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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.

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. Highlights : - We develop an analytical and a numerical model of the EU energy and carbon markets. - We add uncertainty on energy demand and focus on instruments for emission reduction. - We analyze the economic implications of a risk that the CO2 price drops to zero. - We show that it can be socially optimal to add an instrument to the EU-ETS., Cet article constitue une nouvelle contribution à l'analyse des combinaisons d'instruments cou¬vrant les mêmes sources d'émission. En utilisant à la fois un modèle analytique et un modèle nu¬mérique, nous montrons que lorsque le risque que le prix du CO2 tombe à zéro et l'absence de taxe carbone (au moins dans l'Union européenne) sont pris en compte, il peut être socialement optimal de mettre en place un instrument supplémentaire pour encourager la réduction des émissions, par exemple une subvention aux énergies renouvelables. Notre analyse a à la fois une finalité pratique et une finalité théorique. Elle vise à donner un aperçu économique des enjeux pour les décideurs politiques dans un contexte d'incertitude accrue concernant la contrainte d'émission. Elle donne également une nouvelle justification pour utilier plu¬sieurs instruments pour couvrir les mêmes sources d'émissions, et montre l'importance de la prise en compte de solutions en coin dans l'étude des portefeuilles optimaux d'instruments.

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.