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Les principaux résultats de ce projet sont d’une part une innovation méthodologique de certaines procédures d’estimation spécifiques et d’autre part une analyse empirique des prix de l’électricité en Suisse et en Allemagne.
Du point de vue méthodologique, une nouvelle procédure d’estimation est présentée ici pour résoudre les modèles de régression quantile avec des coefficients variables dans le temps, méthode basée sur une approche paramétrique dans une spécification multifactorielle du modèle. Cette approche permet d’estimer les coefficients variables dans le temps de manière récursive grâce à un filtre de Kalman par maximum de vraisemblance. En raison du caractère non-différenciable de la fonction de vraisemblance, le problème d’estimation est tout d’abord reformulé en problème d’optimisation non linéaire avec contraintes, puis résolu après la relaxation des contraintes par la méthode du lagrangien augmenté. Cette approche générale est utile pour nombre d’applications dans la gestion des risques et dans l’estimation de quantiles avec des relations dynamiques complexes pour la formation des prix et des facteurs exogènes d’influence plausibles.
Avec le modèle dynamique ainsi défini, les quantiles des prix de l’électricité sont décrits comme une fonction non linéaire de variables fondamentales: les prix des combustibles, les énergies renouvelables (éolien et photovoltaïque) et les comportements des acteurs du marché. En tenant rigoureusement compte de la forme de la fonction de l’offre avec ses éléments concaves, plats et convexes en lien avec les données sur les prix des combustibles et l’injection d’électricité issue d’énergies renouvelables qui sont à la disposition des acteurs du marché le jour d’avant, on obtient des prévisions plausibles pour les quantiles du prix de l’électricité. Cela permet en particulier d’apporter la preuve que ces variables fondamentales, qui influencent habituellement les prix allemands de l’électricité, ont des effets externes transfrontaliers sur les prix suisses et expliquent jusqu’à 80% de leur variabilité. Les résultats montrent, au fil du temps, une adaptation des prix aux données fondamentales du marché selon la position du point d’intersection des courbes de l’offre et de la demande à une certaine heure du jour. Cette adaptation des prix résulte d’un effet de substitution entre les différents combustibles (charbon/gaz) ou entre les combustibles traditionnels et l’injection inconstante d’électricité issue d’énergies renouvelables.
Globalement, la Suisse importe au cours du temps de l’électricité à un prix plus avantageux, en raison notamment du développement des énergies renouvelables chez nos voisins allemands. On a ainsi relevé, sur les prix suisses de l’électricité, des effets marginaux négatifs de l’éolien et du photovoltaïque variables dans le temps pour chaque heure du jour et chaque jour de la semaine. Ce résultat est d’une très grande importance pour la politique énergétique suisse concernant la législation sur les énergies renouvelables: la Suisse importe de l’électricité à des prix plus bas en raison de la transition énergétique en cours en Allemagne. Avec le temps, les différences des prix Swissix entre la période de charge de base et celle de charge de pointe se sont fortement réduites en raison de l’injection de photovoltaïque aux heures de pointe imputable à la mise en réseau avec l’Allemagne. Les futures mesures d‘incitation à investir dans les énergies renouvelables en Suisse devraient être considérées sous ces aspects-là.
L‘analyse a été étendue à l’enchère quart d’heure sur le marché infra-journalier allemand. Pour ce faire, on disposait d’un jeu de données spécifique issu des prix infra-journaliers et combiné avec les prévisions actualisées tout au long de la journée pour l’injection d’éolien et de photovoltaïque. Les prix ont été modélisés par les données actuellement disponibles sur les variables fondamentales. Le modèle distingue l’impact des différents facteurs fondamentaux du marché sur les prix en fonction du régime prédominant de la part de la demande et de l’heure du jour. Les variables fondamentales déterminantes pour le marché influencent davantage les offres en milieu de journée que le matin ou le soir. On constate une adaptation asymétrique des prix de l’électricité aussi bien en ce qui concerne le volume des transactions que les erreurs de prévisions de l’injection d’électricité issue d’énergies renouvelables. Si la part de la demande est élevée et qu’une quantité trop faible de capacité conventionnelle a été commercialisée sur le marché du jour d’avant, les négociateurs réagissent plus rapidement aux nouvelles prévisions sur l’injection d’électricité issue d’énergies renouvelables. Dès lors, le seuil évalué historiquement pour la part de la demande sur une période spécifique de livraison est une information essentielle pour les modalités stratégiques de soumission sur le marché infra-journalier. En comparant la part de la demande observée avec la valeur seuil historique et en fonction du régime prédominant sur le marché (part élevée ou faible), les acteurs du marché peuvent utiliser le modèle pour les prévisions de prix.
Synthèse des principaux résultats:
- Les facteurs fondamentaux du marché, qui influencent traditionnellement les prix de l’électricité en Allemagne, ont également un impact transfrontalier sur le marché suisse.
- Les prix Swissix s’alignent en permanence sur les prix des combustibles, l’injection d’électricité issue d’énergies renouvelables, le comportement des acteurs du marché ainsi que sur les courbes de l’offre et de la demande qui concernent spécifiquement le marché allemand.
- Le Swissix s’adapte au niveau de prix allemand inférieur imputable à la production basée sur le charbon et à l’injection d’électricité issue d’énergies renouvelables dans le pays voisin.
- Les divers quantiles de prix réagissent différemment aux données fondamentales.
- La méthodologie habituelle pour résoudre les modèles de régression quantile avec une approche non paramétrique est étendue à une procédure paramétrique.