Applied modelization of electricity markets as a financially unstable complex system

par Oscar Oswaldo Manco Lopez

Thèse de doctorat en Sciences économiques

Sous la direction de François Legendre.

Le président du jury était Henry Laniado Rodas.

Le jury était composé de François Legendre, Santiago Medina Hurtado.

Les rapporteurs étaient Cédric Clastres.

  • Titre traduit

    Modélisation appliquée des marchés financiers en tant que systèmes complexes et financièrement instables


  • Résumé

    Les défis auxquels sont confrontés les différents secteurs de l’économie, répondent à l'évolution et à la spécialisation des consommateurs et des producteurs, dont les besoins sont de plus en plus complexes. À cet égard, au cours des 5 dernières années, les marchés de l'électricité ont subi un processus évolutif qui vise à répondre aux besoins de tous les intervenants dans des scénarios de développement durable.Aussi les agents impliqués dans les marchés de l'électricité, exposés à des risques opérationnels, juridiques, éthiques, financiers, entre autres, doivent‐ils se spécialiser pour s'approprier notamment de nouvelles technologies. Cette recherche porte principalement sur l'étude du risque financier tout à s'attachant à prendre en compte les nombreuses spécificités des marchés de l'électricité dans le but d'assurer le bon fonctionnement du marché et de ses participants.Dans les développements antérieurs, certains modèles se sont concentrés sur les phénomènes de pannes de courant électrique, d'instabilité du réseau, de variations de puissance, de réseaux intelligents, entre autres. D'autres études ont abordé la question de la prédiction de variables comme le prix et la stratégie d'entreprise, dans le but d'accroître les profits des participants. Ce projet de thèse propose un modèle financier complexe, qui se traduit par le calcul d'un équilibre de marché à partir des conditions initiales et des contraintes de risque. En utilisant la théorie des jeux, nous expliquons l'instabilité de l’équilibre. Nous montrons, en dépit de la complexité, qu'il est possible de trouver un scénario optimal en termes de rentabilité pour le système et les agents.Ce travail est structuré de la façon suivante. Dans le premier chapitre, une revue des études antérieures est présentée afin d’établir le contexte de la recherche. Le chapitre 2 décrit le marché de l'électricité colombienne avec ses particularités. Dans le chapitre 3, les indicateurs de risque (KRI) sont définis. Ils constitueront une partie fondamentale du modèle complet présenté dans le chapitre 4. Enfin, le chapitre 5, d'une part, présente les résultats obtenus et, d'autre part, discute de différentes voies d'approfondissement.


  • Résumé

    The challenges faced by different sectors of the economy, respond to the evolution and specialization of consumers and producers, where the needs are becoming more complex. In this sense, during the last 5 years the electricity markets have undergone an evolutionary pro- cess that aims to meet the needs of all stakeholders in the midst of sustainability scenarios.Thus, the agents involved in the electricity market, present a num- ber of exhibitions of operational nature, legal, ethical, financial, among others, which require a specialization allowing the entry of new tech- nologies. This research project focuses on the study of financial risk, which despite being so specific, consider many elements with the aim of ensuring the functioning of the market and its participants.In previous studies, some models have concentrated on the in- vestigation of blackouts phenomena, the stability of the network, the dynamic power system, and Smart grids, among others. Mean- while other investigations have addressed the problem of forecasting different variables like the spot price and corporate strategy, with the aim of increasing the profitability of the participants. Now, this project presents the proposal of a complex financial model, which results in calculating a market equilibrium considering initial condi- tions and risk constraints. Using game theory it demonstrates equi- librium instability and that through complexity it is possible to find an optimal scenario in terms of profitability for the system and the agents.In chapter 1 it carried out a review of previous studies in order to justify the investigation, then Chapter 2 includes a description of the Colombian electricity market, with different specifications. In chap- ter 3 the KRI are defined, and they will be integrated in Chapter 4 as a fundamental part of the comprehensive model. Finally, Chapter 5 includes the results of the study ending with some possible further studies and additional considerations.

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