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Les méthodes d’optimisation stochastique et d’optimisation déterministe se prêtent toutes deux à la planification de la production des centrales hydroélectriques. Un important test rétroactif de validité a démontré deux avantages de l’optimisation stochastique.

La planification de la production hydraulique est revue chaque jour en fonction des prévisions actualisées des prix de l’électricité et des apports hydriques, ainsi que des arrêts programmés pour la révision des installations. On peut pour ce faire recourir à une méthode d’optimisation stochastique ou déterministe. Contrairement à l’approche déterministe, l’approche stochastique prend en compte les incertitudes existant dans la réalité quant aux prix et aux apports hydriques. Les avantages de la méthode stochastique peuvent être démontrés au moyen d’un test rétroactif de validité (backtesting).

Le plus de l’optimisation stochastique

Le test rétroactif de validité met en parallèle la gestion, selon une approche déterministe et selon une approche stochastique, des centrales dont la production peut être ajustée. Pour chacune des deux méthodes, on simule le cours journalier en bourse au moyen du prix marginal, en se fondant sur l’historique des prix et des apports hydriques.

Dans le cadre d’une simulation de la gestion, il est ensuite possible de calculer jour après jour l’évolution du niveau des réservoirs à partir des programmes réalisés en bourse et des apports hydriques réels. Cette simulation permet d’obtenir la marge selon chacune des méthodes pour l’horizon d’évaluation considéré.

On utilise comme point de référence la marge qui serait assurée en cas de prévision parfaite des règlements et des apports hydriques («perfect foresight value»). L’illustration suivante montre dans quelle mesure la «perfect foresight value» est atteinte (en bleu selon la méthode déterministe, en rouge selon la méthode stochastique). A l’exception de la 5e année, la méthode stochastique permet d’obtenir un meilleur taux de couverture.

Meilleur taux de couverture avec l’optimisation stochastique qu’avec l’optimisation déterministe

Planification plus prudente des réservoirs garantissant la réduction des risques de gestion

Outre l’avantage financier, la méthode stochastique présente un second avantage: la planification plus prudente des niveaux des réservoirs grâce à la prise en compte des incertitudes, et donc la réduction des risques de gestion.

L’illustration suivante montre l’évolution du volume de stockage selon les deux méthodes. A la différence de l’optimisation déterministe (courbe bleue), l’optimisation stochastique (courbe rouge) permet d’éviter les niveaux d’eau extrêmes (au-delà des lignes pointillées en gris).

Planification plus prudente des niveaux des réservoirs avec l’optimisation stochastique qu’avec l’optimisation déterministe

Avantage indéniable de l’optimisation stochastique

Les analyses réalisées dans des centrales réelles ont montré que la méthode stochastique présente des avantages financiers et méthodologiques. C’est la raison pour laquelle BKW recourt à l’optimisation stochastique pour la planification de la production hydroélectrique.

Anton Lüthi

Anton Lüthi

En tant qu’Operations Research Analyst, le physicien est responsable de l’optimisation numérique quotidienne de toutes les centrales électriques flexibles chez BKW. Dans ce rôle, il développe et entretient les modèles d’optimisation et maintient le paysage d’optimisation au goût du jour.

Juerg Eschmann

Juerg Eschmann

En tant que chef Asset Optimisation & Analysis, il est responsable de la gestion optimale de toutes les centrales thermiques et à accumulation par pompage de BKW. Il développe et exploite des modèles d’économie énergétique et des études de marché en vue de leur commercialisation.