Stockholm Environment Institute

• Reliant la science et la politique - un institut de recherche indépendant et à but non lucratif axé sur le développement durable
• Plus de 250 personnes dans le monde : siège en Suède, centres aux États-Unis, au Kenya, en Colombie, en Grande-Bretagne, en Thaïlande et en Estonie
• Principaux domaines de recherche : atténuation et adaptation dans le domaine climatique, énergie, pollution atmosphérique, ressources en eau, finance climatique, économie de l’environnement
• Engagement en faveur de l’inclusion des parties prenantes, du développement des capacités et de la transparence

Un avenir durable pour tous

Introduction �au LEAP

Qu‘est-ce que le LEAP ?

• Un outil logiciel pour la modélisation quantitative de :
• Systèmes énergétiques
• Émissions de polluants provenant de sources énergétiques et non énergétiques
• Coûts et avantages
• Effets sur la santé
• Indicateurs de développement durable
• Externalités connexes
• Créé par le SEI pour soutenir le développement durable
• Informer la prise de décision
• Permettre aux parties prenantes de réaliser leurs propres analyses
• Bien adapté à la planification à moyen et long terme
• Facilite la gestion et la documentation des données, la communication avec les parties prenantes

LEAP n‘est pas un modèle :

c‘est un outil pour créer des modèles

Caractéristiques principales

• Portée étendue, structures de données flexibles
• Capable de fournir des résultats dans des environnements pauvres en données
• Prise en charge de plusieurs méthodologies de modélisation
• Méthodes de modélisation sélectionnées par l‘utilisateur et intégrées dans un cadre de comptabilisation (énergie, émissions, coûts, ressources naturelles)
• Basé sur des scénarios : pour différentes politiques, hypothèses, questions analytiques
• Interface utilisateur graphique, visualisations puissantes
• Convient à la modélisation à différentes échelles : nationale, infranationale, régionale et mondiale
• Bibliothèques de données par défaut : unités, polluants, combustibles, facteurs d‘émission
• Pas de temps flexibles (annuel par défaut)
• Intégration avec Microsoft Office
• Largement utilisé pour la planification énergétique, les communications nationales, les stratégies de développement à faible émission, les plans d‘action contre la pollution atmosphérique

Chronologie du LEAP

1980 : Modèle d‘ordinateur central pour le projet Kenya Fuelwood

1985 : Version PC. Études en Afrique, en Asie et en Amérique latine

1992 : calculs des émissions de GES

modélisation des émissions

1994 : Version chinoise

1997 : évaluations de l‘atténuation des émissions de GES

2000 : Version Windows

2006 : API permettant des liens vers d‘autres modèles

2011 : Modélisation de l‘optimisation à moindre coût

2012 : "L‘énergie pour un programme de développement partagé" : modèle énergétique mondial

2013 : Analyse du nexus eau-énergie-alimentation : lien avec l‘outil de planification de l‘eau WEAP

2015 : LEAP-IBC pour l‘analyse des impacts de la pollution atmosphérique

2016 : Nouvelles capacités de visualisation des résultats

2020 : Modélisation avancée de l‘optimisation, cartographie des résultats, évaluation de la pollution de l‘air intérieur

Quatre décennies de développement et de mise en œuvre

Nombre d‘utilisateurs du LEAP au fil du temps

Utilisateurs par région

Types d‘utilisateurs

2021 : Analyses net zéro

Émissions de GES

études

Distribution

• Nom d‘utilisateur et mot de passe requis pour activer pleinement le logiciel. Disponible après avoir rempli un contrat de licence
• Coût de la licence
• Gratuit pour tous les étudiants
• Gratuit pour les institutions à but non lucratif, universitaires et gouvernementales des pays à faible revenu et à revenu intermédiaire inférieur (dont le Maroc)
• Coût nominal pour les utilisateurs sans but lucratif, universitaires et gouvernementaux dans les pays à revenu intermédiaire supérieur
• Licence à coût complet pour tous les autres utilisateurs
• Demande de licence en ligne simple et rapide
• Assistance technique est disponible sur le site web de LEAP ou sur leap@sei.org

Accès via le site web LEAP : https://leap.sei.org/

Conditions préalables

• Application Windows
• Windows 7 ou plus récent
• Non supporté sur Mac, Linux et Unix
• Au moins 4 Go de RAM
• Au moins 1 Go d‘espace disque libre
• Droits d‘administrateur pour l‘installation

Structure d‘une analyse LEAP représentative

Entrées typiques...

• Données et projections démographiques et macroéconomiques
• Bilans énergétiques, enquêtes et audits
• Inventaires des émissions de GES
• Données d‘activité
• Facteurs d‘émission
• Totaux d‘émissions
• Rapports des gestionnaires du réseau électrique
• Données sur les stocks, les ventes et les performances des équipements
• Réserves et potentiels de ressources naturelles
• Plans et politiques
• Climat
• Énergie
• Pollution de l‘air
• Coûts
• Capital, fonctionnement et entretien des équipements
• Carburant et autres consommables
• Mise en œuvre de la politique

... et résultats clés

• Offre et demande d’énergie
• Production nationale/locale
• Importations et exportations
• Émissions polluantes – directes et indirectes
• Coûts sociaux
• Réels et actualisés
• Scénarios de base et scénarios politiques
• Bilans énergétiques et diagrammes de Sankey
• Capacités, stocks et utilisation des équipements
• Exploitation des ressources naturelles
• Impacts de la pollution atmosphérique
• Analyses de décomposition
• Courbes des coûts marginaux de réduction des émissions (MACC)
• Autres indicateurs définis par l‘utilisateur

Horizon temporel

• Le LEAP est conçu comme un outil de modélisation à moyen et long terme
• La plupart de ses calculs sont effectués sur une base annuelle
• L‘horizon de modélisation peut s‘étendre sur un nombre illimité d‘années, mais la plupart des études utilisent une période de prévision de 20 à 50 ans
• La demande et l‘offre d‘énergie pour certains combustibles/secteurs (par exemple, l‘électricité) peuvent être calculées avec un niveau de détail temporel plus fin
• Les années sont divisées en « tranches temporelles » définies par l‘utilisateur et représentant des saisons, des types de jours et des heures de la journée
• La demande est déterminée par tranche temporelle, et l‘offre est répartie par tranche temporelle pour répondre à la demande
• Les tranches temporelles peuvent être facilement reconfigurées pour explorer les impacts de la résolution temporelle sur les résultats

Interface utilisateur LEAP : vues

La vue Analysis est l‘endroit où l’on saisit ou visualise les données d‘entrée et où l’on construit un modèle et des scénarios

Dans la vue Results, on examine les résultats des scénarios sous forme de graphiques et de tableaux.

La vue Energy Balance permet de visualiser les résultats énergétiques calculés sous forme de tableaux de bilan énergétique et de diagrammes de Sankey spécialement formatés

La vue Summaries permet de créer des rapports tabulaires personnalisés, notamment des rapports de synthèse coûts-avantages, des MACC et des analyses de décomposition

La vue Overviews est utilisée pour regrouper les graphiques « favoris » créés précédemment dans la vue Results

La vue Technology Database fournit des données par défaut sur les caractéristiques techniques, les coûts et les impacts environnementaux de diverses technologies énergétiques disponibles au niveau international et dans des régions particulières

La vue Notes est un simple outil de traitement de texte avec lequel on peut entrer de la documentation et des références pour différentes parties d’un modèle

Interface utilisateur

​

�

​

Vue Analysis :

conception et construction de modèles

Interface utilisateur

​

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Vue Results :

visualisation et analyse des résultats

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L‘arborescence

• Définit la structure d‘un modèle – organise les données d‘entrée et les résultats
• Composé de branches ; chaque branche contient des variables dépendant du contexte
• Le LEAP définit les branches de premier niveau en fonction de la portée du modèle ; les autres branches sont généralement déterminées par l‘utilisateur
• Prise en charge des interactions standard de l‘interface utilisateur graphique : copier et coller, cliquer et glisser

Types de branches de l’arborescence

Catégories : utilisées principalement pour l‘organisation d’autres branches

Technologies : loci de consommation d‘énergie finale et processus de transformation de l‘énergie

Hypothèses clés : variables indépendantes définies par l‘utilisateur (démographiques, macroéconomiques, etc.)

Combustibles (vecteurs énergétiques)

Effets : impacts environnementaux (par exemple, émissions)

Méthodes de modélisation : deux niveaux

• Les calculs de comptabilité physique de base sont traités en interne dans le LEAP (par exemple, énergie, stocks d‘équipements, ressources naturelles, coûts, polluants)
• Les utilisateurs peuvent spécifier des calculs (de la modélisation) supplémentaire par le biais d‘expressions LEAP et d‘autres options

Expressions

• Similaires aux formules dans les tableurs
• Utilisées pour spécifier les valeurs des variables
• Toutes les expressions définissent une série chronologique de valeurs : il peut s‘agir d‘une constante pour toutes les années (une simple expression numérique) ou d‘une formule qui donne des résultats différents pour chaque année
• Peuvent utiliser de nombreuses fonctions intégrées et se référer aux valeurs d‘autres variables
• Peuvent être lié à des feuilles de calcul Excel
• Peuvent être hérité de plusieurs scénarios et régions

Expressions : quelques exemples

• Numéro simple
• Une valeur constante dans toutes les années du scénario
• Formule simple
• Exemple : « 0.1 * 5970 »
• Calcul d‘une valeur constante dans toutes les années du scénario
• Taux de croissance
• Exemple : «  Growth(3,2%) »
• Calcul de la croissance exponentielle dans le temps
• Interpolation
• Exemple : « Interp(2000, 40, 2010, 65, 2020, 80) »
• Effectue une interpolation linéaire entre des valeurs
• Fonction d‘étape
• Exemple : « Step(2000, 300, 2005, 500, 2020, 700) »
• Calcule des changements discrets dans des années particulières
• GrowthAs
• Exemple : « GrowthAs(Revenu,élasticité) »
• Fait croître une variable au même rythme qu‘une autre variable, sous réserve d‘une élasticité

Expressions : comment les modifier

Dans la vue Analysis...

• Tapez pour modifier directement une expression
• Utilisez le générateur d‘expressions pour créer une expression en faisant glisser et en déposant des fonctions et des variables
• Choisissez le Function Wizard pour obtenir de l‘aide dans la sélection d‘une fonction intégrée
• Utilisez le Time Series Wizard pour saisir les fonctions et les données des séries temporelles (Interp, Step, etc.)
• Il existe également plusieurs façons d‘importer et d‘exporter des données depuis/vers Excel

Analyse de scénarios

L‘avenir est inconnu...

...mais on peut l‘explorer en utilisant des scénarios

Scénario : Un narrative cohérent sur le plan interne et physiquement plausible qui décrit un état possible du monde. Les scénarios sont représentés dans le LEAP par des entrées exogènes (données et hypothèses), des méthodes de calcul et des résultats produits à partir de ces entrées et méthodes.

• Le LEAP reconnaît deux types de scénarios
• Current Accounts – données historiques
• Projections futures – ligne de base, politiques, mesures d‘atténuation, etc.

Héritage des scénarios

Un scénario peut hériter des expressions et des données de plusieurs autres scénarios

Rapport sur les scénarios

• Le LEAP offre des fonctionnalités puissantes pour analyser et comparer les résultats des scénarios
• Différences entre les scénarios
• Montants évités dans un scénario
• Scénarios comme séries dans les graphiques et les tableaux

Glossaire LEAP

Le LEAP n‘est pas…

• Un modèle de dynamique de système
• Un modèle d‘équilibre général
• Un modèle macroéconomique
• Un modèle basé sur les agents
• Un modèle de coût de production du système électrique
• Un modèle de fiabilité du réseau du système électrique (flux de courant alternatif)

Modéliser la demande énergétique avec le LEAP

Structure d‘une analyse LEAP représentative

Vue d’ensemble: modélisation de la demande

• Le LEAP prend en charge la modélisation de toute la consommation d‘énergie et des coûts et émissions associés dans le système représenté
• Demandes finales d‘énergie dans la branche Demand (objet de cette présentation et du premier exercice)
• Demandes énergétiques intermédiaires dans la branche Transformation (côté offre du modèle)
• Flexibilité importante dans la représentation des demandes énergétiques finales dans le modèle
• Niveau de désagrégation
• Spécification des technologies (équipements ou appareils consommateurs d‘énergie)
• Méthodes de projection

Activation de la modélisation de la demande

Désagrégation : ascendante / en fonction des utilisations finales

• Comptabilisation détaillée des secteurs, sous-secteurs, utilisations finales et appareils qui consomment de l‘énergie

​

Désagrégation : descendante

• Une approche plus agrégée souvent avec une consommation d‘énergie ventilée uniquement par secteur et par combustible
• La consommation future est prévue à l‘aide de simples tendances historiques ou de relations économétriques agrégées (PIB, prix du carburant, etc.)
• Repose généralement sur de bonnes données chronologiques historiques

Désagrégation : hybride / découplée

• Prévisions du scénario de référence sont basées sur une approche descendante
• Mesures politiques modélisées de façon ascendante dans des scénarios alternatifs
• Dans le LEAP, les mesures politiques sont saisies en tant que « tranches » négatives de consommation : soustraites de la consommation d‘énergie de référence dans chaque secteur

Spécification des technologies

• La consommation d‘énergie finale dans le LEAP se produit dans des branches spéciales appelées « technologies »
• Quatre types de technologies sont disponibles
• Technologie à intensité énergétique
• LEAP fournit des variables de niveau d‘activité et d‘intensité énergétique pour la technologie
• Le produit de l‘activité et de l‘intensité énergétique est la consommation d‘énergie
• Technologie avec énergie totale
• LEAP fournit une variable d‘énergie totale pour la technologie - sa valeur est la consommation d‘énergie
• Technologie de transport
• LEAP fournit plusieurs variables pour la modélisation de la rotation des stocks de véhicules – stock de départ, ventes, distance moyenne parcourue, économie de carburant, etc.
• La consommation d‘énergie est basée sur le nombre et l‘âge des véhicules, la distance parcourue et l‘économie de carburant
• Autre technologie
• LEAP fournit plusieurs variables pour la modélisation de la rotation des stocks d‘autres appareils (hors véhicule) – stock de départ, ventes, consommation d‘énergie par appareil, etc.
• La consommation d‘énergie est basée sur le nombre d‘appareils et la consommation d‘énergie par appareil

Spécification des technologies

• Une variante de la modélisation Technologie à intensité énergétique permet de spécifier l‘intensité et l‘activité énergétiques pour une catégorie contenant des technologies plutôt que pour les technologies elles-mêmes => Catégorie avec intensité énergétique
• La demande d‘énergie est ensuite calculée au niveau de la catégorie en tant qu‘activité x intensité énergétique
• Les technologies de la catégorie répondent aux parts de la demande au niveau de la catégorie – en utilisant la variable Fuel Share
• Cette approche permet également de prendre en charge la modélisation de la demande d‘énergie utile

Énergie finale vs énergie utile

• L‘énergie finale est l‘énergie utilisée par les appareils des consommateurs finaux
• L‘énergie utile est l‘énergie disponible après les conversions énergétiques par ces appareils – c‘est-à-dire l‘énergie fournie à l‘utilisateur final

Exemple – une cuisinière

• Energie finale = gaz consommé (J)
• Énergie utile = chaleur transmise aux aliments (J)

Méthodes de projection

• Au sein d‘une structure de branches donnée – avec un niveau sélectionné de désagrégation et de spécification technologique – diverses méthodes peuvent être utilisées pour projeter les changements de la demande
• Les choix typiques incluent :
• Analyse des activités
• Modélisation économétrique
• Modélisation du choix du consommateur
• Les expressions peuvent lier des variables (et des variables utilisateur personnalisées peuvent être ajoutées), permettant une grande variété de formules de projection

Analyse des activités

• Méthode de projection la plus utilisée dans les modèles LEAP
• Définit la demande d‘énergie comme le produit de l‘activité et de l‘intensité énergétique (consommation d‘énergie par unité d‘activité)
• Peut être utilisée pour calculer la demande d‘énergie finale ou la demande d‘énergie utile
• Activée par les technologies et les catégories à intensité énergétique
• Si la branche Demand est désagrégée, LEAP fournit des variables de niveau d‘activité à chaque niveau de l‘arborescence => l‘activité au bas de l‘arborescence est le produit des niveaux d‘activité dans la hiérarchie

​

Exemple d‘analyse des activités

Consommation d‘énergie =

8 millions de foyers

x 30% urbain

x 100% électrifié

x 100% avec éclairage

x 100% avec la technologie existante

x 400 kWh/an

= 960 GWh/an

Méthodes de projection : points globaux

• Les méthodes peuvent être mélangées dans la branche Demand
• Certaines structures de branche et certaines spécifications technologiques se prêtent à des méthodes de projection particulières
• Exemple : désagrégation ascendante avec technologies à intensité énergétique => analyse des activités
• Cependant, cette correspondance n‘est pas rigide – d‘autres méthodes peuvent être introduites
• Exemple : méthodes économétriques utilisées pour projeter le niveau d‘activité et l‘intensité énergétique pour les technologies à intensité énergétique
• L‘analyse de scénarios consiste à décrire comment chaque variable de l‘arborescence change au fil du temps

Expressions et données de séries chronologiques

Une expression en LEAP définit une valeur pour une branche,

variable et région pour chaque année d‘un scénario

• 100 => valeur constante toutes les années
• Interp(2010, 0, 2040, 100) => interpolation linéaire entre des points spécifiés
• Step(2010, 0, 2020, 25, 2040, 100) => interpolation pas à pas entre des points spécifiés
• Data(2020, 25, 2040, 100) => points spécifiés uniquement (0 dans toutes les autres années)

Pourcentages en LEAP

• Unité LEAP pour des pourcentages exclusifs : Share
• Doit totaliser 100 % dans les succursales voisines
• Unité LEAP pour les pourcentages non exclusifs : Saturation
• N‘a pas besoin d‘additionner à 100 % dans les succursales voisines

Exercice 1 : Introduction au LEAP

Exercice 1

https://www.youtube.com/watch?v=cW87lWDABgc

Vidéo d’accompagnement sur YouTube

LEAP Formation de Base LT-LEDS Maroc.pdf

Exercice 1

Jour 1

Esquisse de la structure des données

Gardez à l‘esprit :

• Il n‘y a pas une seule réponse
• Laissez-vous guider par les données et les hypothèses
• Aller du général au particulier :
• Secteur > sous-secteur > utilisation finale > technologie/dispositif > carburant

Esquisse – ménages urbains

Secteur

Sous-secteur

Électrification

Utilisation finale

Carburant

Freedonia – structure pour l‘Exercice 1

Enregistrement et partage de modèles

Base de données des modèles installés

…\Documents\LEAP Areas

Un dossier avec plusieurs fichiers par modèle

Open

Save

Fichier .LEAP

Un fichier zippé par modèle

Backup

Install

L‘installation d‘un modèle à partir d‘un fichier .LEAP écrase ce qui se trouve dans la base de données des modèles installés

Attention, vous pouvez perdre du travail !