L’électricité est essentielle pour achever la transition énergétique grâce aux nombreux moyens d’en produire de manière décarbonée et à son potentiel pour remplacer les énergies fossiles dans les domaines des transports, du chauffage et de l’industrie. Cependant, afin de main- tenir l’intensité dans le réseau, il faut constamment s’assurer que la production et la con- sommation soient égales. De plus, il est impossible de stocker efficacement de l’électricité. Il est donc nécessaire d’utiliser un mécanisme de fixation des prix pour développer des marchés compétitifs. Tous les jours, euphemia détermine les prix du lendemain en Europe, que l’on appelle les Prix Spot. Ces prix sont ceux qui maximisent le bien être social tout en maintenant l’équilibre dans le réseau. A l’inverse d’autres marchés purement spéculatifs, le prix de l’électricité est calculé ce qui rend son estimation indispensable pour beaucoup d’applications industrielles.

Le problème de l’estimation des prix de l’électricité à l’échelle Européenne consiste à prévoir les 24 prix horaires de chaque marché avant leur fixation à midi. De la littérature ressortent deux grandes familles d’approches : les modèles experts, qui ont pour but de répliquer euphemia et de calculer les prix en se basant sur des estimations des entrées d’euphemia, et les approches basées sur les données, qui utilisent les variables exogènes du marché pour directement estimer les prix. Les deux approches sont incomplètes : les modèles experts sont théoriquement intéressant mais très imprécis en pratique. A l’inverse, les approches se basant sur les données manquent de transparence, ce qui diminue la fiabilité de leurs résultats. De plus, la vraie relation entre les variables du marché et le prix n’est reflété que par euphemia, ce qui implicitement limite les performances des approches basées sur les données.

Cette thèse aborde ces limitations. Le premier défit est d’obtenir des prédictions suff- isamment précises et transparentes pour un marché donné. La précision est obtenue en appliquant les méthodes basées sur les données de la littérature et la transparence en util- isant les valeurs de Shap, un outil d’explicabilité des modèles agnostiques. Ensuite, nous construisons un modèle de prévision multi-marché en représentant le réseau européen sous la forme d’un graphe, où chaque marché est un noeud qu’il faut labeliser avec ses prix. Les arrêtes du graphe sont les câbles connectant deux marchés, et nous estimons les flux d’énergie à l’aide d’un problème d’optimisation avant l’entraînement du modèle de pré- diction des prix. Pour terminer, nous combinons l’algorithme euphemia avec un réseau de neurones qui estime ses entrées. Afin de considérer l’erreur de prédiction des prix durant l’entraînement du réseau de neurones, nous calculons le gradient du résultat d’euphemia par rapport à ses entrées, en trouvant le point où la dérivée de la fonction duale atteint zéro avec une recherche dichotomique.

Nous pensons que cette thèse sera bénéfique pour les professionnels de l’énergie requérant des prédictions de prix de l’électricité, et qu’elle contribue à franchir le fossé qui sépare modèles experts et méthodes basées sur les données. Nous pensons également que nos travaux sur le mélange de problèmes d’optimisation avec des modèles d’apprentissage machine seront bénéfiques pour toute la communauté scientifique en général.