L’une des principales stratégies de réduction des émissions de gaz à effet de serre consiste à échanger des quotas ou des permis d’émission sur des marchés organisés. En effet, la tarification du CO2 favorise les investissements dans les technologies à faible émission de carbone. La conception des marchés d’échange de quotas d’émission est cruciale pour garantir leur efficacité et leur équité.

Les auteurs examinent l’interaction entre les producteurs d’électricité au sein d’un marché oligopolistique. Ils utilisent un modèle théorique de jeu qui considère l’interaction entre le marché de l’électricité et le marché des émissions dans un cadre stochastique à deux étapes. Les quantités d’électricité et les quotas d’émission sont contractés à l’avance et engagés au prix à terme sur un marché à terme de l’électricité (première étape). Ensuite, la livraison effective de l’électricité et des quotas a lieu sur un marché au comptant (deuxième étape). Ces interactions de marché sont modélisées comme un équilibre théorique avec des producteurs neutres et averses au risque. Ce problème est modélisé comme un programme d’optimisation qui maximise une moyenne pondérée des bénéfices attendus et de la valeur conditionnelle au risque (CVaR), ce qui donne lieu à un problème quadratique continu sous contrainte (QCQP).

Les auteurs utilisent Artelys Knitro pour résoudre ce problème et tirer de multiples conclusions, en effectuant des analyses de sensibilité sur la pénétration des énergies renouvelables et les prix du carbone pour des producteurs ayant différentes attitudes vis-à-vis du risque. La performance du solveur permet d’envisager des centaines de scénarios avec des prix variables de l’électricité et des quotas d’émission, des coûts de production et des niveaux de production d’énergie renouvelable non répartissable.