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L’électricité provenant des centrales à accumulation et des centrales de pompage-turbinage suisses est vendue quotidiennement sur les bourses d’électricité nationales et internationales. Le prix de vente est alors décisif. Le recours à une optimisation stochastique plutôt qu’à une méthode déterministe conventionnelle permet d’obtenir un rendement financier supplémentaire.

L’exploitant d’une centrale à accumulation peut décider, dans une certaine mesure, du moment auquel il turbinera l’eau emmagasinée et vendra l’électricité produite. De la même manière, il peut choisir le moment et le prix auxquels il achètera l’électricité à pomper. Le prix marginal correspond au prix auquel l’électricité peut encore être vendue et/ou le courant de pompe acheté. Le prix marginal ne doit pas être fixé trop bas car sinon, la précieuse eau accumulée serait vendue trop bon marché et des recettes seraient perdues. Il ne doit pas non plus être trop élevé car sinon, le volume de vente serait trop faible et il se pourrait qu’à un moment ultérieur, il faille vendre à des prix encore plus bas afin de vider le réservoir pour laisser place à de nouveaux approvisionnements.

Calcul amélioré du prix marginal

Dans l’idéal, le prix marginal tient compte de la future disponibilité des pompes et turbines, du niveau de remplissage du réservoir au moment opportun, des approvisionnements à venir dans le réservoir ainsi que de l’évolution possible des prix. Par conséquent, si aucun courant ne doit être vendu aujourd’hui, on peut partir du principe fort probable que le prix augmente. Si l’on doit faire le calcul à partir de prix en baisse, la centrale à accumulation doit être turbinée dès ce jour. Le prix marginal peut être déterminé à l’aide de méthodes d’optimisation numériques. Les méthodes déterministes conventionnelles calculent le profil d’utilisation optimal des pompes et turbines pour un certain pronostic préétabli dont découle le prix marginal: le prix marginal du turbinage correspond donc au prix le plus bas pour le profil d’utilisation pronostiqué pour un avenir proche. Le calcul du prix marginal ne tient donc pas compte des divergences entre les prix réels que l’on trouve sur les bourses de l’électricité et la courbe de prix pronostiquée.

Le recours à une optimisation stochastique permet dans un premier temps (intégration rétroactive) de calculer la valeur restante de la centrale électrique (le rendement provenant de l’engagement de la centrale attendu pour l’avenir) pour tous les niveaux de réservoir, prix possibles et ensemble des heures à venir. Il en résulte une «grille de valeurs» qui prend en compte les incertitudes liées aux futurs prix. En second lieu, le prix marginal ne se déduit pas du profil d’utilisation mais de la grille de valeurs sur une base horaire. Le prix marginal est le prix auquel le rendement issu du turbinage au moment M et de la valeur restante de la centrale électrique (après turbinage) est supérieur à la valeur restante de la centrale électrique sans utilisation.

Illustration 1: méthodes de calcul du prix marginal

Comparée aux méthodes déterministes, la méthode stochastique de calcul du prix marginal offre notamment les avantages suivants:

  • Les incertitudes quant à l’évolution des prix à venir sont prises en compte.
  • Un prix marginal est toujours calculé, même si le profil d’utilisation optimal qui a été calculé à court terme ne prévoit aucune utilisation des pompes ou turbines.
  • Des prix marginaux variables sur une base horaire peuvent être calculés.
  • Outre le prix marginal, la quantité optimale devant être vendue ou achetée peut être calculée ou proposée.

Rendement supplémentaire

BKW a comparé le calcul stochastique du prix marginal à la méthode déterministe dans le cadre d’un test de validité rétroactif. Pour ce faire, l’évolution quotidienne de la bourse a été simulée sur une année pour les deux méthodes à l’aide de prix marginaux et de l’engagement des centrales qui en résulte. L’historique des pronostics d’approvisionnements et de prix a servi de base. Le rendement visé a été comparé au rendement réellement obtenu et au rendement qui aurait été atteint en cas de prévision exacte des prix et approvisionnements de règlement («Perfect Foresight Value»). A titre d’exemple, le graphique suivant présente la comparaison pour une part de 10% d’une grosse centrale électrique suisse sur la période 2015/2016. L’exemple choisi rend compte que par rapport à l’ancienne méthode, la nouvelle permet une plus-value de 4%.

Illustration 2: rendement de différentes méthodes de calcul du prix marginal

Conclusion

Par rapport à la méthode déterministe, le calcul stochastique du prix marginal permet une augmentation du rendement de l’ordre de 1 à 4%.

Anton Lüthi

Anton Lüthi

Als Operations Research Analyst ist der Physiker zuständig für die tägliche numerische Optimierung aller flexiblen Kraftwerke bei der BKW. Dazu entwickelt und unterhält er die Optimierungsmodelle und hält die Optimierungslandschaft auf dem neusten Stand.