ED n 396 : «Economie, Organisation et Société» T H E S E. pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINES DE PARIS

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1 ED n 396 : «Economie, Organisation et Société» N attribué par la bibliothèque T H E S E pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINES DE PARIS Spécialité Économie et Finance présentée et soutenue publiquement par Jun LI le 6 mars 2009 INSTRUMENTS DE POLITIQUES PUBLIQUES POUR LA MAITRISE DE L ENERGIE DANS LES PAYS EMERGENTS -LE CAS DE L HABITAT EN CHINE Directeur de thèse : Pierre- Noël Giraud devant le jury composé de : M. Jean-Charles HOURCADE... Président M. Michel COLOMBIER...Rapporteur M. Mindjid MAIZIA...Rapporteur M. Pierre-Noël GIRAUD...Examinateur M. Jérôme ADNOT...Examinateur

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7 Introduction et résumé 1 Contexte La Chine joue un rôle prépondérant en matière d émissions de gaz à effet de serre compte tenu de son poids démographique et de la structure de sa consommation d énergie. Le charbon couvre plus de 60% des besoins énergétiques de la Chine et assure 75% de la production d électricité, le principal secteur émetteur de gaz à effet de serre. La Chine représente 36.2% de la production mondiale de charbon en La contribution de la Chine aux émissions globales de CO 2 était de 13,9% en Selon le scénario de référence de l Agence Internationale de l Energie 2, les émissions de CO 2 de la Chine seraient de 11.4 Gt à l horizon 2030, la Chine a déjà dépassé les Etats-Unis et est devenue le premier émetteur mondial de gaz à effet de serre en La sécurité énergétique constitue un enjeu majeur pour le gouvernement chinois afin de ne pas brider la croissance économique du pays. Cette contrainte conduit le pays à diversifier son approvisionnement mais aussi à mettre l accent sur la maîtrise de l énergie, ce qu il a fait principalement jusqu à maintenant dans le secteur industriel. Dans un contexte de développement économique urbain rapide, le défi principal est de parvenir à maîtriser la qualité de ses infrastructures, afin de placer le pays sur une trajectoire de croissance sobre en énergie et en émissions de CO 2. Bref, il est important de comprendre comment un pays émergent tel que la Chine peut-il agir sur la qualité de ses infrastructures telles que l habitat ou encore son système énergétique? Dans quelle mesure des objectifs environnementaux peuvent-ils être tenus dans un contexte de développement urbain rapide? Quelle peut être la répartition des efforts entre les différents acteurs? Quels sont alors les instruments politiques susceptibles permettant aux acteurs d intégrer la problématique de l efficacité énergétique dans la construction de logements et dans le développement de son système d approvisionnement énergétique? 1 BP Statistical review of world energy, World Energy Outlook, La projection d émissions en Chine a été révisée à plusieurs reprises. Le chiffre indiqué est presque 60% plus élevé que celle prévue en 2002 de l AIE. i

8 2 Problématique Il y a deux questions fondamentales auxquelles cette thèse tentera de répondre. 1. Existe-t-il une trajectoire optimale d évolution des normes relatives à la performance énergétique du bâtiment dans le contexte d une urbanisation extrêmement rapide en Chine? 2. Si oui, quels sont des instruments politiques et économiques à mettre en place pour limiter la croissance de la demande énergétique et des émissions de CO 2 dans ce secteur dans le contexte économique et institutionnel chinois? L objet principal de notre travail est d élaborer des instruments intégrant l offre énergétique et la performance énergétique du bâtiment avec une approche de l analyse technico-économique afin de trouver les solutions permettant de minimiser le coût de l ensemble du système. Pourtant, la mise en oeuvre des politiques nécessite un cadre institutionnel adapté, la prise de décision est parfois très délicate parce que les gouvernements locaux sont souvent soumis à une double contrainte : 1. le développement économique à court terme ; 2. l épuisement des ressources ainsi que l impact environnemental à moyen et long terme, cela soulève la question fondamentale des sciences économiques, comment peut-on maximiser l utilité sociale avec des ressources limitées. Une ville chinoise (Tianjin) est choisie comme l étude de cas dans cette recherche. Le choix de la ville est pertinent du point de vue des prospectives énergétiques et économiques. Premièrement, la ville de Tianjin est représentative en termes de condition climatique dans la majorité des villes dans la Chine du nord, où les besoins de chauffage ne cessent d augmenter dans le secteur du bâtiment. La ville de Tianjin est située dans la zone officielle de chauffage où les chaudières et les centrales de cogénération centralisées distribuent de la chaleur. Deuxièmement, l économie et le niveau de vie des habitants vont continuer à s accroitre rapdiment dans les prochaines décennies. Le PIB par tête à Tianjin devrait atteindre 20,000 US$ en 2020, équivalent au niveau des pays moyennement industrialisés dans les années 1990.En effet, le confort d été est aussi une grande problématique énergétique dans le secteur résidentiel, la ville de Shanghai représente la zone climatique en transition où l utilisation de climatiseurs fonctionnant à pompe à chaleur (air-air) domine la consommation résidentielle d électricité, il paraît également nécessaire d effectuer une analyse des économies d énergie de climatisation dans le secteur du bâtiment à Shanghai. Pourtant, notre analyse prospective est focalisée sur la problématique du chauffage dans la partie du nord de Chine sous contrainte de données disponibles, ainsi seule la ville de Tianjin fait l objet de l exercice de modélisation dans cette recherche, l analyse succincte de la situation de Shanghai est présentée dans l annexe. La littérature explorant les expériences dans les pays développés montre que la demande des services énergétiques dans le résidentiel est étroitement corrélée avec le niveau de vie des habitants. Les ménages de la classe moyenne et supérieure peuvent accroitre leur consommation de services ii

9 énergétiques à un moindre coût que les ménages à bas revenu. Cette observation intuitive implique que la future demande d énergie dans les bâtiments dans les grandes villes chinoises sera beaucoup plus importante si aucune mesure de la maîtrise de l énergie (MDE) n est prise à court terme car les contraintes de revenu seront progressivement relâchées à mesure que les ménages s enrichiront. 3 Méthodologie Une approche quantitative est employée pour identifier la trajectoire optimale de l évolution de la performance énergétique du parc de logements et le choix du système d offre d énergie à l échelle d une ville. Il s agit de modéliser les conséquences énergétique, environnementale et économique afin de trouver le(s) choix pertinent(s) permettant de minimiser le coût social. Le modèle sélectionné (LEAP) dans l analyse de la ville est de type bottom-up, adapté pour simuler les scénarios des politiques de MDE mises en place. Nous simulerons à la fois la puissance de charge ainsi que la consommation d énergie finale et primaire en fonction des hypothèses sur la performance du bâti et sur le système énergétique. Les coûts suivants sont pris en compte dans le calcul du modèle. coût de l amélioration du rendement énergétique, y compris le coût des matériaux de construction efficace, l enveloppe d isolation, de ventilation, mesures spécifiques du système de régulation, etc. coût des sources d énergie (charbon, gaz naturel, pétrole, électricité), le prix du marché est utilisé comme le proxy du coût social (shadow price) des ressources naturelles, le benchmark price des combustibles est retenu comme la référence du coût coût du capital de l installation de nouvelle puissance de la production de chaleur et d électricité pour répondre à la demande croissante) coûts fixe et variable des O&M coût des externalités de l environnement Dans le modèle, nous déterminons deux catégories de facteurs influençant la demande énergétique, par conséquent les résultats économiques du système : 1. critères socioéconomiques population, taux d urbanisation, revenu (représenté par le PIB par tête), surface moyenne par habitant, taille de ménage, taux de pénétration des équipements électroménagers et d appareils électriques. 2. critères techniques & physiques caractéristique thermique de l enveloppe (représentée par la U-value), température chauffée à l intérieur du bâtiment, période de chauffage, le rendement de production et de distribution, iii

10 performance énergétique de l ensemble du système de fourniture de l énergie, application de nouvelles technologies avancées (e.g. CCS 3 ). Certaines variables sont interdépendantes telles que le niveau de confort et le revenu de ménage. De fait, les facteurs se décomposent en variables exogènes, explicitées directement selon nos hypothèses, et variables endogènes, calculées par le modèle en fonction de l input des variables exogènes. Nous établissions les interactions des variables par une série d équations. 4 Structure de la thèse La thèse se constitue en deux parties principales. Dans la première partie, j exposerai d abord la motivation de la recherche ainsi que la méthodologie employée. Ensuite, je présenterai les différentes trajectoires du développement de la performance énergétique des bâtiments et des technologies d offre d énergie (chauffage individuel, chaudière, usine de chaleur fonctionnant au charbon, énergie renouvelables etc) et les conséquences économiques et environnementales dans la ville de Tianjin en basant sur l approche de modélisation. Dans la deuxième partie, j aborderai l aspect institutionnel de l organisation des marchés énergétique et immobilier dans les deux villes, l analyse se focalise sur les jeux d acteurs du marché. Une revue générale des théories économiques sur les institutions, incitations et le choix social sera effectuée pour constituer le cadre d analyse. Par la suite, en combinant les résultats de la modélisation et de l analyse institutionnelle, je présenterai les résultats de la thèse et formulerai des recommandations d instruments politiques et économiques. Ces outils seront conçus pour inciter les acteurs à mieux prendre en compte les enjeux de la maîtrise de l énergie du bâtiment neuf et les choix technologiques de l offre de l énergie afin d anticiper la nécessaire transition vers une économie décarbonée. 5 Résumé des chapitres Le chapitre 1 explique la motivation de la recherche et la problématique de recherche et présente également la structure de la thèse et ses composants. La première partie de ce chapitre se consacre à la description du panorama de la consommation d énergie et les implications d émissions de CO 2 dans les villes chinoises. Il explique la raison pour laquelle nous devrons insister sur l importance de la prise en compte immédiate de l efficacité énergétique dans le bâtiment dans un contexte d urbanisation sans précédent en Chine. Une vue d ensemble de l économie de l efficacité énergétique ainsi que les barrières techniques et institutionnelles à la mise en œuvre des politiques 3 carbon caputre and storage iv

11 de maîtrise de l énergie dans les secteurs résidentiel et tertiaire sont présentées dans la deuxième partie de ce chapitre. Le chapitre 2 commence par un bref descriptif de la littérature présentant différents modèles consacrés à l analyse prospective de la demande d énergie à moyen et long terme, i.e. les différents scénarios de la demande d énergie dans le secteur du bâtiment résultant des politiques de la MDE. L analyse des scénarios élaborés dans les études précédentes montrent que la consommation d énergie dans les bâtiments en Chine pourrait être réduite de millions de tonnes d équivalent pétrole (Mtep) en 2030 par rapport au business as usual(bau), ce qui signifie que millions de tonnes d émissions de CO 2 pourraient être évitées par la mise en œuvre des politiques énergétiques appropriées dans un cadre institutionnel adapté. L essentiel des économies d énergie réside dans le chauffage urbain au nord de la Chine. Pour cela, l amélioration de la performance thermique du bâtiment ainsi que la qualité de production et de distribution de chaleur devront jouer un rôle majeur dans la maîtrise de la demande énergétqiue et des émissions de CO 2. Par la suite, le chapitre explore les implications sociales, économiques et environnementales et les limites des études de modélisation. En examinant les hypothèses et les méthodes utilisées dans la littérature existante, nous montrons que les cadres de modélisation dans la littérature existante n ont pas abordé directement la question fondamentale de nos recherches et insistons sur la nécessité de trouver la réponse pertinente. Nous concluons à la fin du chapitre que l analyse prospective de la demande énergétique et des émissions de CO 2 dans le secteur du bâtiment est nécessaire pour répondre à notre question fondamentale et expliquons pourquoi le processus de modélisation est basée sur deux échelles différentes : analyse d un quartier type et de l ensemble de la ville. Le chapitre 3 présente la méthodologie et le cadre de modélisation permettant de remédier aux limites dees travaux précédents relatifs au choix optimal de la performance énergétique du bâtiment, mentionnés dans le chapitre 2. Nous décrirons la philosophie de la construction du modèle et les choix des scénarios dans la seconde moitié de ce chapitre, la question sur les taux d actualisation sera également abordée. Le chapitre 4 présente les résultats de la modélisation à l échelle d un nouveau quartier d habitation où 70% du bâti est d utilité résidentielle et 30% des bâtiments sont conçus à des fins commerciales. L étude du quartier est basée sur plusieurs modules dans lesquels les différents portefeuilles de technologies (performance du bâti, système d approvisionnement en chaleur) sont testées afin de comparer les coûts et les avantages de différents niveaux de la construction conformément aux normes d efficacité du bâtiment résidentiel dans une nouvelle zone d aménagement de la ville de Tianjin. Il s agit d une évaluation de la décision d investissement prise lors du développement d une nouvelle zone d aménagement où l ensemble des logements sont construits en même temps. Nous évaluons les exigences de la performance thermique de différentes stratégies afin d identifier les v

12 normes optimales pour une période de 20 ans. Le résultat montre que la réglementation thermique actuelle en Chine ne permet pas d atteindre le niveau optimal (coût social minimisé) du point de vue social, on observe que la norme la plus exigeante d aujourd hui (équivalente à celle de la Suède) génère un coût global moins élevé que la réglementation, lorsque les couts des externalités ( cout d émissions de CO 2 ) ne sont pas pris en compte). Le calcul montre également que quelque soit la prise en compte ou non du coût des externalités (émissions de SO 2 ; CO 2 ), la construction des bâtiments conformément aven une performance énergétique équivalente aux exigences dans la norme française ( RT 2005) combinée avec la cogénération fonctionnant au charbon à l échelle du quartier permettrait d atteindre l optimum pour la période , tandis que l équivalent de la norme suédoise serait préférable lorsque le prix du carbone est explicite et suffisamment élevé. La politique dite fuel switch préconisant la substitution massive du charbon par le gaz naturel dans la production d énergie en ignorant la performance énergétique du bâti se révèle être un choix non pertinent car le coût serait extrêmement élevé. Le bilan carbone serait cependent nettement supérieur aux options charbon les meilleures. Le chapitre 5 poursuit le cheminement des travaux du chapitre 4 en introduisant la dynamique du parc. L objectif central est de comparer les différentes stratégies d investissement dans maîtrise de la demande et les technologies d offre afin d identifier les options optimales. L enjeu capital pour l autorité publique est d établir le pont entre la décision d investissement d aujourd hui et la capacité de transformer les bâtiments en infrastructures de basse intensité énergétique et faibles émissions de carbone à l avenir. Il s agit d un arbitrage d investissement à différents horizons de temps, puisque une grande partie du parc existant peu performant construit avant 2005 devra être réhabilité et que l infrastructure du système d offre d énergie (e.g. chaudières au charbon) devra être renouvelée à l horizon Ce sera donc l occasion de de faire des choix d investissement tant du côté de l offre que celui de la demande.en matière d offre d énergie, soit la ville pourra opter pour le fuel-switching en substituant massivement le gaz au charbon dans les chaudières ; soit elle pourra introduire les low-carbon technologies (CCS entre autres) progressivement en maintenant la structure dominante du charbon. Or ces nouvelles orientations d investissement dans les technologies d offre requiert nécessairement la capacité de financement qui, à leur tour, dépendent directement de la qualité de la performance énergétique du parc que l on construit dès aujourd hui jusqu en L amélioration de l efficacité énergétique du bâtiment va générer des rentes financières grâce à la réduction des coûts d exploitation du système tout au long de la période. Les décideurs politiques pourront transformer les rentes en capacité d investissement dans de nouvelles technologies d offre à partir de dans un contexte institutionnel adapté. Il s agit donc de comparer les différents modèles d investissement à la fois dans la demande et dans l offre. Les coûts et bénéfices séquentiels seront illustrés comme résultats de modélisation afin de savoir vi

13 comment l autorité locale doit arbitrer les décisions d investissement dans les différents temps sous contraintes des ressources économiques limitées. Ce chapitre modélise les conséquences énergétique, environnementale et économique des stratégies envisagées (traduites en scénarios dans le modèle) avec les résultats chroniques (profil annuel) résultats annuels et cumulés pour expliciter leurs coûts et avantages respectifs. Contrairement au chapitre 4 dans lequel un parc statique (construction neuve ) est pris en compte, le chapitre 5 intègre également le parc existant dans le calcul total, autrement dit, nous modélisons la dynamique de l ensemble du parc du bâtiment (construction neuve, démolition, réaffectation,réhabilitation etc.). Nous simulerons une dizaine de scénarios selon le niveau d exigence des normes des bâtiments et les différentes technologies du système de fourniture énergétique. Par ailleurs, une variante de non réhabilitation du parc existant en 2005 sera aussi simulée dans chaque scénario pour comparer les coûts actualisés. Les options de l offre d énergie considérées dans ce chapitre couvrent presque toutes les technologies disponibles de la production de chaleur et d électricité, de manière plus complète plus complète que dans le chapitre 4. Dans les scénarios sous contrainte carbone, le prix du carbone sera introduit pour prendre en compte les coûts environnementaux. Les résultats de l analyse sont assez similaires à ceux trouvés dans le chapitre précédent, les exigences équivalentes à la norme suédoise seraient le choix optimal dans la plupart des cas étant donné les technologies d offre d énergie. Les scénarios fuel switch et la mise en œuvre généralisée du CCS sont des choix extrêmement coûteux pour la société, il sera d autant plus difficile d adopter ces technologies que les bâtiments construits sont peu performants et induisent des coûts de fonctionnement élevés. La décision d investissement dans la demande et l offre énergétique doit être prudente afin de minimiser le risque de lock-in de long terme. L exigence du bâtiment low-carbon (ultra performant énergétiquement) serait souhaitable dans les scénarios où le coût des émissions de CO 2 est très élevé. Les chapitres 6 et 7 constituent la deuxième partie de la thèse et cherchent à élaborer des instruments économiques et politiques pour faciliter la convergence vers la trajectoire optimale telle que définie dans la première partie. Le chapitre 6 porte sur l analyse institutionnelle du marché énergétique et de l immobilier dans la ville de Tianjin et Shanghai. Nous aborderons les aspects suivants : l organisation et le fonctionnement du marché immobilier et les critères déterminants des composants des prix des logements ; les prix de l énergie ; les jeux d acteurs dans un système complexe liant énergie, aménagement et bâtiment. La première partie du chapitre 7 est consacrée à l étude des théories économiques de l institution et des incitations. Dans la seconde partie du chapitre,nous essayerons d élaborer des instruments politiques pour surmonter les barrières institutionnelles et techniques à la mise en œuvre des mesures vii

14 de la MDE dans le secteur résidentiel, tel que les mécanismes applicables qui relient la performance énergétique du bâtiment avec le marché du carbone international. Nous analyserons les conditions de mise en œuvre du Mécanisme du Développement Propre (MDP) dans le cadre du protocole Kyoto pour la MDE du bâtiment. D autre part, nous suggérerons que les promoteurs et constructeurs puissent être incités à mieux prendre en compte la qualité de la performance énergétique du bâtiment par le biais du tarif foncier et de la réglementation spécifique de l usage du sol destiné à la construction de logements. L une des recommandations principales repose sur la flexibilité de l allocation du coefficient d occupation du sol (COS) en fonction de la l efficacité énergétique globale de la construction. Le coût d abatement de CO 2 dans les projects d amélioration de la performance énergétique du bâtiment serait de l ordre de 16 US$ par tonne CO 2. Le programme immobilier de construction neuve pourra bénéficier d un COS spécifique suivant l échelon de la performance énergétique spécifique du bâti, tout en dépendant du système intégral d approvisionnement d énergie en amont. Nous décrirons comment tenir compte des intérêts de chaque acteur ce processus ( le fournisseur d énergie, le promoteur, le consommateur et le gouvernement). Pourtant, la mise en place de ces mécanismes semblerait nécessiter un changement fondamental du processus administratif de développement de la ville. Les résultats de calcul montrent que l agumentation du tarif de chauffage de 15-20% 4 serait indispensable pour accompagner les instruments proposés sans quoi ni le promoteur ni la compangie de chauffage aura l intérêt d investir dans la maîtrise de l énergie dans le bâtiment. De ce point de vue, la restructuration et la réforme institutionnelle du marché de l énergie et de l immobilier seront indispensables pour pouvoir atteinte les objectifs de l optimalit e telle que définie dans la thèse. Le chapitre 8 conclut la thèse. Il reprend les grandes lignes des résultats des analyses quantitatives et institutionnelles dans l optique de la réalisation des trajectoires optimales de la MDE dans les bâtiments en Chine. Les limites de cette recherche ainsi que la perspective de travaux futurs seront finalement présentées. 4 En effet, cette fourchette d agumentation du tarif permet aux consommateurs d être indifférents vis-à-vis de la facture de l énergie. viii

15 Abstract More than one billion square meters of housing should be built in Chinese cities by At the same time, demand for energy services of Chinese households is very likely to increase as a result of continually improved living standards. Space heating already accounts for almost 40% of energy consumption in the residential sector in China. Thus the energy performance of buildings in Chinese cities represents a major challenge for ensuring energy supply security and combating climate change in the next decades. Several regulations relating to the requirement of the thermal performance of housing entered into force in China successively since the 1990s, the long term consequences of failure in enforcement and implementation have been examined from both energy security and climate protection perspectives.nevertheless, few of studies in literature have addressed the issue from the perspective of economic investment decision. None of previous studies have studied the extent to which the current decision on more or less efficient standards in the large-scale urban infrastructure like buildings will have ultimately impact on the financing capacity in transforming the society toward low-carbon energy supply and consumption model, and the role the energy efficiency in buildings will play in enabling the public authority to harness the benefits resulting from reduced operation costs in early stage to facilitating the investment in new technology research and development and deployment in the future. The thesis seeks to answer two fundamental questions : 1. Is there an optimal development path to buildings energy performance standards in the context of extremely rapid urbanisation in China? 2. If so, what are political and economic instruments to put in place to limit growth in energy demand and CO 2 emissions in this sector by taking the economic and institutional characteristics into account? Based on a modelling approach, we compare a variety of strategies to manage energy demand in buildings and their economic costs in a Chinese city by Our quantitative analysis in the first part of thesis shows that the adoption of current Chinese BEE standards not only fails to achieve an optimal level from societal point of view, but would also be the most costly among the technical options available today even without taking into account any cost of environmental externalities. Inclusion of carbon price will certainly favour the high-efficiency construction technology. More importantly, the citylevel long-term modelling results show that failing in implementation of building energy efficiency today will result in tremendous difficulty in transforming the whole infrastructure under climate and economic constraints. Financing the new generation of low-carbon supply technologies such as renewable heating and carbon capture and storage require taking into account the buildings thermal quality without any delays, otherwise the whole urban infrastructure would be locked in low efficiency and high operation costs dilemma for several decades because both retrofitting and alternative energy supply in this case would be extremely costly and difficult to undergo. ix

16 Therefore we strongly recommend that efficiency issue must be attached serious attention and the current thermal regulations should be strengthened significantly and quickly to avoid irreversible carbon lock-in deadlock in the next two decades. Indeed, financial shortage appears not to be the unsurmountable barriers to upgrading the current efficiency standards based on our modelling results, instead the institutional aspect may be the main obstacle to the no-lose strategy that allows benefits creation and redistribution. Several economic and policy instruments are analysed in the second part to accompany the actions of buildings performance amelioration with removal of institutional barriers. We develop three main models to accompany the learning of high-efficiency construction technology and processing industry : 1). establishment of a carbon financing system via the integration of the Clean Development Mechanism of the Kyoto Protocol into the construction sector ; 2). flexibility of land use regulations on property developing and city zoning ; 3). creation of economic incentives to facilitate third-financing of energy efficiency in buildings, including the involvement of municipal heat companies. In this regard, district heating pricing reform must be carried out accordingly. x

17 Remerciements Je tiens à remercier vivement mon directeur de thèse, Monsieur le Professeur Pierre-Noël GI- RAUD, pour avoir accepté de diriger ce travail de recherche. Ses conseils et critiques avisés, son expérience et sa rigueur scientifique m ont guidé tout au long de ce travail. J aimerais également remercier Monsieur Jean-Charles HOURCADE, Directeur de Recherche au CNRS, qui m a fait l honneur d exercer la fonction de président du jury. J exprime mes remerciements à Monsieur Mindjid MAIZIA qui a bien voulu accepter d être le rapporteur de ce travail. Mes remerciements vont également à Monsieur Jérôme ADNOT, Directeur de Recherche au Centre Énergétique et Procédé de l École des Mines de Paris, pour son encouragement et ses conseils précieux pour mon travail, qui m a fait aussi l honneur d être membre du jury. Je remercie tout particulièrement Monsieur Michel COLOMBIER pour son encadrement de ce travail doctoral et pour toutes les heures qu il m a consacrées. Au cours de ces années, sa grande disponibilité, son enthousiasme sur le sujet et ses précieux conseils m ont permis de travailler dans les meilleures conditions. Je souhaiterais exprimer ma gratitude à Madame Carine BARBIER, j aimerais lui dire à quel point j ai apprécié son encouragement et son soutien affectif sans faille ainsi que sa grande disponibilité pour la relecture des documents que je lui ai adressés tout au long de cette période. Mes remerciements s adressent également à mes collègues de l Iddri pour leur accueil, support, aide et amitié. Je remercie l Ademe qui a financé cette thèse en m accordant une bourse de recherche. Enfin je ne saurais oublier mes parents, ce travail n aurait jamais vu le jour sans leur soutien inconditionnel et encouragement pendant ces années de thèse. xi

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19 Table of Contents Chapter 1 Introduction Motivation Economics of building energy efficiency Cross review of previous scenarios analysis Drivers of increase in energy demand in buildings Foundation of BEE Barriers to building energy efficiency in Chinese context The fundamental question and structure of thesis Structure of thesis 24 Chapter 2 Lessons from the long term scenarios analyses China s construction dynamics and energy demand in building Mitigating CO 2 emissions from building sector Review of previous scenario analyses of energy demand in building sector Lessons from scenario and contribution of the research Conclusion of the chapter 43 Chapter 3 Methodology Framework of analysis Assessment of energy models Description of LEAP 54 Chapter 4 Economic analysis of BEE in a new residential area Introduction and summary The current status of mandatory codes for BEE Methodology General buildings typologies and characteristics Parametres of BEE improvement portfolios Costs Economic benefit of implementing BEE Benefit of CHP deployment Results and discussions Chapter conclusions 91 Chapter 5 Modelling the long term trajectories in Tianjin City Introduction and summary Economic theory of optimal BEE trajectory

20 5.3 Criterion of social optimum and boundary of costs Determining variables of buildings energy consumption Key variables Description of Scenarios Energy supply system Estimation of cost Result of simulations Model calibration of reference scenario Commercial electricity consumption by energy use Primary energy demand and emissions SYS2 primary energy supply and emission Results of alternative scenarios Alternative scenarios of primary supply Cost implications of scenarios Cost scenarios with carbon constraints (Inclusion of CO 2 emission costs) Decision on optimal BEE choice in SYS2 energy supply system System 3 energy supply scenario Conclusion of the chapter 253 Chapter 6 Institutional analysis of energy planning and property market organisation Introduction Institutional analysis of property market in Tianjin Institutional aspect of district heating supply in Tianjin District pricing and reform perspective Institutions in the property and energy efficiency Institutional barriers to full implementation of BEE standards 301 Chapter 7 Policy instruments design Summary Policy instruments for BEE Review of policy and economic instruments for BEE Proposition of instruments Policy assessment Conclusion 354 Chapter 8 Conclusion