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Thèse réalisée en collaboration avec EDF R&D, département EFESE.; This thesis contributes to the literature on optimal policy choice. It studies the use of policy combinations to mitigate greenhouse gases emissions from electricity production. One finding applies to cases where uncertainty is such that the risk of a nil carbon price cannot be excluded. A cap on emissions alone may then not trigger enough abatements, justifying the addition of e.g. a renewable subsidy. When considering a transition toward a carbon-free electricity sector, capital accumulation causes complex dynamic effects to happen. We find that decisions taken by comparing the levelized costs of abatement technologies, even including carbon costs, would favor intermediate technologies (e.g. gas plants) to the detriment of more-expensive but lower-carbon technologies (renewable power), leading to a suboptimal investment schedule. This thesis also studies the effects of marginal policy changes in a mix comprising the main French instruments. We find that surprisingly, adding a tariff for renewables financed by a tax on electricity consumption to a cap on emissions and a subsidy for energy efficiency will reduce the consumer electricity price when the non-renewable production is fixed and does not depend on the carbon price. The assessment of the French climate policies in the electricity sector shows that overlapping policies for mitigation may be justified by multiple carbon price failures, even if the ideal long-term policy mix depends on the carbon price trajectory.; Cette thèse étudie les conditions d'efficacité d'un portefeuille de politiques pour réduire les émissions de gaz à effet de serre du secteur électrique. Il est montré qu'en présence d'incertitude, le prix du carbone issu d'un marché de permis d'émissions peut ne pas entraîner suffisamment de réductions d'émission, justifiant l'ajout d'une politique au marché de permis, par exemple une subvention renouvelable. Dans le cadre d'une transition vers une production électrique décarbonée, l'accumulation du capital électrique génère des effets dynamiques complexes. Il est montré que l'utilisation naïve du signal-prix du carbone ou de critères statiques pour évaluer les investissements peut alors conduire à un sous-investissement en capital vert. L'effet d'une modification à la marge du portefeuille de politiques actuel est également étudié. Il est montré en particulier que si on suppose une seule technologie de production fossile à taux d'émission constant, contrainte par un plafond d'émissions - donc toutes les réductions d'émissions proviennent des renouvelables - augmenter à la marge le tarif d'achat renouvelable réduit le prix de l'électricité perçu par le consommateur, et ce paradoxalement même si la taxe à la consommation nécessaire pour financer le tarif augmente. Cette thèse réalise enfin une évaluation qualitative du portefeuille actuel de politiques climat-énergie en France. Cet examen montre que les multiples défaillances du prix du carbone justifient l'utilisation d'une combinaison de politiques, même si le portefeuille cible varie en fonction des hypothèses sur les trajectoires du prix du carbone.

Thèse réalisée en collaboration avec EDF R&D, département EFESE.; This thesis contributes to the literature on optimal policy choice. It studies the use of policy combinations to mitigate greenhouse gases emissions from electricity production. One finding applies to cases where uncertainty is such that the risk of a nil carbon price cannot be excluded. A cap on emissions alone may then not trigger enough abatements, justifying the addition of e.g. a renewable subsidy. When considering a transition toward a carbon-free electricity sector, capital accumulation causes complex dynamic effects to happen. We find that decisions taken by comparing the levelized costs of abatement technologies, even including carbon costs, would favor intermediate technologies (e.g. gas plants) to the detriment of more-expensive but lower-carbon technologies (renewable power), leading to a suboptimal investment schedule. This thesis also studies the effects of marginal policy changes in a mix comprising the main French instruments. We find that surprisingly, adding a tariff for renewables financed by a tax on electricity consumption to a cap on emissions and a subsidy for energy efficiency will reduce the consumer electricity price when the non-renewable production is fixed and does not depend on the carbon price. The assessment of the French climate policies in the electricity sector shows that overlapping policies for mitigation may be justified by multiple carbon price failures, even if the ideal long-term policy mix depends on the carbon price trajectory.; Cette thèse étudie les conditions d'efficacité d'un portefeuille de politiques pour réduire les émissions de gaz à effet de serre du secteur électrique. Il est montré qu'en présence d'incertitude, le prix du carbone issu d'un marché de permis d'émissions peut ne pas entraîner suffisamment de réductions d'émission, justifiant l'ajout d'une politique au marché de permis, par exemple une subvention renouvelable. Dans le cadre d'une transition vers une production électrique décarbonée, l'accumulation du capital électrique génère des effets dynamiques complexes. Il est montré que l'utilisation naïve du signal-prix du carbone ou de critères statiques pour évaluer les investissements peut alors conduire à un sous-investissement en capital vert. L'effet d'une modification à la marge du portefeuille de politiques actuel est également étudié. Il est montré en particulier que si on suppose une seule technologie de production fossile à taux d'émission constant, contrainte par un plafond d'émissions - donc toutes les réductions d'émissions proviennent des renouvelables - augmenter à la marge le tarif d'achat renouvelable réduit le prix de l'électricité perçu par le consommateur, et ce paradoxalement même si la taxe à la consommation nécessaire pour financer le tarif augmente. Cette thèse réalise enfin une évaluation qualitative du portefeuille actuel de politiques climat-énergie en France. Cet examen montre que les multiples défaillances du prix du carbone justifient l'utilisation d'une combinaison de politiques, même si le portefeuille cible varie en fonction des hypothèses sur les trajectoires du prix du carbone.

International audience

This article constitutes a new contribution to the analysis of overlapping instruments to cover the same emission sources. Using both an analytical and a numerical model, we show that when the risk that the CO2 price drops to zero and the political unavailability of a CO2 tax (at least in the European Union) are taken into account, it can be socially optimal to implement an additional instrument encouraging the reduction of emissions, for instance a renewable energy subsidy. Our analysis has both a practical and a theoretical purpose. It aims at giving economic insight to policymakers in a context of increased uncertainty concerning the future stringency of the European Emission Trading Scheme. It also gives another rationale for the use of several instruments to cover the same emission sources, and shows the importance of accounting for corner solutions in the definition of the optimal policy mix.

In addition to the already present Climate and Energy package, the European Union (EU) plans to include a binding target to reduce energy consumption. We analyze the rationales the EU invokes to justify such an overlapping and develop a minimal common framework to study interactions arising from the combination of instruments reducing emissions, promoting renewable energy (RE) production and reducing energy demand through energy efficiency (EE) investments. We find that although all instruments tend to reduce GHG emissions and although a price on carbon tends also to give the right incentives for RE and EE, the combination of more than one instrument leads to significant antagonisms regarding major objectives of the policy package. The model allows to show in a single framework and to quantify the antagonistic effects of the joint promotion of RE and EE. We also show and quantify the effects of this joint promotion on ETS permit price, on wholesale market price and on energy production levels., En complément du paquet Climat et Energie déjà existant, l'Union Européenne prévoit d'inclure un objectif contraignant pour réduire la consommation d'énergie. Nous analysons les raisons invoquées par l'UE pour justifier une telle superposition et nous développons un cadre minimal pour étudier les interactions dues à la combinaison d'instruments de réduction des émissions, de promotion de la production d'énergie renouvelable (ENR) et de réduction de la demande d'énergie au moyen d'investissements d'efficacité énergétique (EE). Bien que tous ces instruments tendent à réduire les émissions de gaz à effet de serre, et bien qu'un prix du carbone tende aussi à donner les incitations qui conviennent pour les ENR et l'EE, il apparait que la combinaison de plus d'un instrument conduit à des antagonismes significatifs au regard des objectifs de l'ensemble des politiques. Le modèle permet d'exhiber les effets antagonistes d'une promotion conjointe d'ENR et d'EE dans un cadre unifié et de les quantifier. Nous montrons et quantifions également les effets de cette promotion conjointe sur le prix des permis ETS, sur le prix du marché de gros et sur les niveaux de production d'énergie.