, les deux dernières éditions datant de 2010 et de 2017. Si rien ne s'oppose à ce que l'on recoure aux Principes OCDE s'ils permettent d'interpréter et d'appliquer l'art. 58 al. 3 LIFD, il ne faut pas perdre de vue que l'on se trouve ici dans un contexte de pur droit interne et qu'il n'y a pas d'obligation pour l'autorité de procéder à une reprise dynamique de ces textes (sur la prise en compte des travaux de l'OCDE et l'interprétation dynamique, cf. ATF 144 II 130 consid. 8.2.2 et 8.2.3 p. 140 et les références; 2C_695/2017 du 29 octobre 2018 consid. 4.1.2, in StE 2019 A 31.1 Nr. 14). Quoi qu'il en soit, les définitions des trois méthodes traditionnelles de l'OCDE fondées sur les transactions sont restées en substance les mêmes depuis 1979:
11.1.1. La méthode du prix comparable sur le marché libre consiste à comparer le prix d'un bien ou d'un service transféré dans le cadre d'une transaction contrôlée à celui d'un bien ou d'un service transféré dans des conditions comparables. Une transaction est comparable si a) aucune différence (s'il en existe) entre les transactions faisant l'objet de la comparaison ou entre les entreprises effectuant ces transactions n'est susceptible d'avoir une incidence sensible sur le prix du marché libre ou si b) des ajustements suffisamment fiables peuvent être apportés pour supprimer les effets matériels de ces différences (cf. Principes OCDE 2017 § 2.14 et § 2.15; § 2.13 et § 2.14 de l'édition 2010 et § 2.6 et 2.7 de l'édition de 1995; Rapport OCDE 1979, § 11; cf. aussi ATF 140 II 88 consid. 4.2 p. 93). Les Principes OCDE prévoient en particulier deux types de comparaisons: la comparaison interne et la comparaison externe (cf. Principes OCDE 2017 § 3.24; § 3.24 de l'édition 2010). La comparaison dite interne consiste à comparer la transaction contrôlée avec une transaction comparable intervenue entre une partie à la transaction contrôlée et une partie indépendante. La comparaison externe consiste à comparer la transaction contrôlée avec celle qui est intervenue entre deux entreprises dont aucune n'est partie à la transaction contrôlée (cf. VÖGELE/WITT, Quantifizierung der Verrechnungspreise, in Verrechnungspreise. Betriebswirtschaft, Steuerrecht, 4e éd. 2015, p. 713 § 29; JÖRG HÜLSHORST/KATHARINA MANK, in Handbuch Internationale Verrechnungspreise, 1999-, n° 52 ad Tz. 2.13 OECD-Verrechnungspreisleitlinien). Etant donné que, pour aboutir à un résultat fiable, une comparaison ne peut intervenir qu'avec une transaction comparable, la comparaison doit en principe être effectuée avec des transactions qui interviennent au même niveau dans la chaîne qui va du producteur au consommateur, ou sinon que les différences soient facilement quantifiables et puissent faire l'objet de correctifs pour en effacer les effets (WALTER, op. cit., p. 138). Le Rapport OCDE de 1979 précisait du reste, au sujet de la méthode du prix comparable, que pour que des prix soient facilement comparables, il faut comparer des marchandises vendues au même point de la chaîne qui va du producteur au consommateur, ou alors pouvoir chiffrer aisément la différence de prix provenant de ce que les marchandises se trouvent à des stades différents de cette chaîne (cf. Rapport OCDE 1979 § 50).
11.1.2. La méthode du coût majoré consiste d'abord à déterminer, pour les biens ou services transférés à un acheteur associé, les coûts supportés par le fournisseur dans le cadre d'une transaction entre entreprises associées, à quoi est ajoutée une marge appropriée à ces coûts, de façon à obtenir un bénéfice approprié compte tenu des fonctions exercées et des conditions du marché (cf. Principes OCDE 2017 § 2.45; § 2.39 de l'édition 2010 et § 2.32 de l'édition 1995; cf. aussi Rapport OCDE 1979 § 12). La solution idéale, selon les Principes OCDE, consiste à déterminer la marge sur coûts du fournisseur dans le cadre d'une transaction contrôlée par référence à la marge sur coûts de ce même fournisseur dans le cadre de transactions comparables sur le marché libre (Principes OCDE 2017 § 2.46; § 2.40 de l'édition 2010). En cas d'absence de transaction comparable, une comparaison doit être effectuée avec une marge (hypothétique) qui aurait été fixée par des entreprises indépendantes dans les mêmes circonstances (cf. JEAN-FRÉDÉRIC MARAIA, Prix de transfert des biens incorporels, 2008, p. 21). L'OCDE relève que la méthode du coût majoré est appropriée lorsque des produits semi-finis sont vendus ou lorsque des entreprises associées ont conclu des accords de mise en commun d'équipements ou d'approvisionnement à long terme (cf. Principes OCDE 2017 § 2.45; § 2.39 de l'édition 2010 § 2.32 de l'édition 1995; cf. aussi Rapport 1979 § 65).
11.1.3. Enfin, avec la méthode du prix de revente, le point de départ est le prix auquel un produit acheté à une entreprise associée est revendu à une entreprise indépendante. On défalque ensuite de ce prix (prix de revente) une marge brute appropriée (cf. Principes OCDE 2017 § 2.27; § 2.21 de l'édition 2010 et § 2.14 de l'édition de 1995; cf. aussi Rapport OCDE 1979 § 12). La marge sur prix de revente dans le cadre de la transaction contrôlée peut être déterminée par référence à la marge que le même revendeur réalise sur des produits achetés et revendus dans le cadre de transactions sur le marché libre (Principes OCDE 2017 § 2.27; § 2.22 de l'édition 2010).
11.2. Pour sélectionner la méthode la plus appropriée, les Principes OCDE préconisent une analyse de comparabilité. Les facteurs de comparabilité incluent les caractéristiques des biens et des services transférés, les fonctions assumées par les parties (compte tenu des actifs mis en oeuvre et des risques assumés), les clauses contractuelles, les circonstances économiques des parties et les stratégies industrielles et commerciales qu'elles poursuivent (cf. Principes OCDE 2010 § 1.36 et 1.42; cf. aussi WERNER ROSAR, Die Funktions - une Risikoanalyse und deren Bedeutung für die Methodenauswahl, in Handbuch Verrechnungspreise, 2e éd. 2012, p. 111; MICHAEL PULS, Funktions- und Risikoanalyse als Ausgangspunkt der Verrechnungspreisbestimmung, in Verrechnungspreise international verbundener Unternehmen, 2014, p. 279 s.). Les éditions 2010 et 2017 des Principes OCDE contiennent une procédure par étapes, afin d'aider l'autorité à choisir la méthode de prix de transfert la plus appropriée et à déterminer le prix de pleine concurrence. Outre le fait que cette procédure n'est pas présentée comme contraignante pour les Etats (cf. Principes 2010 et 2017 § 3.4), l'autorité suisse n'a de toute manière aucune obligation de la suivre dans le cadre de l'application de l'art. 58 al. 3 LIFD (cf. supra consid. 11.1). On ne peut par conséquent pas suivre l'Administration fédérale lorsque, dans ses observations, elle reproche aux juges précédents de ne pas avoir suivi ces étapes pour déterminer la méthode appropriée pour évaluer les prestations de A._.
11.3. En l'occurrence, le Service cantonal ne parvient pas à démontrer que les juges cantonaux ont violé l'art. 58 al. 3 LIFD en recourant à la méthode du coût majoré.
Premièrement, contrairement à ce que le Service cantonal affirme en invoquant les Principes OCDE, la méthode du prix comparable n'a pas d'emblée de rang prioritaire sur les autres méthodes, l'art. 58 al. 3 LIFD ne prévoyant aucune hiérarchie entre celles-ci (supra consid. 10.1). Au demeurant, les Principes OCDE ne privilégient la méthode du prix comparable, en tant que méthode la plus directe pour déterminer le prix de pleine concurrence, que s'il est possible d'identifier des transactions comparables sur le marché libre (cf. Principes OCDE 2017 § 2.15; § 2.14 de l'édition 2010 et § 2.14 de l'édition de 1995; cf. aussi Rapport OCDE 1979 § 46).
Deuxièmement, le Service cantonal n'a pas démontré que les juges cantonaux auraient abusé de leur pouvoir d'appréciation en estimant qu'il n'était pas possible d'appliquer la méthode du prix comparable pour évaluer les prestations de A._. Il ne ressort pas des constatations de l'arrêt attaqué que, pour les années litigieuses, A._ aurait aussi livré de l'électricité à des tiers. La question d'une comparaison interne avec une transaction comparable ne se pose donc pas (cf. aussi WALTER, op. cit., p. 204). Sous l'angle, apparemment, d'une comparaison externe, l'arrêt attaqué nie qu'une comparaison soit possible entre A._ et d'autres producteurs d'électricité, notamment les centrales nucléaires, car l'énergie produite par A._ présenterait des différences importantes, de nature à se refléter dans les prix. Le Service cantonal ne formule aucun grief sur cette constatation de faits, qui lie par conséquent le Tribunal fédéral (consid. 5).
Le Service cantonal se limite à faire valoir qu'il est possible de déterminer le prix du marché de l'électricité depuis la libéralisation partielle du secteur intervenue le 1er janvier 2008, et que le modèle d'imposition qu'il a appliqué y est parvenu. Ce point de vue ne peut pas être suivi. Depuis l'entrée en vigueur, le 1er janvier 2008, de la loi fédérale sur l'approvisionnement en électricité (LApEl; RS 734.7) et en particulier de son art. 6 (cf. RO 2007 6827; RO 2008 45 et RO 2008 75), les personnes qui consomment annuellement plus de 100'000 KWH/an par site de consommation peuvent choisir librement leur fournisseur d'électricité (cf. arrêt 2C_12/2016 du 16 août 2016 consid. 2.1). Or, les consommateurs d'électricité et les actionnaires de A._ ne se situent pas au même stade du marché. Pour pouvoir néanmoins comparer les prix, il faudrait alors pouvoir identifier les différences affectant leur comparabilité et mettre en oeuvre des correctifs pour en effacer les effets. Dans le modèle d'imposition qu'il a appliqué, le Service cantonal a cherché à reconstituer un prix de production de pleine concurrence de l'électricité à partir de prix appliqués aux consommateurs finaux, sans expliquer en quoi les critères qu'il a appliqués à cet effet (abattements, facteur " EQF ", énergie verte, cours de conversion, allocation de services système; cf. supra consid. B.a) seraient de nature à rendre ces prix comparables. Ce modèle d'imposition ne tient en outre pas compte des spécificités des relations existant entre la société de partenaires et ses actionnaires, régies par un contrat à long terme (cf. aussi WALTER, op. cit., p. 165 et p. 208). Par ailleurs, les prix de l'électricité pour les consommateurs que le modèle d'imposition prend comme points de départ sont le résultat de moyennes obtenues sur la base de différents prix retenus, dont on ignore la source exacte. Il faut en outre souligner que le Service cantonal a lui-même changé d'approche dans l'application du modèle d'imposition qu'il entend appliquer, puisqu'après la réclamation formée par A._, il a procédé, dans sa décision sur réclamation, à une reformatio in pejus en attribuant désormais entièrement à A._ les revenus provenant des prestations de services système et en renonçant au " profit split " qui était initialement prévu. Ce changement d'approche a eu des conséquences importantes, puisque les bénéfices de pleine concurrence évalués par le Service cantonal ont considérablement augmenté entre les décisions de taxation initiales et la décision sur réclamation (cf. consid. B.c). Cela dénote le caractère incertain, si ce n'est aléatoire de ce modèle d'imposition et partant des évaluations qui en découlent. Pour cette raison également, on ne peut reprocher aux juges précédents de ne pas avoir vu dans ce modèle d'imposition un mécanisme fiable pour évaluer le prix de pleine concurrence des prestations de A._.
Aussi, force est de constater que la méthode du prix comparable ne paraît en l'état pas adéquate pour juger si A._ a accordé une distribution dissimulée de bénéfice à ses actionnaires. C'est aussi la conclusion à laquelle parvient la doctrine (cf. KUHN/DIETSCHI, in op. cit., n° 537 ad art. 58 DBG et WALTER, op. cit., p. 204 ss spéc. p. 206).
11.4. Au surplus, et contrairement à ce qu'affirme le Service cantonal, la méthode du coût majoré reste applicable en Suisse. D'une part, cette méthode est expressément prévue à l'art 58 al. 3 LIFD. D'autre part, l'arrêt 2C_603/2012 (publié in StE 2013 A 21.14 Nr. 23) que le Service cantonal invoque rappelle que la lettre-circulaire du 17 septembre 1997, qui prévoyait d'appliquer aux sociétés de services un coût majoré de 5% du total des prix de revient (ou de 1/12 du total des salaires), a été remplacée par la circulaire de l'Administration fédérale du 19 mars 2004 sur les sociétés de services, selon laquelle la marge bénéficiaire doit désormais être déterminée conformément au principe de pleine concurrence. Cet arrêt ne signifie pas que la méthode du coût majoré est prohibée en Suisse, mais implique que l'application automatique d'une marge de 5%, sans examen sous l'angle de la pleine concurrence, ne doit plus avoir cours (cf. dans le même sens RAOUL STOCKER/ JÜRGEN RAAB, Verrechnungspreise in der Schweiz, in Verrechnungspreise. Betriebswirtschaft, Steuerrecht, 4e éd. 2015, p. 2349 § 43 et note 48; STOCKER/ STUDER, in op. cit., p. 388).
11.5. Enfin, la critique du Service cantonal selon laquelle l'électricité produite par A._ ne devrait pas être considérée comme un produit semi-fini, mais comme un produit fini, est une critique appellatoire portant sur les faits, sur laquelle la Cour de céans ne peut entrer en matière (cf. supra consid. 5). La doctrine est au demeurant aussi d'avis que l'électricité produite par les sociétés de partenaires est un produit semi-fini, car elle doit faire l'objet de transformations avant d'être livrée aux consommateurs finaux, et que cet élément plaide en faveur du recours à la méthode du coût majoré (cf. KUHN/DIETSCHI, in op. cit., n° 537 ad art. 58 DBG; WALTER, op. cit., p. 208).
11.6. Il découle de ce qui précède que c'est à tort que le Service cantonal reproche aux juges précédents d'avoir privilégié le recours à la méthode du coût majoré pour évaluer les prestations de A._. Son grief de violation de l'art. 58 al. 3 LIFD est partant rejeté.
12.
Il convient à présent de se demander si c'est à juste titre que la Commission de recours, appliquant la méthode du coût majoré, est parvenue à la conclusion qu'il y avait une distribution dissimulée de bénéfice. Cette question revient à contrôler que la marge que A._ a réalisée et qui est à la base du bénéfice imposable déclaré correspond à une marge de pleine concurrence.
12.1. Cela suppose que l'on identifie une transaction comparable à la transaction contrôlée (HÜLSHORST/MANK, in op. cit., n° 191 ad Tz. 2.40 OECD-Verrechnungspreisleitlinien). Selon les Principes OCDE, dans le cadre de transactions entre deux entreprises indépendantes, la rémunération correspondra en général aux fonctions exercées par chaque entreprise, compte tenu des actifs mis en oeuvre et des risques assumés. L'analyse fonctionnelle doit prendre en compte les principaux risques supportés par chacune des parties, dès lors qu'il est admis que l'acceptation d'un risque accru est généralement compensée sur le marché libre par une augmentation du rendement escompté (cf. Principes OCDE 2017 § 1.51 ss; § 1.42 ss de l'édition 2010; PULS, in op. cit., p. 279 §. 4.1 et § 4.2).
Toujours selon les Principes OCDE, une transaction est comparable pour l'application de la méthode du coût majoré si 1) aucune différence (s'il en existe) entre les transactions n'est susceptible d'avoir une incidence sensible sur la marge sur coûts pratiqué sur le marché libre ou 2) que des correctifs suffisamment exacts puissent être apportés pour supprimer les effets matériels de ces différences (cf. Principes OCDE 2017 § 2.47; § 2.41 de l'édition 2010; § 2.34 de l'édition 1995). Les correctifs envisagés par les Principes OCDE visent ainsi à effacer les conséquences de différences qui affectent la comparabilité des marges. Le résultat aboutit en principe à une fourchette de marges de pleine concurrence, la détermination du prix de transfert n'étant pas une science exacte (cf. HÜLSHORST/MANK, in op. cit., n° 36 ad Tz. 2.10 et n° 203 ad Tz. 2.41 OECD-Verrechnungspreisleitlinien).
Si aucune comparaison n'est possible avec une transaction comparable, la comparaison doit être effectuée avec une marge hypothétique de pleine concurrence, qui doit être déterminée de cas en cas. Face à la difficulté d'établir une marge de pleine concurrence, la doctrine propose une classification des entreprises en distinguant les entreprises de routine (" Routineunternehmen ") des entreprises de stratégie ou entrepreneurs (" Strategieträger ", " Entrepreneure "), à quoi s'ajoute parfois la catégorie intermédiaire des entreprises moyennes ou hybrides (" Mittelunternehmer ", " Hybridunternehmen "). Les entreprises de routine n'exercent que des fonctions simples et ne supportent que des risques économiques minimes, en contrepartie de quoi elles obtiennent des revenus réduits, mais stables. A l'inverse, les entreprises de stratégie ou entrepreneurs endossent les fonctions à risques, à quoi doit correspondre une rémunération qui en tient compte (PULS, in op. cit. p. 308 § 4.62-4.67; BAUMHOFF/LIEBCHEN, in Verrechnungspreise international verbundener Unternehmen, 2014, p. 195 s. § 3.67; ENGLER/KACHUR, in Verrechnungspreiser, Betriebswirtschaft, Steuerrecht, 4e éd. 2015, p. 1620 § 80-96; ROSAR, in op. cit. p. 117). La doctrine fait état de fourchettes de marges qui sont appliquées en pratique au titre de solutions pragmatiques. HÜLSHORST/MANK mentionne une fourchette de 5 à 10% ou de 5 à 15%, et de 3% à 10% pour les sociétés de services (in op. cit., n° 195 ad TZ. 2.40 OECD-Verrechnungspreisleitlinien). BAUMHOFF relève qu'une fourchette de 5 à 10% sur le prix de revient est considérée comme usuelle, en insistant sur l'importance de l'examen de chaque cas d'espèce, à savoir l'allocation des fonctions, des risques, et des moyens de production mis en oeuvre (BAUMHOFF, in op. cit., p. 348 § 5.77).
La comparaison des marges effectivement réalisées par une société avec la marge de pleine concurrence suppose aussi que l'on ait une base de coûts comparable. Il n'est pas nécessaire d'examiner en détail la manière dont les Principes OCDE et la doctrine traitent cette question délicate, puisque, dans le contexte de l'art. 58 al. 3 LIFD, la disposition fournit une définition légale de la base de coûts, qui équivaut au " coût actuel de production " de la société de partenaires. Il s'agit d'un concept juridique indéterminé.
12.2. En l'espèce, au titre de marge de pleine concurrence, les juges précédents ont retenu une marge de 5%, par référence à la lettre-circulaire de l'Administration fédérale des contributions de 1997 sur les sociétés de services. Ils ont appliqué cette marge aux charges d'exploitation de A._, desquelles ils ont déduit la charge fiscale de l'impôt sur le bénéfice et le capital. Au résultat obtenu, ils ont ajouté un " correctif " d'un centime par KWH produit par le barrage-voûte de B._. Les juges précédents ont justifié l'application de ce correctif en ces termes:
" le fait que l'énergie hydraulique offre une grande souplesse et permette notamment de compenser les différents besoins énergétiques journaliers du ruban (par les pointes), confère à cette énergie une plus-value qui doit donc être valorisée différemment du courant dit " ordinaire ". Compte tenu du prix très fluctuant sur les marchés libres, il paraît justifié de tenir compte de cet aspect par une marge d'un centime par KWH. (...). Cette marge (...) tient compte du fait qu'au niveau des distributeurs, on constate que l'offre pour l'énergie renouvelable existe et qu'un surcoût existe pour le consommateur. Ce surcoût tourne autour de 1.5ct/KWH (Sion = 1.7 ct., Martigny = 1.4 ct. selon les tarifs 2017). (...) Cette méthode du cost plus avec correctif permet ainsi de tenir compte d'une part des charges (...) et d'autre part des fluctuations sur le coût de l'électricité ".
Ils sont ainsi parvenus à une évaluation des prestations de A._ à 13'977'983 fr., 12'387'791 fr. et 12'099'478 fr. pour 2009, 2010 et 2011, ce qui aboutit, après déduction de la charge fiscale de 3'465'189 fr., 3'122'206 fr. et 3'060'021 fr., à des bénéfices de pleine concurrence de respectivement 10'512'794 fr., 9'265'585 fr. et 9'039'457 fr. (cf. tableau consid. 6.1).
Tant A._ que le Service cantonal contestent la manière dont les juges précédents ont appliqué la méthode du coût majoré.
12.3. Le Service cantonal critique ce raisonnement à trois égards.
Il juge d'abord que le correctif d'un centime par KWH n'est pas assez élevé pour refléter correctement la capacité de production de A._ et propose de l'appliquer au facteur " EQF ". Outre que l'on saisit mal comment ce procédé resterait compatible avec la méthode du coût majoré, son argumentation est de toute manière confuse et ne contient aucun grief de violation du droit (art. 42 al. 2 LTF). Il n'y a partant pas lieu d'examiner plus avant cette critique.
Il soutient aussi que la charge fiscale des impôts directs ne doit pas être déduite pour obtenir l'assiette fiscale nette imposable, car elle serait implicitement comprise dans le taux appliqué sur les charges d'exploitation corrigées. Ce raisonnement ne peut pas être suivi. D'une part, il n'est pas établi et il ne ressort pas de l'arrêt attaqué que le pourcentage de marge de 5% a été retenu en tenant compte de la charge fiscale directe de A._. Par ailleurs, quoi qu'il en soit, les impôts fédéraux, cantonaux et communaux restent des charges déductibles de par la loi, conformément à l'art. 59 al. 1 let. a LIFD. Le grief est partant rejeté.
Enfin, le grief du Service cantonal relatif à une correction qui devrait être effectuée dans les provisions d'impôt pour 2010 repose sur des faits non constatés, dont le Tribunal fédéral ne peut pas tenir compte (cf. consid. 5). Il ne sera donc pas examiné.
12.4. De son côté, A._ conteste la base de coûts retenue par les juges cantonaux au titre de coût actuel de production, ainsi que le correctif appliqué. Ces griefs sont examinés ci-après (consid. 12.4.1 et 12.4.2).
12.4.1. Selon A._, les frais financiers ne font pas partie du coût actuel de production. Par ailleurs, inclure la redevance hydraulique dans le coût actuel de production serait contraire à l'art. 49 al. 2 LFH. Enfin, les juges précédents seraient tombés dans l'arbitraire en incluant les coûts de services système au coût actuel de production de A._.
12.4.1.1. S'agissant des frais financiers, comme l'unique fonction de A._ consiste à produire de l'électricité, il ne paraît pas abusif de considérer qu'un financement par des tiers permet d'exercer cette activité de production d'électricité et que, partant, les intérêts passifs y relatifs font partie du coût actuel de production.
12.4.1.2. S'agissant de la redevance hydraulique, la recourante ne conteste à juste titre pas le principe que la redevance fait partie du coût actuel de production, dès lors que cette charge est due en contrepartie du droit d'eau qui lui a été concédé par le canton du Valais. Elle soutient en revanche qu'appliquer une marge de 5% sur la redevance reviendrait à prélever un impôt de 5% sur celle-ci, ce qui serait contraire à l'art. 49 al. 2 LFH. Elle en déduit que la redevance hydraulique devrait être indemnisée par une marge de 0%. Ce raisonnement ne peut pas être suivi.
L'art. 49 al. 2 LFH prévoit que les aménagements hydro-électriques faisant l'objet d'une concession et l'énergie qu'ils produisent ne peuvent être grevés d'impôts spéciaux. Or, dans le système du coût majoré, la marge n'est pas un impôt (spécial), mais sert uniquement à évaluer le bénéfice de pleine concurrence soumis à l'impôt. Appliquer une marge sur la redevance hydraulique (qui fait partie du coût actuel de production) n'est donc pas contraire à l'art. 49 al. 2 LFH.
12.4.1.3. S'agissant finalement des charges de services système, la recourante ne soutient pas que ces charges devraient de par leur nature être exclues de son coût actuel de production. Elle soutient en revanche que, comme ces charges lui ont été ultérieurement remboursées par Swissgrid, les inclure dans le coût actuel de production des périodes litigieuses aurait des conséquences fiscales, sans que cela ne puisse être compensé ultérieurement, ce qui serait arbitraire.
Les services système sont définis à l'art. 4 al. 1 let. g LApEl comme les prestations nécessaires à une exploitation sûre des réseaux. En fait partie l'énergie de réglage (art. 4 al. 1 let. e LApEL) qui vise à assurer en permanence un équilibre entre la production d'électricité et la consommation (A NDREA GLASER, in Kommentar zum Energierecht, Bd I, 2016, n° 3 ad art. 4 Abs. 1 lit. g StromVG. En tant qu'exploitantes de centrales hydrauliques, les sociétés de partenaires sont en mesure de moduler rapidement leur production d'électricité et peuvent partant contribuer à assurer ces prestations de services système, par le biais de contrats conclus avec Swissgrid (cf. GLASER, in op. cit., n° 8 ad art. 4 Abs. 1 lit. g StromVG). Dans un arrêt de principe A-2607/2009 du 8 juillet 2010, publié in ATAF 2010/49 et confirmé par le Tribunal fédéral (cf. arrêt 2C_572/2012 du 27 mars 2013 consid. 3.1), le Tribunal administratif fédéral a jugé qu'en introduisant pour les exploitants des centrales électriques d'une puissance supérieure ou égale à 50 MW l'obligation de payer des coûts de services système généraux, l'art. 31b al. 2 aOApEl violait le principe du paiement par le consommateur final consacré à l'art. 14 al. 2 LApEl. Du fait de l'illégalité de l'ancien art. 31b OApEl, Swissgrid a dû rembourser les exploitants de centrales électriques, dont la recourante (cf. ATF 143 II 37 consid. 2 p. 42).
En l'occurrence, le fait que ces charges aient été remboursées ultérieurement à la recourante ne change rien au fait qu'elles ont bien été encourues et portées en déduction de son résultat durant les périodes litigieuses, influençant les marges qu'elle a réalisées. Dans ces circonstances, il n'était pas arbitraire de prendre aussi en compte ces charges pour établir les marges de pleine concurrence des périodes fiscales litigieuses destinées à être comparées avec les marges réalisées.
12.4.1.4. Il découle de ce qui précède que les juges précédents n'ont pas mésusé de leur pouvoir d'appréciation en établissant le coût actuel de production de A._ en prenant en compte ses charges d'exploitation, sous déduction des impôts sur le bénéfice et le capital.
12.4.2. A._ soutient ensuite que les juges précédents sont tombés dans l'arbitraire en ajoutant un correctif d'un centime par KWH à la marge obtenue sur les coûts. Ce correctif ne trouverait aucun ancrage dans l'art. 58 al. 3 LIFD, aboutirait à des marges irréalistes et procéderait d'une mauvaise compréhension de la notion de correctif au sens des Principes OCDE. Au surplus, les références prises pour fixer ce correctif (surcoût payés par les consommateurs d'énergie renouvelable de deux communes valaisannes en 2017) auraient été arbitrairement choisies. En définitive, l'application de ce correctif aboutirait à allouer arbitrairement du bénéfice au canton du Valais en recourant à une méthode " mixte " contraire au droit fédéral.
La méthode du coût majoré est fondée sur deux facteurs: la marge et les coûts. Le recours à des correctifs est destiné à permettre la comparabilité des marges si des différences sont constatées lors de l'identification de transactions comparables (cf. supra consid. 12.1). Or en l'espèce, les juges cantonaux ont recouru à un correctif pour tenir compte, en substance, de la capacité de A._ de produire de l'énergie renouvelable de pointe. Cette démarche n'est pas compatible avec la méthode du coût majoré et c'est à juste titre que A._ soutient que ce correctif n'a aucun ancrage dans l'art. 58 al. 3 LIFD. En l'ajoutant à la marge obtenue, les juges précédents ont partant abusé de leur pouvoir d'appréciation d'une manière insoutenable et partant arbitraire, et ce d'autant plus que l'application de ce correctif représente la part la plus importante dans la valorisation des prestations de A._ (11'183'020 fr. sur 13'977'983 fr. en 2009, 9'894'890 fr. sur 12'387'791 fr. en 2010, 9'823'920 fr. sur 12'099'478 fr, en 2011; cf. le tableau supra consid. 6.1). Le grief d'arbitraire invoqué par A._ est partant fondé.
12.5. Il découle de ce qui précède que c'est à bon droit que A._ reproche aux juges précédents d'avoir appliqué arbitrairement la méthode du coût majoré en recourant à un correctif d'un centime par KWH. Ce correctif doit être annulé.
13.
En résumé, si on ne peut pas reprocher aux juges cantonaux d'avoir recouru à la méthode du coût majoré et d'avoir retenu, comme coût de production de A._, les charges d'exploitation diminuées des impôts sur le bénéfice et le capital, ceux-ci ont en revanche arbitrairement tenu compte d'un correctif d'un centime par KWH produit.
Le seul élément de la méthode du coût majoré qui n'a pas encore été examiné est le pourcentage de 5% que les juges cantonaux ont retenu comme marge de pleine concurrence permettant une évaluation du bénéfice imposable. Appliqué au coût actuel de production défini dans l'arrêt attaqué, ce pourcentage aboutit à évaluer le bénéfice en fonction des charges d'exploitation de A._ à 2'794'963 fr. pour la période fiscale 2009, à 2'492'901 fr. pour la période fiscale 2010 et à 2'275'558 fr. pour la période fiscale 2011 (cf. tableau consid. 6.1).
En comparant cette évaluation avec les bénéfices déclarés, on peut d'emblée exclure que A._ a procédé à une distribution dissimulée de bénéfice, puisque les bénéfices déclarés (5'270'000 fr. pour 2009, 5'215'477 pour 2010 et 5'270'000 fr. pour 2011) en représentent presque ou plus du double. Dans ces circonstances, la Cour de céans n'a pas à examiner le bien-fondé du pourcentage de 5%, ce d'autant qu'aucun des recourants ne le conteste. Il en découle que l'application de l'art. 58 al. 3 LIFD et la méthode du coût majoré ne permettent pas d'établir l'existence d'une distribution dissimulée de bénéfice, de sorte que les reprises effectuées s'avèrent infondées.
14.
Ce qui précède conduit au rejet du recours du Service cantonal et à l'admission du recours de A._ en ce qui concerne l'impôt fédéral direct. L'arrêt attaqué est réformé en ce sens que A._ doit être imposée sur la base de ses bénéfices déclarés pour les périodes fiscales 2009, 2010 et 2011.
III. Droit cantonal
15.
En droit cantonal, la disposition légale applicable dans le canton du Valais est l'art. 81 al. 1 let. a, let. b et let. e de la loi fiscale valaisanne (LF; RS/VS 642.1). Ces normes contiennent des règles semblables à celles de l'art. 24 al. 1 et 5 LHID et correspondent à l'art. 58 al. 1 et 3 LIFD. Les considérants développés en matière d'impôt fédéral direct s'appliquent partant aussi à l'impôt cantonal et communal.
Il s'ensuit que le recours du Service cantonal est rejeté et que le recours de A._ est admis en ce qui concerne l'impôt cantonal et communal. L'arrêt attaqué est réformé en ce sens que A._ doit être imposée sur la base de ses bénéfices déclarés pour les périodes fiscales 2009, 2010 et 2011.
IV. Frais et dépens
16.
Au vu de l'issue du litige, les frais judiciaires de la procédure devant le Tribunal fédéral sont mis à la charge du canton du Valais, dont l'intérêt patrimonial est en cause (art. 66 al. 1 et 4 LTF). A._, qui a obtenu gain de cause avec l'aide de mandataires professionnels, a droit à des dépens (art. 68 al. 1 et 2 LTF) à la charge du canton du Valais.
Le Tribunal fédéral ne fera pas usage de la faculté prévue aux art. 67 et 68 al. 5 LTF et renverra la cause à l'autorité précédente pour qu'elle statue à nouveau sur les frais et dépens de la procédure accomplie devant elle.
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Les causes 2C_495/2017 et 2C_512/2017 sont jointes.
2.
Le recours en matière de droit public formé par le Service cantonal est rejeté, tant en ce qu'il concerne l'impôt fédéral direct que l'impôt cantonal et communal des périodes fiscales 2009 à 2011.
3.
Le recours en matière de droit public formé par A._ est admis, tant qu'il concerne l'impôt fédéral direct que l'impôt cantonal et communal des périodes fiscales 2009 à 2011. L'arrêt attaqué est réformé en ce sens que A._ doit être imposée sur la base de ses bénéfices déclarés pour les périodes fiscales 2009 à 2011.
4.
Les frais judiciaires, arrêtés à 36'000 fr., sont mis à la charge du canton du Valais.
5.
Le canton du Valais versera à A._ une indemnité de 36'000 fr. à titre de dépens.
6.
La cause est renvoyée à la Commission cantonale de recours en matière fiscale du canton du Valais pour qu'elle statue à nouveau sur le sort des frais et dépens de la procédure accomplie devant elle.
7.
Le présent arrêt est communiqué aux mandataires de la recourante, au Service cantonal des contributions du canton du Valais, à la Commission cantonale de recours en matière fiscale du canton du Valais et à l'Administration fédérale des contributions.
Lausanne, le 27 mai 2019
Au nom de la IIe Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Seiler
La Greffière : Vuadens