Values for multi-choice cooperative games with applications to sharing the cost of a gas distribution network
Valeurs pour les jeux coopératifs multi-choix et applications au partage du coût d'un réseau de distribution de gaz
Résumé
The role of GRDF is to connect consumers to a source in gas via a pipeline network. This task incurs various costs, some of which may not be attributable to a particular consumer.
Assuming that GRDF wishes to recover these costs by charging for its services, the problem is then to determine how to share these costs among the consumers.
This thesis proposes solutions to this problem using multi-choice (cooperative) game theory.
Furthermore, since certain ethical principles are desirable for a network operator with respect to how it bills consumers, some of our solutions are designed to satisfy them. These principles are: Independence of higher demands and Uniformity (the Uniformity principle translates into ``péréquation" in French).
First, the Uniformity principle simply states that two consumers with the same demands should be charged the same amount regardless of their geographical localization. For instance, there should be no difference in terms of rate applied in rural areas compared to urban areas, although the underlying costs are different. This principle aims to reduce inequality of treatment between different consumers.
This principle is highly prevalent in France, not only in the field of gas distribution, but also in electricity delivering, water delivering and other public services. This principle is even part of French law: ``Constitution-article 72-2, révision du 28 mars 2003 [...] the law ensures uniformity mechanisms to promote equality among territories" (author's translation).
Second, the Independence of higher demands principle indicates that a consumer should not have to pay for demands higher than its own. This principle allows to avoid situations where the presence of a consumer with a high demand implies additional costs to consumers with lower demands. For example, it seems unjustified to increase the bill of a household whenever a factory with a large gas consumption moves in next door.
We formally translate these principles into axioms in order to characterize the solutions proposed in this thesis.
This thesis consists of seven chapters. Chapter 1 serves as an introduction. Chapter 2 introduces the notations and definitions necessary for a good understanding of the thesis. Chapters 3 to 6 contain the contributions of the thesis.
Each of these contributions brings its own solutions.
We axiomatically characterize each of them and discuss their relevance in the context of gas distribution. Finally, Chapter 7 concludes the thesis.
Le rôle de GRDF est de raccorder les consommateurs à une source de gaz via un réseau de gazoducs. Cette tâche engendre divers coûts, dont certains peuvent ne pas être attribuables à un consommateur particulier.
En supposant que GRDF souhaite récupérer ces coûts en facturant ses services, le problème est alors de déterminer comment partager ces coûts entre les consommateurs.
Cette thèse propose des solutions à ce problème en utilisant la théorie des jeux multi-choix (coopératifs).
De plus, comme certains principes éthiques sont souhaitables pour un opérateur de réseau en ce qui concerne la façon dont il facture les consommateurs, certaines de nos solutions sont conçues pour les satisfaire. Ces principes sont : Indépendance des demandes supérieures et Péréquation.
Tout d'abord, le principe de péréquation stipule simplement que deux consommateurs ayant les mêmes demandes doivent être facturés au même montant, quelle que soit leur localisation géographique. Par exemple, il ne devrait pas y avoir de différence en termes de tarif appliqué dans les zones rurales par rapport aux zones urbaines, bien que les coûts sous-jacents soient différents. Ce principe vise à réduire l'inégalité de traitement entre les différents consommateurs.
Ce principe est très répandu en France, non seulement dans le domaine de la distribution de gaz, mais aussi dans celui de la distribution d'électricité, d'eau et d'autres services publics. Ce principe fait même partie de la loi française : ``Constitution-article 72-2, révision du 28 mars 2003 [...] la loi assure des mécanismes d'uniformité pour promouvoir l'égalité entre les territoires".
Deuxièmement, le principe d'indépendance des demandes supérieures indique qu'un consommateur ne devrait pas avoir à payer pour des demandes supérieures aux siennes. Ce principe permet d'éviter les situations où la présence d'un consommateur ayant une demande élevée implique des coûts supplémentaires pour les consommateurs ayant des demandes inférieures. Par exemple, il semble injustifié d'augmenter la facture d'un ménage lorsqu'une usine consommant beaucoup de gaz emménage à côté.
Nous traduisons formellement ces principes en axiomes afin de caractériser les solutions proposées dans cette thèse.
Cette thèse se compose de sept chapitres. Le Chapitre 1 sert d'introduction. Le Chapitre 2 présente les notations et définitions nécessaires à la bonne compréhension de la thèse. Les Chapitres 3 à 6 contiennent les contributions de la thèse.
Chacune de ces contributions apporte ses propres solutions.
Nous caractérisons axiomatiquement chacune d'entre elles et discutons de leur pertinence dans le contexte de la distribution de gaz. Enfin, le Chapitre 7 conclut la thèse.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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