Choix d’investissement sous incertitude des gestionnaires des réseaux de distribution (GRD) en Europe à l’horizon 2030

Distribution activities have been the least studied domain of the electricity sector; over the last few years though, strong debates emerged with regards to the future. Indeed, this activity might soon undergo some deep structural changes, particularly as smart technologies are deployed: theses technologies could strongly impact the current business cases of the DSOs, along with the regulation now in effect, at a time when numerous uncertainties weigh on the distributors choices of investments. This thesis investigates the distributors’ business models evolutions in Europe for the next 20 years, based on technological, macroeconomic and geographical parameters. It proposes an original approach, both theoretical and analytical, to better understand the future world of DSOs. At first, it introduces the notion of “technologies with natural potential” in order to study the optimal development of the different technologies, by geographical context and macroeconomic scenarios. From these results, it then defines various possible evolutions of the distribution activities. Crossing these futures with the various possible investment strategies for the DSOs makes it possible to define the future business models of the European DSOs, according to various combinations of smart technologies displayed and contrasted geographical contexts. In its last part, the thesis studies the predictable changes in the relation DSO / regulator, using a formalization based on the Games Theory; this work is complemented by identifying the different lock-in effects (using the approach described in Brian Arthur’s studies) that could hinder the emergence of smart technologies, and the possible solutionsLa distribution reste le segment du secteur de l’électricité le moins étudié. Mais les débats s’animent autour d’elle depuis deux ou trois ans quant aux changements structurels possibles du fait notamment de l’émergence amorcée ou annoncée des smart technologies: ils pourraient en effet remettre en cause dans les prochaines années les modèles d’affaires actuels des GRD et leur mode de régulation. Mais de nombreuses incertitudes pèsent sur leurs choix d’investissements. La thèse vise à anticiper les évolutions des modèles d’affaires des GRD en Europe à l’horizon 2030 en tenant compte des paramètres technologiques, macroéconomiques et géographiques. Elle propose une vision théorique et analytique originale, en introduisant tout d’abord la notion de « technologies à potentiel naturel » pour étudier le développement optimal de différentes technologies par contexte géographique et par scénario de référence. A partir de ces résultats, elle définit alors différentes évolutions possibles des activités de la distribution. Le croisement de ces futurs avec les différentes stratégies d’investissement envisageables pour les GRD permet de définir les futurs modèles d’affaires des GRD européens en fonction des combinaisons de smart technologies déployées et des contextes géographiques contrastés. Dans sa dernière partie, la thèse s’intéresse tout particulièrement aux changements prévisibles dans la relation GRD / régulateur sectoriel via une formalisation par la théorie des jeux. Enfin, en s’appuyant notamment sur les études théoriques de Brian Arthur, la thèse identifie les différents effets lock-in qui pourraient entraver l’émergence des smart technologies et les solutions possible