The relevance of wholesale electricity market places: the Nordic case. ESRI WP631, July 2019

Electricity wholesale markets are undergoing rapid transformation due to the increasing share of distributed and variable renewable energy sources (vRES) penetrating the market. The increasing shares of stochastic wind generation bring along greater deviations between the real time power generation and the day-ahead forecasts of power supply. It is therefore reasonable to assume that trading activity is shifting more from the traditionally dominant day-ahead market into the intra-day and regulating power markets. This is because predicting vRES power generation closer to the actual delivery is more reliable and because power generators are motivated to avoid high imbalance costs. We study price spreads between day-ahead, intra-day and regulating power markets in three Nordic countries (Denmark, Sweden and Finland) during 2013-2017. We estimate vector autoregressive (VAR) models to study the interrelationships between the price spreads and the effects of wind forecast and demand forecast errors, and other exogenous variables, such as transmission congestions, and hydrological conditions, on price spreads in different Nord Pool bidding areas. We use the variation in the shares of wind power between bidding areas to analyse the impacts of increased shares of wind power on different market places. We find that wind forecast errors do affect price spreads in areas with large shares of wind power generation. Moreover, demand forecast errors have an impact on almost all price spreads, except in areas with relatively low consumption. Our results indicate that increasing shares of wind power are, indeed, changing the relevance of different market places. Markets closer to real time are playing more important role than in the past

Essays on auction mechanisms and information in regulating pollution

Environmental regulation often has to be designed using asymmetric and incomplete information. Polluting firms, for instance, are normally privately better informed than the regulator with regard to the costs of reducing their emissions. However, even regulated firms may not have accurate information about their own abatement costs. The regulator is eager to know this private information in order to implement the most efficient environmental policy given the information at hand. In this thesis, I study, among other things, how auction mechanisms can be used to incentivize firms to reveal their private information to the regulator. One of the central questions in pollution control theory is whether a price instrument like an emission tax or a quantity instrument like tradeable permits is better in environmental or climate policy. In climate policy, emissions trading programs have been more popular both in Europe and the U.S. Also, auctions and in particular uniform price auction formats have been used as an initial allocation method in many trading programs. In the first two essays of this thesis, I study two-stage mechanisms for controlling pollution. In the first stage, the regulator conducts a generalized multi-unit Vickrey auction in order to allocate emission permits to firms. More importantly, the auction mechanism aims to collect private information from regulated firms. In the second stage, the regulator implements a range of environmental policy instruments, in the light of the information from the auction. In the first essay, the regulator uses either a constant price regulation or a program of tradeable permits with a fixed supply of permits. I show that firms have less incentive to bid sincerely in an auction when using a tax instrument compared to emissions trading. In the second essay, the regulator implements a tradeable permits program in the second stage, where the permit supply is elastic in price. Moreover, the permit market suffers some frictions, which increase the costs of trading. I derive incentive compatibility conditions for firms to bid sincerely in the first-stage auction given the regulation in the second stage and the various information structures. In the third essay, I compare the Vickrey and uniform price auction formats in allocations of emission allowances without an allowance resale market. Firms may collude and thus coordinate their bidding behavior in auctions. The Vickrey auction is efficient but the revenues decrease the more firms collude. However, the efficiency and revenues of uniform price auctions depend heavily on the coalition game and the structure of the market.Ympäristöpolitiikan ohjauskeinot on usein suunniteltava ilman täydellistä tietämystä päästöjen vähentämisen kustannuksista tai hyödyistä. Vaikka saastuttavien yritysten käsitys mahdollisista päästövähennysteknologioistaan voi olla epävarmaa, saattaa yrityksillä olla viranomaista parempi ymmärrys niiden kustannuksista. Viranomainen haluaisi saada yritysten tiedon käyttöönsä suunnitellakseen ohjauskeinot paremmin. Tässä väitöskirjassa tutkin muun muassa, miten huutokauppamekanismeja voidaan hyödyntää yritysten palkitsemiseksi, jotta ne paljastaisivat totuudenmukaisesti tietämyksensä viranomaiselle. Yksi keskeisimmistä ympäristökontrollin teoriaan liittyvistä kysymyksistä on perinteisesti ollut, tulisiko saastuttamista ohjata hintainstrumentilla kuten veroilla vai määräinstrumentilla kuten kaupattavilla päästöoikeuksilla. Ilmastopolitiikassa päästöoikeuksien kauppaohjelmat ovat olleet suositumpia niin Euroopassa kuin Yhdysvalloissa. Huutokauppaa on sovellettu monessa kauppaohjelmassa päästöoikeuksien alkujakomenetelmänä. Väitöskirjan kahdessa ensimmäisessä esseessä tutkin kaksivaiheista ympäristöohjausta. Ensimmäisessä vaiheessa viranomainen huutokauppaa päästöoikeuksia saastuttaville yrityksille hyödyntäen Vickrey huutokauppaa. Huutokauppamekanismin avulla viranomainen oppii yritysten puhdistuskustannuksista. Ohjausmekanismin toisessa vaiheessa viranomainen asettaa yrityksille erilaisia ympäristöpolitiikan ohjauskeinoja hyödyntäen oppimaansa. Ensimmäisessä esseessä viranomainen valitsee joko kiinteän hintaohjauksen tai päästöoikeuksien kaupan, jossa markkinoille jaettavien päästöoikeuksien määrä on kiinteä. Osoitan, että yritysten halukkuus paljastaa tietonsa totuudenmukaisesti huutokaupassa on rajoittuneempaa, kun käytössä on vero-ohjaus, kuin jos varsinaiseksi ohjauskeinoksi valitaan päästökauppa. Toisessa esseessä viranomainen valitsee toisen vaiheen ohjauskeinoksi päästöoikeuksien kaupan, jossa päästöoikeuksien tarjonta on joustava hinnan suhteen. Lisäksi päästöoikeusmarkkinoiden toimintaan liittyy kaupankäynnin kustannuksia lisäävää kitkaa. Johdan ehdot tietorakenteelle, jolloin yritykset paljastavat tietonsa totuudenmukaisesti huutokaupassa. Kolmannessa esseessä vertailen Vickrey huutokauppaa ja mm. EU:n päästökaupassa sovellettua yhtenäishinnoittelun huutokauppaa, kun yritykset eivät voi käydä kauppaa päästöoikeuksien jälkimarkkinoilla. Yritykset voivat kuitenkin koordinoida käyttäytymistään päästöoikeuksien huutokaupassa. Vickrey huutokauppa jakaa päästöoikeudet tehokkaasti, mutta huutokaupan tuotot alenevat yritysten koordinoidessa käyttäytymistään. Yhtenäishinnoittelun huutokaupan tulokset ovat riippuvaisia markkinarakenteesta ja koalitionmuodostuksen luonteesta

Suomen vihreä innovointi ollut laskussa

Suomi on ollut asukaslukuun suhteutettuna yksi maailman eniten innovoivia maita. Suomen T&K-panostukset ovat kuitenkin laskeneet viimeisen kymmenen vuoden aikana. Samalla kokonaispatentointi ja yllättäen myös ympäristöteknologioiden patentointi on laskenut. Ilmastonmuutoksen hillintään tähtäävissä teknologioissa Suomi on historiallisesti patentoinut paljon erityisesti bioenergiaan liittyviin teknologioihin. Suomi on perinteisesti patentoinut paljon myös elektroniikka- ja tietoliikenneteknologioissa. Tätä osaamista on mahdollista hyödyntää myös muuttuvilla energiamarkkinoilla. Paras tieto teknologisen kehityksen mahdollisuuksista on kuitenkin yrityksillä itsellään. Ensi sijassa on pidettävä huoli, että tutkimukselle ja kehitykselle otolliset yhteiskunnan rakenteet ja rahoitus ovat kunnossa.nonPeerReviewe

Environmental policy, green innovation and market developments

This report explores the implementation of various R&D subsidies and other environmental policy instruments among the OECD countries from 1990-2015 and the relations of these policies to green innovation aimed at reducing greenhouse gas emissions. Here, green innovation is measured as patented ideas of the following technology categories: i) reductions of greenhouse gas emissions related to energy generation, transmission or distribution; ii) climate change mitigation technologies related to buildings and iii) climate change mitigation technologies for the production or processing of goods. After 2005, there was clear growth in green innovation and an expansion of markets for energy from renewable sources. The development paths of the countries differ due to the different production structures and policies adopted. Our empirical analysis suggests that the adoption of white certificate schemes promoting end-user energy savings has facilitated the generation of green innovation. The data provide further support for the positive relationship between the stringency of fossil fuel taxation and green innovation. The literature further suggests that carbon pricing and R&D subsidies are complementary policies. R&D subsidies play a substantial role in the early stages of the transition towards clean technologies. For mature technologies, the certificate system may serve as a cost-efficient means to fulfill renewable energy obligations. Renewable energy policies also tend to be more effective in countries with liberalized energy markets. Competition and policy actions that lower entry barriers enhance green innovation.This publication is part of the Government Plan for Analysis, Assessment and Research (tietokayttoon.fi). The content is the responsibility of the authors and does not necessarily represent the views of the Government

The impact of energy tax refunds on manufacturing firm performance: evidence from Finland’s 2011 energy tax reform

Finland’s 2011 energy tax reform increased excise taxes on energy. The tax increase raised concerns about competitiveness of the manufacturing sector, and in the beginning of 2012 a pre-existing tax exemption to manufacturing was extended to a larger set of firms. The extension increased the number of firms eligible for energy tax refunds from about ten to over 140. At the same time, the tax refunds increased from just under EUR 10 million to over EUR 200 million. This study evaluates the effects of the energy tax refunds on the economic and environmental performance of the manufacturing firms that became tax exempt in 2011-2012. We compare detailed information on the newly exempt and non-exempt plants’ economic outcomes and energy use to estimate the impact of the energy tax exemption on plants’ economic performance and energy efficiency. In the period 2012-2016 the refunds were on average 1 percent of the total expenses of the firms that have been refund recipients since 2011-2012. Comparison of exempt and non-exempt plants’ energy intensities, if measured by the ratio of electricity use to total expenses, suggests that the energy tax refund does not sort out particularly energy intensive manufacturing. That is, plants can have similar energy intensities but receive different tax treatment. The results on the impact of the energy tax refund on the economic performance of manufacturing plants are most compatible with no important effect on revenue, value added, wages, employees or total energy use, and a negative impact on gross output and energy efficiency.This publication is part of the Government Plan for Analysis, Assessment and Research (tietokayttoon.fi). The content is the responsibility of the authors and does not necessarily represent the views of the Government

'Sticky' policies : three country cases on long-term commitment and rooting of RE policy goals

Denmark, Germany, and Finland are countries that have emerged as technology leaders in key renewable energy fields—wind energy, solar power, and bioenergy. In this article, we dig into the policy trajectories of these countries and concentrate particularly on a phenomenon that is common for them all—the long-term commitment to promoting particular renewable energy (RE) technologies. Analyzing commitment, its causes and its consequences, can be considered important, as earlier findings show that long-term, consistent policy signals are a key for policy success. In this article, we point out that this ‘sticking’ to a RE technology has emerged and manifested in multiple ways in the case countries. Examples include relying on existing cultural capacities when navigating energy policy direction, strategically promoting scaling of technology markets to root new energy practices in society and developing energy policies as an extension of existing socio-technical structures. In order to understand these dynamics in more depth, we utilize literature on policy robustness and resilience. While all the case countries, Denmark, Germany, and Finland, have generated robust RE policy goals, Finland has failed to foster resilience simultaneously. We conclude that analysing stickiness of policy elements can be fruitful when seeking to understand and design transformative policies. Further, it can be taken as a complementary analytical perspective in the policy mix studies

Enhancing climate change mitigation ambition after Paris : Messages from economic literature

The Paris Agreement starts a new era in global climate policy. The agreement includes a landmark target of limiting global warming to well below 2°C degrees. Since the initial contributions of the Parties do not fulfill that target, additional ways and mechanisms to increase climate change mitigation ambition are required. Increased cooperation and decreased costs of mitigation that result from enhanced policy can help to achieve the current contributions and also increase the ambition of future targets. The objective of this report is to bridge the realities of the UNFCCC negotiations and theoretical academic understanding of increasing the climate change mitigation ambition. Especially we focus on the fields of environmental economics and international environmental agreements. We have analyzed the possibilities which the Paris Agreement opens up for increasing the ambition of climate change mitigation in the form of (1) cyclical improvements, (2) market mechanisms, (3) technology transfer and information sharing, and (4) low-carbon investments and finance to increase the ambition of climate mitigation. We find that the implementation of the Paris Agreement requires increased multilevel cooperation between Parties. Also, the Parties’ climate change mitigation targets and actions should be clearly formulated and comparable. In order for the global ambition enhancements to be measurable, a trustworthy review process is necessary. In addition, new international market and non-market mechanisms are needed. We also find that for their role to be optimal, UNFCCC’s key means of implementation require strengthening. The Green Climate Fund could play an active role in enhancing the maturity and market growth of low-carbon investment instruments. The Climate Technology Centre and Network could help to advance the Parties’ technology cooperation as well as technology transfer to developing countries. The Paris Agreement itself is a significant step towards more ambitious global climate policy. However, the implementation of the agreement will define how well its objectives are met. Upcoming negotiations can help to shape future climate policy design towards a positive cycle of increasing climate change mitigation ambition

Vuoden 2011 energiaverouudistuksen arviointia

Suomen energiaverotusta uudistettiin vuoden 2011 alusta. Energiahyödykkeiden verotus kiristyi ja lämmitys- ja liikennepolttoaineiden verotus pohjautui enemmän poltosta aiheutuviin hiilidioksidipäästöihin. Vuoden 2012 alusta muutettiin lisäksi energiaintensiivisen teollisuuden veronpalautusjärjestelmää niin, että palautusten ja niitä saavien yritysten määrä nousu merkittävästi. Tässä tutkimuksessa analysoidaan: 1) energiaveron palautusjärjestelmää ja sen muutosta vuonna 2012 verrattuna sille asetettuihin tavoitteisiin ja 2) liikennepolttoaineiden verotuksen muutoksia vuonna 2011 ja sen vaikutuksia. Energiaverojen palautusjärjestelmää tarkastellaan kansainvälisen tutkimuskirjallisuuden perusteella ja suomalaisten yritystason mikrotietokantojen avulla. Analyysien pohjalta energiaverojen palautusjärjestelmä ei saavuta sille asetettua tavoitetta yritysten kansainvälisen kilpailukyvyn tukemisesta merkittävästi. Lisäksi kyseisen järjestelmän havaitaan häiritsevän merkitsevästi sekä toimialojen välistä että niiden sisäistä kilpailua ja suosivan erityisesti jo markkinoilla olevia hyvin suuria yrityksiä. Liikenteen polttoaineiden osalta tarkastellaan polttoaineverojen läpimenoa kuluttajahintoihin vuoden 2011 energiaverouudistuksen yhteydessä. Vuoden 2012 alussa dieselin valmistevero nousi yhteensä 10,55 senttiä/litra ja bensiinin valmistevero 2,34 senttiä/litra. Veromuutoksen vaikutusta kuluttajahintoihin estimoidaan käyttäen yksityiskohtaisia huoltoasematason hintatietoja. Tutkimuksessa estimoidaan dieselin veromuutoksen vaikutus dieselin hintaan hyödyntäen epäsymmetrisiä muutoksia dieselin ja bensiinin veroasteissa. Tulosten mukaan noin 70 % dieselin veronkorotuksesta meni läpi kuluttajahintoihin. Aineisto indikoi myös, että huoltoasemat ovat nostaneet hintoja jo kaksi kuukautta ennen vuoden 2012 alussa tapahtunutta veromuutosta, mahdollisesti vastauksena veronkorotukseen varautuvien kuluttajien ennakoiviin ostoihin