Cooperative game theory models for allocation problems applied to the distribution of CO2 emission permits
Modèles de théorie des jeux coopératifs pour les problèmes d'allocation appliqués à la distribution de permis d'émission de CO2
Résumé
In this thesis, we approach the problem of CO2 emissions as a bankruptcy problem. In our study, we consider that the countries of the European Union ( EU ) are agents that claim the right to emit. However, the sum of all claims is more than the amount of CO_2 emissions decided by the KYOTO protocol. This study concerns the emissions of the countries for 5 years, from 2010 to 2014. First, we used the classical bankruptcy methods to determine the allocations of each country. By looking separately at each method and its evolution over time, we found that the constrained equal awards (CEA ) method is the most appropriate method for our problem. Then, we introduced as a weight a first parameter representing the GDP and we noticed the influence of adding parameters in the distribution of allocations. In a second step, we studied the bankruptcy problem with two weights (GDP and renewable energy production) from an algorithmic approach, on the one hand, for the method that does not favor any criteria. This method offers the best allocations to countries that respect a balance threshold between CO_2 emissions, GDP production, and renewable energy production. On the other hand, we have implemented a method giving priority to one of the weights and have tested the two situations where GDP is favorable and then a situation where renewable energy production is prioritized. Throughout our study, we compared the results of the allocations generated by the different methods used and classified the countries into similar groups using the k-means classification method, with the aim of highlighting the impact of the groups' votes during negotiations and decisions making at the European Council.
Dans cette thèse, nous abordons le problème des émissions de CO2 comme un problème de faillite. Dans notre étude, nous considérons que les pays de l’union européen sont des agents qui réclament le droit d’émettre une quantité supérieure à celle décidée par le protocole de KYOTO. Cette étude concerne les émissions des pays pendant 5 années, de 2010 au 2014. Dans un premier temps, nous avons utilisé les méthodes classiques de faillites afin de déterminer les allocations de chaque pays. En regardant séparément chacune des méthodes et son évolution dans le temps, nous avons constaté que la méthode des prix égaux sous contrainte est la méthode la plus adapté à notre problématique. Ensuite, nous avons introduit comme poids un premier paramètre représentant le PIB et nous avons remarqué l’influence d’ajout de paramètre dans la distribution des allocations. Dans un second temps, nous avons étudié le problème de faillite avec deux poids (le PIB et la production des énergies renouvelables) d’une approche algorithmique, d’une part pour la méthode ne favorisant aucun critère. Cette méthode offre les meilleures allocations aux pays qui respectent un seuil d’équilibre entre les émissions de CO2, la production de PIB et la production des énergies renouvelables. D’autre part, nous avons implémenter une méthode donnant une priorité à l’un des poids et avons testé les deux situations où le PIB est favorable et ensuite une situation où la production des énergies renouvelable est propriétaire. Tout au long de notre étude, nous avons comparé les résultats des allocations générées par les différentes méthodes employées et avons classifié les pays en groupes similaires grâce à la méthode de classification k-means, dans le but de mettre en avant l’impact des votes des groupes lors des négociations et des prises des décisions au conseil européen.
Domaines
Recherche opérationnelle [math.OC]
Origine : Version validée par le jury (STAR)