The concept of the implementation of environmental regulations in the long-run model of the Polish power generation system

Państwa, których energetyka bazuje na jednostkach wykorzystujących węgiel kamienny i brunatny do produkcji energii, stoją przed wyzwaniem dostosowania swojego sektora energetycznego do wymagań środowiskowych stawianych i uchwalanych na szczeblu Unii Europejskiej. Badanie wpływu tych regulacji na przyszły kształt i funkcjonowanie sektora wytwarzania energii elektrycznej jest zadaniem złożonym i wymaga zastosowania właściwych metod i narzędzi. Powszechnie stosuje się w tym celu metodykę matematycznego modelowania systemów, dzięki której możliwe jest zbudowanie odpowiedniego narzędzia (modelu). Problemem jest przełożenie zapisów i instrumentów wdrożonych wraz z przyjęciem poszczególnych regulacji środowiskowych na odpowiednie równania w modelu długoterminowym, tak by prawidłowo odzwierciedlić ich sens. Celem artykułu jest zaproponowanie koncepcji implementacji regulacji środowiskowych w długoterminowym modelu sektora wytwarzania energii elektrycznej. Aby to zrealizować zidentyfikowano i scharakteryzowano najistotniejsze regulacje środowiskowe oddziałujące na sektor wytwórczy w kontekście jego długoterminowego funkcjonowania i rozwoju, tj. dyrektywę w sprawie ustanowienia systemu handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych (tzw. dyrektywa EU ETS), dyrektywę w sprawie emisji przemysłowych (tzw. dyrektywa IED), dyrektywę w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych (tzw. dyrektywa OZE) oraz dyrektywę w sprawie efektywności energetycznej. Następnie, dla każdej z wymienionych regulacji przedstawiono sposób implementacji (ceny uprawnień do emisji CO2, wskaźniki emisji zanieczyszczeń, minimalny udział OZE, redukcja zapotrzebowania na moc itd.) w modelu matematycznym.Countries in which the power generation system is mainly coal-based, either fueled with hard or brown coal, currently face the challenge of adapting their energy sector to the environmental requirements set by European Union. Studying the impact of the European regulations on the future structure and operation of the power generation sector is a complex and daunting task that requires the application of suitable methods and tools. A commonly used approach for this purpose is mathematical system modelling and the construction of a mathematical models. In this regard, the challenge lies in finding the appropriate method for transposing directives and long-term environmental regulations into specific mathematical equations. Thus, the main aim of this paper is to propose a concept for the implementation of environmental regulations in a long-run mathematical model of the power generation sector. In order to accomplish this task, major environmental regulations that could influence this sector, in a long-term perspective, are identified and characterized. These regulations are: directive establishing a scheme for greenhouse gas emission allowance trading within the Community (EU ETS), directive on industrial emissions (integrated pollution prevention and control) (IED), directive on the promotion of the use of energy from renewable sources and directive on energy efficiency. Finally, this paper presents a concept for the implementation in a mathematical model of each one of these regulations, including emission allowances prices, pollutants emission factors, minimum share of renewable energy sources, power generation demand reduction

Selected implications of market failure – example from the energy sector

W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia związane z pojęciem efektywności alokacyjnej i jej roli w podejmowaniu optymalnych decyzji ekonomicznych. Skupiono uwagę na ekonomicznych skutkach zawodności rynku w sytuacji występowania efektów zewnętrznych – zarówno negatywnych, jak i pozytywnych. Scharakteryzowano je od strony teoretycznej, ilustrując konsekwencje ekonomiczne takiej sytuacji dla producentów (nadwyżka producentów), konsumentów (nadwyżka konsumentów) i otoczenia (koszty i korzyoeci zewnętrzne). Wskazano, że aby rynek dostarczał efektywny społecznie poziom produkcji, należy wprowadzić prawidłowo oszacowane subsydia dla producentów – w przypadku pozytywnych efektów zewnętrznych, albo podatek korygujący – w przypadku negatywnych efektów zewnętrznych. Ponadto, podano reguły decyzyjne, które są stosowane w analizie kosztów i korzyści – technice wspomagającej proces decyzyjny, podejmowany zarówno przez podmioty prywatne, jak i władzę publiczną. Wskazano szczególne przypadki ich stosowania w celu osiągnięcia efektywności alokacyjnej. Odstępstwem od ich stosowania jest realizacja postulatu osiągnięcia efektywności kosztowej, co jednak nie gwarantuje, że dany projekt, program lub polityka jest społecznie optymalna i pożądana. Te teoretyczne konsekwencje zawodności rynku znalazły swoje odbicie w przedstawionych obliczeniach modelowych dotyczących rozwoju krajowej energetyki. Podstawą analityczną wyników jest matematyczny model równowagi cząstkowej. Do oszacowania wielkości kosztów i korzyści społecznych wykorzystano zmiany nadwyżek konsumentów i producentów. Udowodniono, że zastosowanie kryterium maksymalizacji dobrobytu prywatnego może prowadzić do rozwiązań nieoptymalnych społecznie. Internalizacja właściwie oszacowanych kosztów zewnętrznych, czyli włączenie ich do kryterium decyzyjnego w sektorze energetycznym, może znacząco zwiększyć poziom osiąganego dobrobytu społecznego.This paper presents selected aspects of the effective allocation of resources, and examines the optimal decision making processes involved. The analysis focuses on the economic consequences of market failure within the context of external effects – both negative and positive. These consequences are described by illustrating theoretical economic implications for the producers (producer surplus), consumers (consumer surplus), and the environment (external costs and benefits). It is recommended that in order to achieve an effective level of production, either subsidies – properly assessed – to producers (in the case of positive externalities) or a correcting tax (in the case of negative externalities) should be imposed. In addition, the paper provides decision rules that are used in a costs-benefit analysis – a decision support tool for the processes undertaken by both private and public entities. Specific examples are described of the application of these rules in order to achieve allocation efficiency. An exception to their application concerns an aim to achieve cost efficiency, this however does not ensure that a particular project, program, or policy is socially efficient/optimal or desirable. These theoretical implications of a market’s failure are depicted by a model analyzing the national power sector development. Consumer and producer surpluses were the basis for estimating social costs and benefits. The paper proves that the use of the private welfare criterion may imply socially inefficient solutions. Internalization of correctly estimated external costs (in the sense that they are included in the decision-making criteria in the energy sector) has the potential to significantly increase the level of social welfare

Ocena tendencji współczesnej ewolucji wybranego fragmentu koryta dolnego Bugu na podstawie materiałów kartograficznych i teledetekcyjnych

W artykule przedstawiono ocenę tendencji zmian morfologii strefy korytowej Bugu na odcinku między 12. a 22. km rzeki (Dolina Dolnego Bugu). Analizę wykonano w środowisku GIS na podstawie porównania materiałów kartograficznych i teledetekcyjnych z okresu od 1891 do 2013 r. Poprzez morfologię strefy korytowej rozumiano przebieg koryta (jego układ w planie) oraz układ wypełnionych wodą form – głównie zanikających koryt bocznych, rynien erozyjnych przepływów wezbraniowych oraz starorzeczy w proksymalnej części równi zalewowej.Paper contains an analysis of trends in morphology changes through the Bug section between 12 and 22 km of its course (within the valley of the lower Bug). Performed in GIS environment analysis was based on maps and remote sensing materials that cover the period of time from 1891 to 2013. The channel morphology is defined here as the channel course (its planform) with a system of filled with water depressions (side arms, erosional pathways of overbank flow and oxbow lakes) located in proximal floodplain

Channel evolution trends of the selected section of the Bug River middle reach based on the archival maps and remote sensing material

W artykule przedstawiono ocenę tendencji zmian morfologii strefy korytowej Bugu na odcinku między 12. a 22. km rzeki (Dolina Dolnego Bugu). Analizę wykonano w środowisku GIS na podstawie porównania materiałów kartograficznych i teledetekcyjnych z okresu od 1891 do 2013 r. Poprzez morfologię strefy korytowej rozumiano przebieg koryta (jego układ w planie) oraz układ wypełnionych wodą form – głównie zanikających koryt bocznych, rynien erozyjnych przepływów wezbraniowych oraz starorzeczy w proksymalnej części równi zalewowej.Paper contains an analysis of trends in morphology changes through the Bug section between 12 and 22 km of its course (within the valley of the lower Bug). Performed in GIS environment analysis was based on maps and remote sensing materials that cover the period of time from 1891 to 2013. The channel morphology is defined here as the channel course (its planform) with a system of filled with water depressions (side arms, erosional pathways of overbank flow and oxbow lakes) located in proximal floodplain

Selected problems of implementation of demand for power in mathematical models of power systems

W artykule przeanalizowano wybrane problemy implementacji zapotrzebowania na moc w matematycznych modelach systemów elektroenergetycznych. Złożoność problemu determinowana jest przez konieczność ujęcia wielu czynników, wśród których wymienić można: horyzont czasowy modelu, dostępność danych źródłowych oraz cel budowy modelu. Przeanalizowano dwa podstawowe podejścia, tzn. zastosowanie (i) krzywej obciążeń (która bazuje na agregacji danych godzinowych dla wybranego kwartału lub miesiąca) oraz (ii) krzywej trwania obciążeń (bazującej na uszeregowaniu obciążeń od największego do najmniejszego i wygenerowaniu krzywej schodkowej). Ponadto przedstawiono kwestię przyjmowania założeń, dotyczących uwzględnienia zapotrzebowania na moc w zależności od horyzontu czasowego modelu.The paper presents selected problems of the implementation of demand for power in the mathematical models of energy systems. It is usually necessary to incorporate several conditions related to the time-scale for which the analysis is planned to be carried out, data availability and the aim of the development of a model. These determine the complexity of the issue. The paper analyses two base approaches, namely: (i) application of the load curve (which is based on the aggregated hourly data for selected quarter or month) and (ii) application of the load duration curve (which is based on the ordered load values and generation of the stepwise curve). Furthermore, selected issues linked with assumptions related to the time-scale of a study carried out with an employment of the developed model were studied

Environmental regulations in the energy sector and demand for the hard coal

Wdrażanie regulacji środowiskowych dotyczących sektora energetycznego w krajach członkowskich Unii Europejskiej wpływa pośrednio na krajowy sektor górnictwa węgla kamiennego. Wprowadzenie pakietu klimatyczno-energetycznego oraz jego kontynuacja zapowiedziana na lata 2021–2030 są potwierdzeniem utrzymania polityki dekarbonizacyjnej prowadzonej przez Komisję Europejską. Już dotychczas wprowadzone regulacje, obowiązujące do 2020 r., znacząco oddziałują na pozycję węgla kamiennego na rynku paliw przeznaczonych do produkcji energii elektrycznej. Perspektywa dalszego rozszerzenia działania tych regulacji jest niewątpliwie istotnym zagrożeniem dla krajowego sektora górnictwa węgla kamiennego i brunatnego. W artykule dokonano przeglądu zarówno przepisów obowiązujących na poziomie unijnym, jak i regulacji krajowych. Zidentyfikowano najistotniejsze zapisy, które mogą w znaczący sposób wpłynąć na redukcję zapotrzebowania na węgiel kamienny, zwłaszcza w sektorze elektroenergetycznym. Podjęto również próbę ilościowej oceny ich wpływu na sytuację sektora górnictwa węgla kamiennego pod kątem szacunków zmian zapotrzebowania na węgiel kamienny w okresie do 2020 roku. Analizy przeprowadzono dla czterech wybranych obszarów regulacji. W pierwszym kroku wyznaczono wielkość produkcji energii elektrycznej, która w przypadku realizacji zobowiązań unijnych nie zostanie wyprodukowana ze źródeł konwencjonalnych (głównie węglowych), w wyniku działania wybranych regulacji. Następnie oszacowano wielkość redukcji zapotrzebowania na węgiel kamienny do produkcji energii elektrycznej. Wyniki analiz wskazują, że zmniejszenie produkcji energii elektrycznej z elektrowni węglowych może sięgnąć nawet 19 TWh, co będzie skutkowało zmniejszeniem zapotrzebowania na węgiel kamienny o 6,6–9,6 mln Mg.The implementation of environmental regulations concerning the energy sector in the European Union Member States direct influences the Polish hard coal mining sector. Both, the current climate-energy package, and the announced prolongation to the 2021–2030 period are a clear indication of the continuation of the decarbonisation policy of the European Commission. The existing regulations, valid until 2020, already significantly influence the role of hard coal in the energy market. Expanding these regulations is an inevitable threat for the domestic hard and brown coal sectors. This paper reviews regulations established at the European Union level as well as domestic legislation. We identify the substantial legal requirements that might significantly influence the reduction of demand for hard coal, particularly in the power generation sector. We endeavor to quantitatively assess the impact of these regulations on the demand for hard coal from the power generation sector until 2020. The analyses are carried out for four selected legal requirements. Firstly, we calculate the amount of electricity generation that will not be produced from conventional fuels (mostly from hard coal) in the case of fulfilling the Member States’ obligations. Secondly, the reduction in demand for hard coal supplies to the power generation sector is estimated. The paper concludes that the level of reduction in hard coal-based power generation may reach up to 19 TWh, which would result in a 6.6–9.6 Mt decrease in coal consumption by the power generation sector

Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie identyfikacji chaszczy patentowych

Recent empirical research has provided compelling evidence that the proliferation of intellectual property rights (IP) and the fragmentation of patent rights among different patent holders have created barriers to innovation and impediments to the commercialization of scientific discoveries. Legal and economic scholars have suggested that due to the rising number of patent applications, the limited resources in patent offices around the world and the lack of sufficient time to prior art search, examiners have failed to conduct thorough patent examination processes. Moreover, researchers have linked the growing number of overlapping intellectual property rights to the tragedy of the anticommons and to the concept of patent thickets. Multiple studies have been performed in order to develop measures that could verify the existence of patent thickets and to better understand the social and economic impact of fragmentary patent owners. When it comes to the energy sector, the problem of patent thickets is now even more important. As the technological innovation in this sector increases and the energy-related patenting continues to grow, it has been argued that the issue of patent thickets may have a direct impact on investment decisions and the long-run development of this sector. This paper presents an overview of literature on the definition of a patent thicket and summarizes some of the possible factors causing thickets to arise. Additionally, it discusses the recent developments in patent thicket measures and patent thicket identification methods.Wyniki prowadzonych w ostatnim czasie badań empirycznych wskazują, że rozprzestrzenianie praw własności intelektualnej (Intellectual Property – IP) oraz fragmentacja praw patentowych wśród różnych posiadaczy patentów stwarzają bariery dla innowacji oraz powodują utrudnienia w komercjalizacji odkryć naukowych. Prawnicy i ekonomiści zasugerowali, że ze względu na rosnącą liczbę zgłoszeń patentowych, ograniczone zasoby w urzędach patentowych na całym świecie oraz brak wystarczającego czasu na uzupełnienie aktualnego stanu wiedzy w danej dziedzinie, osoby odpowiedzialne za ich weryfikację nie były w stanie przeprowadzić szczegółowych badań patentowych. Ponadto wyniki przeprowadzonych badań wskazują na powiązanie rosnącej liczby nakładających się praw własności intelektualnej do tzw. tragedii prywatnego zawłaszczenia i koncepcji chaszczy patentowych. Przeprowadzono wiele badań w celu opracowania narzędzi i miar, które mogłyby zweryfikować występowanie chaszczy patentowych oraz lepiej zrozumieć społeczny i ekonomiczny wpływ właścicieli fragmentarycznych praw patentowych. Problem chaszczy patentowych jest istotny dla sektora energetycznego, ponieważ staje się on coraz bardziej innowacyjny. W konsekwencji kwestia chaszczy patentowych może w znacznym stopniu wpłynąć na jego długoterminowy rozwój. Niniejszy artykuł przedstawia przegląd literatury dotyczącej pojęcia chaszczy patentowych oraz omawia wybrane czynniki powodujące wzrost udziału chaszczy patentowych. Ponadto w artykule omówiono najnowsze osiągnięcia w odniesieniu do mierników chaszczy patentowych oraz metod ich identyfikacji

Decomposition of sulphur dioxide emissions reduction in Polish power plants, 1995-2008

Celem niniejszego artykułu jest określenie jakie czynniki wpływają na zmianę emisji końcowej SO2 w elektrowniach w latach 1995-2008. Aby to osiągnąć utworzono model dekompozycyjny, wyszczególniający wielkości kształtujące emisję. Model zakłada zależność między czynnikami: procesowym, paliwowym, sprawności oraz popytu. Dzięki przedstawionym metodom możliwe było określenie efektów pochodzących od wymienionych czynników. Uzyskane wyniki wskazują, iż największy wpływ na zmianę emisji końcowej SO2 miały dwa pierwsze efekty: procesowy i paliwowy. Natomiast efekt sprawności oraz popytu nie wpłynął znacząco na wynik końcowy. Dwie z trzech zastosowanych metod dają porównywalne wyniki, zaś metoda dekompozycji niedoskonałej charakteryzuje się nieco zawyżonymi wartościami.The purpose of the paper was to identify quantitatively factors influencing reduction of sulphur dioxide emission in Polish power stations between 1995 and 2008. A decomposition model was built and analyses dependences between the following factors: process - reduction due to desulphurization units; fuel - result of fuel switch or use of better quality fuel; efficiency - improvements of electricity production technologies; and demand - effect of electricity consumption variations. Various methods of effects evaluation were applied. Results of the study prove that the biggest influence on final emission of SO2 had process and fuel effects. Two out of three applied methods gave similar results, while method which does not perform perfect decomposition had residual

Marginal costs and pricing issues for fuel and power industries: selected problems

Artykuł porusza problemy związane z rolą kosztów krańcowych w kształtowaniu cen przez przedsiębiorstwa sektorów górniczych i energetycznych. Rozróżnia się koszty krótko- i długoterminowe, które powinny służyć do ustalania cen. Koszty długoterminowe są dla analizowanych sektorów ważniejsze ze względu na poziom nakładów inwestycyjnych oraz długi okres zwrotu inwestycji. Artykuł w pierwszej części przybliża metody obliczania tych kosztów i dyskutuje możliwości ich szacowania na podstawie badań statystycznych - ekonometrycznych. Oszacowanie to bazuje na długookresowej analizie kosztów, uwzględniającej wszystkie nakłady ponoszone na funkcjonowanie, rozwój i utrzymanie mocy produkcyjnych przedsiębiorstwa. Metody statystyczne, polegające na tworzeniu krzywych kosztów na podstawie danych historycznych, choć dość powszechnie stosowane, mogą dać fałszywe wyniki wynikające przede wszystkim z nieliniowości krzywej kosztów i w konsekwencji błędnej interpretacji wyników. Koszty krańcowe - według teorii ekonomii - są podstawa do ustalania cen produktów. W związku z tym każde przedsiębiorstwo powinno być świadome ich poziomu. Te wskazówki teoretyczne nie są jednak potwierdzane praktyką, a przedsiębiorstwa ustalają ceny na zasadzie powiększania kosztów średnich o oczekiwany zysk. Oba te poglądy nie uzyskały jednak wystarczającego potwierdzenia, a zasady ustalania cen komplikują się wobec złożoności rynków paliw i energii elektrycznej. W artykule wskazano na czynniki determinujące złożoność formowania cen na bazie teorii ekonomii i obserwacji rynków. Przede wszystkim, zarówno dla paliw takich jak węgiel kamienny, jak i energii elektrycznej funkcjonuje wiele rynków, o różnych strukturach, a zatem i zasadach ustalania cen równowagi rynkowej. Teoria ekonomii wnosi tu pewne wskazówki, co przyczynia się do zmniejszenia stopnia niepewności. Artykuł jest dyskusją wybranych uwarunkowań procesów ustalania cen, natomiast nie wskazuje schematów ich ustalania, ponieważ złożoność i dynamika zmian na rynkach nie pozwala na zastosowanie nawet najbardziej rozbudowanych algorytmów.This paper deals with the role of marginal costs in the determination of prices in the mining and power generation industries. A distinction is made between short-term and long-term costs, which should be used accordingly to establish differentiated prices. The paper analyzes long-term costs for selected industries, as these are more important due to the level of investment and the long time it takes to realize a return on investments. The first part the article analyses the methods for calculating these costs and possibilities for their estimation based on statistical-econometric estimation. The marginal cost estimate is based on long-term analysis taking into account all expenditures incurred for the operation, development, and maintenance of the capacity of the companies. Though quite commonly used, statistical methods, estimating cost curves on the basis of historical data, may give false results arising primarily from the nonlinearities of the costs curve and consequently erroneously interpreted results. Marginal costs, according to economic theory, are the basis for determining the level of the prices of products; therefore, each company should be aware of their level. These theoretical guidelines, however, are not confirmed by practice. Many entrepreneurs markup their prices, i.e. fixing them on the basis of the average cost increased by expected profit. Both of these views, however, are not significantly acknowledged, and pricing rules are complicated by the complexity of the fuel and electricity markets. The paper indicates these factors as determined by the complexity of the formation of prices both on the basis of economic theory as well as observation of the real markets. First of all, for fuels – such as coal – and electric energy there are many markets with different structures and thus the pricing policy of market clearing. Economic theories propose some solutions which help to reduce the degree of uncertainty. This paper is essentially a review of selected pricing issues; however, it may not indicate the relevant algorithms. The complexity and the dynamics of change in markets do not permit the use of even the most sophisticated algorithms