Faits :
A.
A.a. Par contrat du 6 février 1995, H.Z._ et F.Z._ ont pris à bail un appartement de quatre pièces, destiné à l'usage d'habitation, dans un immeuble situé à Carouge. Le contrat était conclu pour une durée d'une année, du 1 er mars 1995 au 28 février 1996, renouvelable ensuite tacitement d'année en année, sauf préavis de résiliation de trois mois avant l'échéance. Depuis le 1 er avril 2011, le loyer est de 942 fr. par mois.
Lors du divorce des locataires en juin 1996, l'appartement a été attribué à la seule ex-épouse.
A.b. X._ est devenu propriétaire de l'immeuble en 2006 et a succédé au précédent bailleur.
En 2008, il a proposé une modification du bail: depuis lors, celui-ci a été renouvelé pour une durée de cinq ans jusqu'au 31 mars 2014, puis se renouvelle ainsi de suite de cinq ans en cinq ans, sauf résiliation trois mois avant son échéance; le loyer qui est demeuré identique a toutefois été déclaré indexable annuellement à l'indice suisse des prix à la consommation.
B.
B.a. Le 29 novembre 2013, le bailleur a communiqué aux locataires, sur formules officielles et par plis recommandés, la résiliation ordinaire de leur bail pour le 31 mars 2014. Dans une lettre d'accompagnement, la représentante du bailleur a proposé une entrevue aux locataires, s'ils le souhaitaient.
Les plis recommandés n'ayant pas pu être remis en mains propres aux locataires, l'agent postal a déposé dans la boîte aux lettres une invitation à retirer les envois durant le délai de garde du 2 au 9 décembre 2013.
Il a été retenu en procédure que la locataire s'est absentée durant dix jours vers la fin novembre 2013 et qu'elle n'a trouvé l'avis de retrait du pli recommandé que le lundi 9 décembre 2013, à une heure trop tardive pour se rendre à la poste.
Les plis recommandés n'ayant pas été retirés, ils ont été retournés au bailleur le 10 décembre à 15h27.
Le 23 janvier 2014, la régie a renvoyé aux locataires, sous pli simple, la résiliation du 29 novembre 2013, leur rappelant qu'un pli recommandé non retiré était légalement considéré comme reçu le dernier jour du délai de garde postal et déployait par conséquent tous ses effets.
B.b. Le 7 février 2014, par requête de conciliation adressée à la Commission de conciliation en matière de baux et loyers du canton de Genève, les locataires ont ouvert une action en contestation du congé.
Par courrier du même jour adressé au bailleur, ils ont demandé que le congé soit motivé. En cours de procédure, le bailleur a indiqué qu'il avait résilié le bail pour des raisons économiques, car il souhaitait relouer l'appartement à un prix plus élevé correspondant aux loyers usuels du quartier.
Après échec de la tentative de conciliation, les locataires ont déposé leur demande devant le Tribunal des baux du canton de Genève le 18 août 2014, concluant principalement à la nullité du congé, respectivement à son annulation, et subsidiairement à une prolongation du bail de quatre ans, à une adaptation de leur loyer pour toute la période de prolongation du bail en raison de la baisse du taux hypothécaire et à ce qu'ils soient autorisés à restituer les locaux en tout temps avec un préavis de quinze jours pendant toute la période de prolongation.
Le Tribunal des baux a déclaré la requête irrecevable, par jugement du 17 août 2015. Il a considéré que la résiliation était intervenue le lendemain du jour où l'avis de retrait de la poste avait été déposé dans la boîte aux lettres des locataires, soit le 3 décembre 2013, de sorte que l'action en contestation du congé déposée le 7 février 2014 était tardive.
Statuant sur appel des locataires par arrêt du 4 avril 2016, la Chambre des baux et loyers de la Cour de justice du canton de Genève a réformé ledit jugement, déclaré la requête des locataires recevable et renvoyé la cause au Tribunal des baux et loyers pour suite d'instruction et décision sur le fond. Elle a retenu en fait que la locataire s'était absentée durant dix jours et qu'elle n'a trouvé l'avis de retrait du pli recommandé que le lundi 9 décembre 2013, à une heure trop tardive pour se rendre à la poste. Elle a estimé que la locataire ne devait pas s'attendre à recevoir une communication du bailleur. Si des discussions avaient eu lieu avec celui-ci dans le courant de l'année, elles concernaient une éventuelle réduction du loyer en raison des nuisances causées par des travaux importants entrepris par celui-ci. Le seul fait que le bail venait à échéance à fin mars et qu'une résiliation pouvait intervenir trois mois à l'avance, ne suffisait pas pour retenir que la locataire devait s'attendre à recevoir un pli recommandé du bailleur, alors qu'elle occupait les lieux depuis près de 20 ans. La cour cantonale a aussi considéré que l'on ne pouvait pas reprocher à la locataire de ne pas s'être rendue à la poste le lendemain pour tenter de connaître l'expéditeur du pli recommandé, le délai de garde étant échu. La cour s'est en revanche étonnée du fait que la régie, qui savait que le pli n'avait pas atteint ses destinataires et connaissait les conséquences importantes qui en découlaient pour eux, ait attendu près de deux mois pour réadresser l'envoi sous pli simple. Elle a donc considéré que la réalisation était intervenue non pas le 3 décembre 2013, mais le 24 janvier 2014, date de la réception du pli simple.
C.
Contre cet arrêt, le bailleur a interjeté un recours en matière civile au Tribunal fédéral le 9 mai 2016, concluant à son annulation, à la " confirmation du jugement du Tribunal des baux " et à ce que les locataires soient déboutés de toutes autres conclusions. Il invoque la violation de l'art. 273 CO en relation avec l'art. 77 CO.
Les locataires ont conclu au rejet du recours. Ils soutiennent que le congé ne leur a été notifié que le 24 janvier 2014 et, subsidiairement, que le congé notifié pour des motifs économiques est nul, de sorte que leur requête serait recevable. La locataire intimée a sollicité l'assistance judiciaire.
Le bailleur a encore déposé des observations.
Considérant en droit :
1.
1.1. L'arrêt attaqué ayant été notifié au recourant le 7 avril 2016, pendant les féries de Pâques (art. 46 al. 1 let. a LTF), le délai de 30 jours a commencé à courir le 8 e jour après Pâques, soit le 11 avril 2016 et est venu à échéance le 10 mai 2016 (art. 44 al. 1 LTF; ATF 132 II 153 consid. 4.2), de sorte que le recours interjeté le 9 mai 2016 l'a été en temps utile.
1.2. Le recours en matière civile au Tribunal fédéral n'est recevable que contre les décisions finales (art. 90 LTF), contre les décisions partielles (art. 91 LTF) et, sous réserve des cas visés par l'art. 92 LTF, contre les décisions incidentes (art. 93 al. 1 LTF) si celles-ci peuvent causer un préjudice irréparable (let. a) ou si l'admission du recours peut conduire immédiatement à une décision finale qui permet d'éviter une procédure probatoire longue et coûteuse (let. b). Cette réglementation est fondée sur des motifs d'économie de procédure, le Tribunal fédéral ne devant en principe s'occuper d'une affaire qu'une seule fois, lorsqu'il est certain que la partie recourante subit effectivement un dommage définitif (ATF 134 III 188 consid. 2.2).
L'hypothèse de l'art. 93 al. 1 let. a LTF n'entrant pas en ligne de compte, s'agissant d'une décision cantonale portant sur une condition de recevabilité de l'action, il y a lieu d'examiner la cause sous l'angle de l'art. 93 al. 1 let. b LTF.
La première des deux conditions cumulatives mentionnées à l'art. 93 al. 1 let. b LTF est réalisée en l'espèce. En effet, si le Tribunal fédéral admettait le recours et retenait la solution inverse à celle retenue par la cour cantonale, il pourrait rendre immédiatement une décision finale en déclarant la demande irrecevable (cf. ATF 133 III 629 consid. 2.4.1).
Quant à la seconde condition posée par l'art. 93 al. 1 let. b LTF, elle suppose que la décision finale permette d'éviter une procédure probatoire longue et coûteuse. Il appartient à la partie recourante d'établir la réalisation de cette condition, sauf si elle découle manifestement de la décision attaquée ou de la nature de la cause; le recourant doit en particulier indiquer de manière détaillée quelles questions de fait sont encore litigieuses, quelles preuves - déjà offertes ou requises - devraient encore être administrées et en quoi celles-ci entraîneraient une procédure probatoire longue et coûteuse (ATF 133 III 629 consid. 2.4.2).
En l'espèce, le recourant soutient que la demande est irrecevable, ayant été introduite tardivement. Si le Tribunal fédéral l'admettait dès maintenant, cela éviterait au Tribunal des baux de devoir instruire et examiner la question de la validité de la résiliation notifiée pour des motifs purement économiques (résiliation pour optimiser le rendement; Ertragsoptimierungskündigung; arrêt 4A_475/2015 du 19 mai 2016 consid. 4.3), qui suppose de devoir déterminer si le loyer pourrait être augmenté eu égard aux loyers usuels du quartier (ATF 141 III 589 consid. 2-3). Cette question nécessitant par expérience l'examen de nombreuses pièces, voire les inspections de cinq logements comparatifs, la condition de l'existence d'une procédure probatoire longue et coûteuse est réalisée.
1.3. Interjeté pour le surplus par le bailleur qui a succombé dans ses conclusions (art. 76 LTF) tendant à l'irrecevabilité de l'action en contestation du congé intentée par les locataires (art. 72 al. 1 LTF) contre un arrêt rendu sur appel par un tribunal cantonal supérieur (art. 75 LTF) dans une affaire pécuniaire dont la valeur litigieuse atteint le seuil de 15'000 fr. requis en matière de bail à loyer (art. 74 al. 1 let. a LTF), le recours en matière civile est recevable au regard de ces dispositions.
2.
Saisi d'un recours en matière civile, le Tribunal fédéral applique le droit d'office (art. 106 al. 1 LTF). I l n'examine en principe que les questions soulevées devant lui par les parties, à moins que la violation du droit ne soit manifeste (arrêts 4A_357/2015 du 4 décembre 2015 consid. 1.4; 4A_285/2015 du 22 septembre 2015 consid. 1.3; 4A_653/2014 du 4 décembre 2015 consid. 1.4 non publié in ATF 141 III 407; 4A_399/2008 du 12 novembre 2011 consid. 2.1 non publié in ATF 135 III 112). Il n'est pas lié par l'argumentation juridique développée par les parties ou par l'autorité précédente; il peut admettre le recours, comme il peut le rejeter en procédant à une substitution de motifs (ATF 140 III 86 consid. 2; 135 III 397 consid. 1.4; 134 III 102 consid. 1.1 p. 104; 133 III 545 consid. 2.2).
3.
Il n'y a pas lieu d'examiner les griefs du recourant relatifs à la validité de la notification de la résiliation à l'égard de l'ex-mari de la locataire. En effet, l'ex-mari, qui est pourtant titulaire du bail et en supporte les désavantages (étant notamment solidairement responsable des loyers et des charges), n'habite plus dans l'appartement depuis son divorce en 1996 et il n'a pas démontré avoir un intérêt à l'action en contestation du congé (art. 59 al. 2 let. a CPC). Il l'admet d'ailleurs lui-même dans sa réponse au Tribunal fédéral. L'action en contestation du congé du 7 février 2014, en tant qu'elle est formée par l'ex-mari, est donc irrecevable.
4.
4.1. La résiliation du bail est une déclaration unilatérale de volonté de l'une des parties au contrat, qui est soumise à réception (ATF 137 III 208 consid. 3.1.1). Comme la communication de la résiliation constitue le moment à partir duquel court le délai de péremption de droit matériel pour ouvrir l'action en contestation du congé (art. 273 al. 1 CO), tant le point de départ de ce délai que sa computation doivent se faire selon le droit matériel; en effet, en vertu du principe de l'unité de l'ordre juridique, le droit qui fixe le délai est déterminant pour le calcul de ce délai (ATF 137 III 208 consid. 3.1.2). Les règles de procédure du CPC ne sont pas applicables pour la computation des délais de droit matériel (FABIENNE HOHL, Procédure civile, T. II, 2 e éd. 2010, n. 908); sont réservées les deux exceptions que sont la communication de l'avis de majoration du loyer et la sommation de payer de l'art. 257d al. 1 CO (ATF 140 III 244 consid. 5.2).
La communication de la résiliation du bail est soumise à la théorie de la réception dite absolue (ATF 140 III 244 consid. 5; 137 III 208 consid. 3.1.2; 118 II 42 consid. 3; 107 II 189 consid. 2). Le point de départ du délai correspond au moment où la manifestation de volonté (i.e. la résiliation du bail) est parvenue dans la sphère d'influence ( Machtbereich) du destinataire ou de son représentant, de telle sorte qu'en organisant normalement ses affaires, celui-ci est à même d'en prendre connaissance (ATF 137 III 208 consid. 3.1.2).
Lorsque la manifestation de volonté est communiquée par pli recommandé, si l'agent postal n'a pas pu le remettre effectivement au destinataire (ou à un tiers autorisé à prendre livraison de l'envoi) et qu'il laisse un avis de retrait (" invitation à retirer un envoi ") dans sa boîte aux lettres ou sa case postale, le pli est reçu dès que le destinataire est en mesure d'en prendre connaissance au bureau de la poste selon l'avis de retrait; il s'agit soit du jour même où l'avis de retrait est déposé dans la boîte aux lettres si l'on peut attendre du destinataire qu'il le retire aussitôt, sinon en règle générale le lendemain de ce jour (ATF 137 III 208 consid. 3.1.2; 107 II 189 consid. 2 p. 192; arrêt 4A_471/2013 du 11 novembre 2013 consid. 2). La fiction de notification le 7e jour du délai de garde prévue pour les délais de procédure (art. 138 al. 3 let. a CPC; 44 al. 2 LTF) ne vaut pas pour les délais de droit matériel. Il en va de même de la réserve faite à l'art. 138 al. 3 let. a CPC, selon laquelle la fiction ne vaut que si le destinataire devait s'attendre à recevoir une notification (sur cette dernière notion, cf. ATF 138 III 225 consid. 3.1; arrêts 5A_466/2012 du 4 septembre 2012 consid. 4; 5D_130/2011 du 22 septembre 2011 consid. 2.1).
Selon la jurisprudence, la théorie de la réception absolue tient compte de manière équitable des intérêts antagonistes des deux parties, à savoir ceux de l'expéditeur et ceux du destinataire. L'expéditeur supporte le risque de transmission du pli jusqu'au moment où il parvient dans la sphère d'influence du destinataire, alors que celui-ci supporte le risque, à l'intérieur de sa sphère d'influence, du fait qu'il prend connaissance tardivement, respectivement ne prend pas connaissance du support de la communication. Cet équilibre serait rompu si la théorie de la réception relative - selon laquelle le pli est reçu au moment où il est effectivement retiré à la poste ou, s'il n'est pas retiré, le 7 eet dernier jour du délai de garde - devait s'appliquer (ATF 137 III 208 consid. 3.1.3. in fine; 140 III 244 consid. 5.1 in fine).
Le destinataire supporte donc le risque qu'il ne prenne pas ou prenne tardivement connaissance de la manifestation de volonté de l'expéditeur, par exemple en cas d'absence ou de vacances (GAUCH/SCHLUEP/SCHMID, Schweizerisches Obligationenrecht, Allgemeiner Teil, 10 e éd., n. 196a; BUCHER, Schweizerisches Obligationenrecht, Allgemeiner Teil, 2 e éd., p. 139/140).
Pratiquement, cela signifie que le locataire ne peut pas simplement ignorer l'avis de retrait qui a été déposé dans sa boîte aux lettres ou sa case postale lorsqu'il était absent ou en vacances, et ce même si le délai de garde est échu lorsqu'il le trouve à son retour. Il doit s'informer auprès de la poste pour connaître le nom de l'expéditeur du pli recommandé; d'ailleurs, actuellement, il lui est même souvent possible d'obtenir cette information en consultant le site internet de la poste, à l'aide du code figurant sur l'avis de retrait. Si la poste n'est plus en possession du pli, le locataire devra s'enquérir alors directement auprès de l'expéditeur pour connaître le contenu du pli et en obtenir copie. Le point de départ du délai pour ouvrir action en contestation du congé n'en est pas modifié pour autant; la prise de connaissance tardive aura pratiquement pour conséquence que le locataire qui entend contester le congé ne disposera plus de l'entier du délai de 30 jours pour ouvrir action.
4.2. En l'espèce, selon les constatations de l'arrêt attaqué, l'avis de retrait de la formule officielle de résiliation et de la lettre d'accompagnement, envoyées sous pli recommandé par le bailleur le 29 novembre 2013, a été mis dans la boîte aux lettres de la locataire le 2 décembre 2013 (selon le justificatif de distribution de la poste). Le délai de garde a couru du 2 au 9 décembre 2013. La locataire qui s'était absentée une dizaine de jours a trouvé l'avis de retrait à son retour le lundi 9 décembre 2013, à une heure trop tardive pour se rendre à la poste. Le pli recommandé n'a pas été retiré par la locataire. La poste a retourné le pli recommandé au bailleur le 10 décembre 2013 à 15h27. La notification de la résiliation est donc valablement intervenue le 3 décembre 2013, soit le lendemain du dépôt de l'avis de retrait dans la boîte aux lettres de la locataire, comme l'a retenu le Tribunal des baux en conformité avec la théorie de la réception absolue des actes juridiques.
4.3. Il n'y a pas lieu d'examiner ici si, pour d'autres raisons que ses vacances (comme par exemple une maladie), la locataire n'aurait pas été en mesure d'organiser normalement ses affaires pour se rendre à la poste le 3 décembre 2013, le grief qu'elle formule étant purement théorique.
Contrairement à ce qu'a retenu la cour cantonale, celle-ci ne pouvait pas simplement ignorer l'avis de retrait. Il lui incombait de se rendre à la poste pour connaître le nom de l'expéditeur du pli recommandé, et ce même si le délai de garde était échu. D'ailleurs, si elle s'y était rendue le lendemain, le pli s'y serait encore trouvé jusqu'à 15h27. Après, elle aurait pu obtenir le nom de l'expéditeur et aurait pu s'adresser ensuite à celui-ci pour connaître le contenu du pli et en obtenir une copie.
De même contrairement à ce qu'a jugé la cour cantonale, le fait que la locataire ne devait pas s'attendre à recevoir une résiliation n'est pas pertinent en l'espèce. En effet, les règles sur la fiction de notification à l'échéance du délai de garde postal de 7 jours et sur son exception, à savoir lorsque le destinataire ne devait pas s'attendre à recevoir une communication, sont des règles de procédure qui ne sont pas applicables à la computation des délais de droit matériel, sous réserve des deux cas de l'avis de majoration du loyer et de la sommation de payer. L'arrêt 4A_250/2008 du 18 juin 2008 consid. 3.2 cité par la cour cantonale est sans pertinence en l'espèce dès lors qu'il concerne précisément une sommation de payer et une résiliation de bail selon l'art. 257d CO. Quant à la thèse de Bohnet, dont se prévaut l'intimée, elle n'est pas pertinente non plus, se référant exclusivement à des arrêts concernant la notification d'actes des autorités et à l'arrêt 4A_250/2008.
5.
Il y a lieu d'examiner encore le grief subsidiaire, soulevé par l'intimée, de la nullité de la résiliation du 29 novembre 2013, au motif qu'elle lui a été donnée pour des motifs économiques. Si la nullité devait être admise, elle aurait pour conséquence que l'action en contestation du congé du 7 février 2014 serait recevable sans égard à un quelconque délai.
5.1. Le Tribunal des baux avait estimé en substance que les arguments des locataires tirés des violations des art. 269d al. 2 CO, 20 CO et 325 bis CP ne rendaient pas les congés nuls car les " congés-pression " sont désormais sanctionnés par l'art. 271a al. 1 let. b CO, qui prévoit leur annulabilité.
Bien que la cour cantonale n'ait pas examiné spécifiquement cette question, le Tribunal fédéral peut se dispenser de lui renvoyer la cause dès lors que, d'une part, comme il l'a rappelé dans un arrêt récent, il est manifeste que le congé donné pour des motifs économiques est seulement annulable s'il se révèle incompatible avec les les règles de la bonne foi (en vertu des art. 271-271a CO) et que, d'autre part, les griefs de l'intimée ne satisfont pas aux exigences de l'art. 42 al. 2 LTF.
5.2. Selon cet arrêt 4A_475/2015 du 19 mai 2916 consid. 4, lorsque le bail est de durée indéterminée, ce qu'il est lorsqu'il contient une clause de reconduction tacite, chaque partie est en principe libre de résilier le contrat pour la prochaine échéance convenue en respectant le délai de congé prévu (cf. art. 266a al. 1 CO; ATF 140 III 496 consid. 4.1; 138 III 59 consid. 2.1).
5.2.1. Le bail est en effet un contrat qui n'oblige les parties que jusqu'à l'expiration de la période convenue; au terme du contrat, la liberté contractuelle renaît et chacun a la faculté de conclure ou non un nouveau contrat et de choisir son cocontractant (arrêts 4A_484/2012 du 28 février 2013 consid. 2.3.1; 4A_167/2012 du 2 août 2012 consid. 2.2; 4A_735/2011 du 16 janvier 2012 consid. 2.2). La résiliation ordinaire du bail ne suppose pas l'existence d'un motif de résiliation particulier (art. 266a al. 1 CO), et ce même si elle entraîne des conséquences pénibles pour le locataire (ATF 138 III 59 consid. 2.1 p. 62; 141 III 496 consid. 4.1).
En principe, le bailleur est donc libre de résilier le bail du locataire pour des motifs économiques, l'ordre juridique lui permettant d'optimiser son rendement dans les limites fixées par la loi, comme le locataire peut le résilier pour occuper un logement meilleur marché (ATF 120 II 105 consid. 3b/bb; 136 III 190 consid. 2).
5.2.2. La seule limite à la liberté contractuelle des parties découle des règles de la bonne foi: lorsque le bail porte sur une habitation ou un local commercial, le congé est annulable lorsqu'il contrevient aux règles de la bonne foi (art. 271 al. 1 CO; cf. également art. 271a CO; ATF 140 III 496 consid. 4.1; 138 III 59 consid. 2.1; arrêt 4A_290/2015 du 9 septembre 2015 consid. 4.1). Dans ce cadre, le motif de la résiliation revêt une importance décisive: le congé doit être motivé si l'autre partie le demande (art. 271 al. 2 CO) et une motivation lacunaire ou fausse est un indice d'une absence d'intérêt digne de protection à la résiliation (ATF 138 III 59 consid. 2.1 p. 59 et les arrêts cités).
La protection conférée par les art. 271-271a CO procède à la fois du principe de la bonne foi (art. 2 al. 1 CC) et de l'interdiction de l'abus de droit (art. 2 al. 2 CC).
Les cas typiques d'abus de droit (art. 2 al. 2 CC), à savoir l'absence d'intérêt à l'exercice d'un droit, l'utilisation d'une institution juridique contrairement à son but, la disproportion grossière des intérêts en présence, l'exercice d'un droit sans ménagement et l'attitude contradictoire, permettent de dire si le congé contrevient ou non aux règles de la bonne foi au sens de l'art. 271 al. 1 CO (ATF 120 II 105 consid. 3 p. 108; sur les cas typiques d'abus de droit: ATF 135 III 162 consid. 3.3.1 p. 169). Il n'est toutefois pas nécessaire que l'attitude de la partie donnant congé à l'autre constitue un abus de droit " manifeste " au sens de l'art. 2 al. 2 CC (ATF 136 III 190 consid. 2; 135 III 112 consid. 4.1; 120 II 31 consid. 4a, 105 consid. 3 p. 108). Ainsi, le congé doit être considéré comme abusif lorsqu'il ne répond à aucun intérêt objectif, sérieux et digne de protection (ATF 135 III 112 consid. 4.1). Tel est le cas lorsque le congé apparaît purement chicanier, lorsqu'il est fondé sur un motif qui ne constitue manifestement qu'un prétexte ou lorsque sa motivation est lacunaire ou fausse (ATF 140 III 496 consid. 4.1; 136 III 190 consid. 2; 135 III 112 consid. 4.1).
Les règles de la bonne foi (art. 2 al. 1 CC) qui régissent le rapport de confiance inhérent à la relation contractuelle permettent aussi d'obtenir l'annulation du congé si le motif sur lequel il repose s'avère incompatible avec elles (ATF 120 II 105 consid. 3a).
Le but de la règlementation des art. 271-271a CO est uniquement de protéger le locataire contre des résiliations abusives. Un congé n'est pas contraire aux règles de la bonne foi du seul fait que la résiliation entraîne des conséquences pénibles pour le locataire (ATF 140 III 496 consid. 4.1) ou que l'intérêt du locataire au maintien du bail paraît plus important que celui du bailleur à ce qu'il prenne fin (arrêts 4A_297/2010 du 6 octobre 2010 consid. 2.2; 4A_322/2007 du 12 novembre 2007 consid. 6). Pour statuer sur la validité d'un congé, il ne faut pas procéder à la pesée entre l'intérêt du bailleur à récupérer son bien et celui du locataire à rester dans les locaux; cette pesée des intérêts n'intervient que dans l'examen de la prolongation du bail (arrêt 4A_484/2012 précité consid. 2.3.1 et les arrêts cités).
5.2.3. Le congé donné par le bailleur pour des motifs économiques n'est donc annulable que s'il se révèle incompatible avec les règles de la bonne foi au sens des art. 271-271a CO (arrêt 4A_300/2010 du 2 septembre 2010 consid. 5).
La résiliation donnée par le bailleur pour optimiser le rendement de son bien ( Ertragsoptimierungskündigung), c'est-à-dire pour obtenir d'un nouveau locataire un loyer plus élevé, mais non abusif, ne constitue pas, en règle générale un abus de droit. Une restriction au libre exercice du droit de résiliation ne peut être déduite abstraitement de la loi, mais doit découler des rapports spécifiques qui unissent les parties au contrat de bail et elle trouvera, le cas échéant, sa justification dans la confiance que l'un des partenaires contractuels aura pu éveiller chez l'autre. La résiliation ne doit pas servir de prétexte à la poursuite d'un but illicite: il faut que le bailleur soit en mesure d'exiger d'un nouveau locataire un loyer supérieur à celui payé jusque-là par le preneur congédié. En d'autres termes, le congé est annulable si l'application de la méthode de calcul absolue du loyer permet d'exclure l'hypothèse que le bailleur puisse majorer légalement le loyer, parce que celui-ci est déjà conforme au prix du marché et lui procure un rendement suffisant. Une telle situation tombe sous le coup de l'interdiction de l'abus de droit. Exceptionnellement, selon les circonstances, même la résiliation donnée pour obtenir un rendement plus élevé, mais non abusif, pourra être constitutive d'abus de droit lorsque, par exemple, le bailleur ne dispose que d'une réserve de hausse insignifiante et n'en fait pas moins usage afin de se débarrasser commodément, par ce biais, d'un locataire qui ne lui convient plus. Il s'agit uniquement pour le juge de déterminer si une augmentation est possible en application de la méthode absolue, non pas de se prononcer sur le caractère abusif ou non d'une augmentation déterminée, ni de fixer le loyer maximal non abusif (précision apportée par l'arrêt 4A_472/2007 du 11 mars 2008 consid. 2.1 et les arrêts cités). Ces principes ont encore été confirmés dans les ATF 136 III 74 consid. 2.1 et 136 III 190 consid. 2, ainsi que dans plusieurs arrêts non publiés (arrêts 4C.61/2005 du 27 mai 2005 consid. 4.1; 4C.85/2006 du 24 juillet 2006 consid. 2.2.1; 4A_575/2008 du 19 février 2009 consid. 4.2; 4A_297/2010 du 6 octobre 2010 consid. 2.2; 4A_472/2007 précité consid. 2.1). Il découle de cette jurisprudence que le bailleur a notamment la possibilité de résilier de manière ordinaire un contrat de bail lorsque le loyer actuel très avantageux ne procure pas au bailleur un revenu correspondant au rendement net admissible (art. 269 CO; ATF 122 III 257 consid. 3a; 141 III 245 consid. 6.3 p. 252) ou aux loyers usuels dans la localité ou le quartier (art. 269a let. a CO; ATF 141 III 569 consid. 2).
Le Tribunal fédéral n'a pas eu à examiner dans cet arrêt les critiques de la doctrine quant à l'application de la méthode de calcul absolue. Selon ces critiques, dès lors que le locataire actuel bénéficie de la protection de son loyer selon la méthode relative, la résiliation ordinaire du bail pour obtenir, selon la méthode de calcul absolue, un loyer plus élevé d'un nouveau locataire, reviendrait à détourner les règles sur l'augmentation de loyer (cf. notamment ROGER WEBER, Basler Kommentar, no 16 ad art. 271/271a CO; LACHAT ET AL., in Mietrecht für die Praxis, 8e éd. 2009, n. 29/4.7 p. 609 et les références de la note 88; SOLUNA GIRON, Die missbräuchliche Kündigung von Wohn- und Geschäftsraummiete, in Jusletter du 25 août 2014, ch. II.4). L'existence de ces critiques ne change toutefois rien au fait que le congé pour motif économique est seulement annulable conformément aux art. 271-271a CO, et non nul.
Il résulte d'ailleurs de l'art. 271a al. 1 let. b CO que, même si le bailleur a donné le congé dans le but d'imposer une modification unilatérale du bail défavorable au locataire ou une adaptation de loyer - par hypothèse contraire aux règles de la bonne foi -, le congé est simplement annulable.
5.3. L'intimée soutient que le congé qui lui a été notifié est un congé économique, dans le but de conclure un nouveau bail à un loyer plus élevé, que d'autres locataires ont aussi reçu une résiliation et qu'ils ont signé de nouveaux baux à un loyer plus élevé, de sorte que ces congés seraient nuls, que le congé donné pour relouer plus cher serait aussi contraire à l'art. 269d al. 2 let. c CO appliqué par analogie et enfin contreviendrait à l'art. 325bis CP et serait donc nul en vertu de l'art. 20 CO. Pour peu qu'elle soit compréhensible, cette critique trahit une méconnaissance tant des principes dégagés par la jurisprudence que de l'art. 271a al. 1 let. b CO.
5.4. En conclusion, la résiliation du bail donnée par le bailleur pour relouer l'appartement plus cher était seulement annulable dans le délai de 30 jours à compter de la notification de la résiliation du 3 décembre 2013.
6.
Il s'ensuit que l'action en contestation du congé introduite par la locataire par requête de conciliation du 7 février 2014 était tardive et qu'elle doit donc être rejetée.
Le recours doit donc être admis et l'arrêt attaqué réformé en ce sens que l'action en contestation du congé déposée par l'ex-mari est irrecevable et que celle déposée par la locataire est rejetée.
L'intimée étant assistée par l'Hospice général, sa requête d'assistance judiciaire doit être admise et son avocat sera indemnisé par la Caisse du Tribunal fédéral.
L'irrecevabilité de l'action de l'ex-mari n'ayant occasionné que des frais minimes, des frais judiciaires ne seront pas mis à sa charge. Les frais judiciaires sont mis à la charge de la locataire intimée, mais ils seront supportés par la Caisse du Tribunal fédéral.
L'intimée versera au recourant une indemnité à titre de dépens (art. 68 al. 1 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est admis et l'arrêt attaqué est réformé comme suit:
1. L'action en contestation du congé introduite le 7 février 2014 par H.Z._ est irrecevable.
2. L'action en contestation du congé introduite le 7 février 2014 par F.Z._ est rejetée.
2.
La requête d'assistance judiciaire de l'intimée est admise et Me Nils de Dardel, avocat à Genève, lui est désigné comme avocat d'office.
3.
Les frais judiciaires, arrêtés à 1'500 fr., sont mis à la charge de l'intimée, mais ils seront supportés provisoirement par la Caisse du Tribunal fédéral.
4.
L'intimée versera au recourant une indemnité de 2'000 fr. à titre de dépens.
5.
La Caisse du Tribunal fédéral versera au mandataire de l'intimée une indemnité de 1'500 fr. à titre d'honoraires d'avocat d'office.
6.
La cause est retournée à la cour cantonale pour nouvelle décision sur les dépens de la procédure d'appel cantonale.
7.
Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour de justice du canton de Genève, Chambre des baux et loyers.
Lausanne, le 13 décembre 2016
Au nom de la Ire Cour de droit civil
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente : Kiss
Le Greffier : Piaget