TIMES_model
TIMES Version 4.8.3
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Le générateur de modèles TIMES (The Integrated MARKAL-EFOM System) a été développé par ETSAP, le programme d'analyse des systèmes technologiques énergétiques, qui est un programme de coopération technologique de l'Agence internationale de l'énergie. ETSAP est une communauté internationale qui utilise des scénarios énergétiques à long terme pour mener des analyses énergétiques et environnementales approfondies. Le générateur de modèles TIMES combine deux approches systématiques différentes mais complémentaires de la modélisation énergétique : une approche d'ingénierie technique et une approche économique. TIMES est un générateur de modèles ascendant et riche en technologies, qui utilise la programmation linéaire pour produire un système énergétique au moindre coût, optimisé en fonction d'un certain nombre de contraintes d'utilisateur, sur des horizons temporels à moyen et long terme. En un mot, TIMES est utilisé pour « l’exploration des futurs énergétiques possibles sur la base de scénarios contrastés ».
Les modèles TIMES englobent toutes les étapes depuis les ressources primaires jusqu'à la chaîne de processus qui transforment, transportent, distribuent et convertissent l'énergie en fourniture de services énergétiques demandés par les consommateurs d'énergie. Du côté de l’offre d’énergie, elle comprend l’extraction de combustibles, la production primaire et secondaire, ainsi que les importations et exportations exogènes. Les « agents » de l’offre d’énergie sont les « producteurs ». Grâce à divers vecteurs énergétiques, l’énergie est acheminée vers la demande, qui peut être structurée de manière sectorielle en secteurs résidentiel, commercial, agricole, des transports et industriel. La répartition du secteur de la demande est totalement flexible et adaptable en TIMES. Les « agents » de la demande énergétique sont les « consommateurs ». Les relations mathématiques, économiques et techniques entre ces « producteurs » et « consommateurs » d’énergie constituent la base des modèles TIMES.
Les principales informations générées par TIMES sont obtenues grâce à l'analyse de scénarios. Un scénario énergétique de référence est d’abord généré en exécutant le modèle en l’absence de toute contrainte politique. Ces résultats du scénario de référence ne sont normalement pas totalement alignés sur les prévisions énergétiques nationales (générées en simulant la demande et l'offre futures d'énergie), principalement parce que TIMES optimise les systèmes énergétiques en fournissant une solution au moindre coût. Un deuxième scénario est ensuite établi en imposant une contrainte politique (une parmi tant d'autres) au modèle (par exemple, part minimale d'énergie renouvelable, quantité maximale d'émissions de GES ou niveau minimum de sécurité énergétique) et le modèle génère un système énergétique différent au moindre coût avec différents choix de technologies et de carburants. Lorsque les résultats sont comparés à ceux du scénario de référence, il est possible d’identifier les différents choix technologiques qui permettent de répondre à la contrainte politique au moindre coût.
Une fois tous les intrants, contraintes et scénarios mis en place, le modèle tentera de résoudre et de déterminer le système énergétique qui répond aux demandes de services énergétiques sur tout l’horizon temporel au moindre coût. Pour ce faire, il prend simultanément des décisions d’investissement en équipements et des décisions d’exploitation, d’approvisionnement en énergie primaire et de commerce de l’énergie, par région. TIMES suppose une prévision parfaite, c'est-à-dire que toutes les décisions d'investissement sont prises à chaque période en pleine connaissance des événements futurs (des exécutions myopes du modèle sont également possibles). Il optimise horizontalement (sur tous les secteurs) et verticalement (sur toutes les périodes pour lesquelles la limite est imposée). Les résultats seront la combinaison optimale de technologies et de carburants à chaque période, ainsi que les émissions associées pour répondre à la demande. Le modèle configure la production et la consommation de biens (c'est-à-dire les carburants, les matériaux et les services énergétiques) ainsi que leurs prix ; lorsque le modèle fait correspondre l'offre à la demande, c'est-à-dire les producteurs d'énergie aux consommateurs d'énergie, on dit qu'il est en équilibre. Mathématiquement, cela signifie que le modèle maximise le surplus du producteur et du consommateur. Le modèle est conçu de telle sorte que le prix de production d'un produit affecte la demande de ce produit, tandis qu'en même temps la demande affecte le prix du produit. Un marché est dit avoir atteint un équilibre aux prix p et aux quantités q lorsqu’aucun consommateur ne souhaite acheter moins que q et qu’aucun producteur ne souhaite produire plus que q au prix p. Lorsque tous les marchés sont en équilibre, le surplus économique total est maximisé (c'est-à-dire la somme des surplus des producteurs et des consommateurs). Les principaux produits TIMES sont des configurations de systèmes énergétiques, qui répondent aux demandes de services énergétiques de l'utilisation finale au moindre coût tout en respectant les diverses contraintes (par exemple, réduction de 80 % des émissions, pénétration de 40 % de l'électricité renouvelable). Dans un premier temps, le modèle TIMES répond à la question : l’objectif est-il réalisable ? Si un système énergétique est possible, on peut alors l’examiner, à quel prix ? Les résultats du modèle sont les flux d'énergie, les prix des matières premières énergétiques, les émissions de GES, les capacités des technologies, les coûts énergétiques et les coûts marginaux de réduction des émissions.
Une documentation détaillée est disponible sur le site Internet de l'ETSAP :
i) Concept et théorie. ii) Manuel de référence complet. iii) Fonctionnement du code TIMES.
Un modèle de démonstration est disponible sur GitHub.
Des informations sur les activités de l'ETSAP sont disponibles sur le site Web de l'ETSAP.
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Un forum pour les utilisateurs de TIMES est disponible.
