Inside Into Aalto.fi
Kauppakorkeakoulun julkaisuportaali

Muutos Aalto-yliopiston kauppakorkeakoulun Aalto-sarjojen julkaisujen tallennuksessa vuoden 2014 alusta

Kauppakorkeakoulun Aalto-sarjojen julkaisujen tiedot ja pdf-tiedostot löytyvät nyt Aaltodoc-julkaisuarkistosta
Väitöskirjoja myy ja välittää: Unigrafian kirjamyynti
books@unigrafia.fi, Puh. (09) 7010 2366

eDiss - Kauppakorkeakoulun väitöskirjat


Tekijä:Kauppi, Olli. 
Otsikko:A model of imperfect dynamic competition in the Nordic power market
Sarja:Acta Universitatis oeconomicae Helsingiensis. A, ISSN 1237-556X ; 350.
Sarjan numero:A-350
Vuosi:2009  Väitöspäivä: 2009-08-18
Aine:Kansantaloustiede
Elektroninen väitöskirja: » väitöskirja pdf-muodossa   [2169 KB]
Asiasanat:competition; energiatalous; energy economy; kilpailu; Pohjoismaat; Scandinavia
Kieli:eng
Bibid:447017  |  Saatavuustiedot (Aalto-Finna)
ISBN:978-952-488-340-5
Tiivistelmä (eng):This dissertation presents a framework for testing for market power in storable-good markets. The framework is applied to the Nordic wholesale electricity market, in which the storable commodity is hydroelectricity. The marginal cost of a unit of hydro output arises from the opportunity cost of not being able to sell the unit in the future. Thus, to measure price-cost margins, the economist must evaluate the value of the water at the state of the market where the production decision is made. This value depends on the hydro producers' expectations about the future market conditions. The Nordic power market presents a unique opportunity for testing the nature and degree of market power in storage behavior, because of the availability of precise data on market fundamentals, which determine the expectations about the future value of water.

The thesis first develops a model of socially optimal hydro allocation. This competitive benchmark is modeled as an aggregative single agent stochastic dynamic programming problem, and is solved numerically on the computer. The key inputs of the model are estimated from actual market data. The model can be used to construct distributions of the expected val- ues of the key market outcomes, such as storage levels, prices and outputs. The expected price of electricity is shown to exhibit features that are typical for both exhaustible resources and for storable goods. The results from the benchmark model also suggest that the observed market behavior in 2000-05 was markedly different from the social optimum. This inefficient allocation of the hydro resource is estimated to have lead to a welfare loss of 621 million euros.

To study whether the welfare loss can be attributed to market power, the thesis next develops an explicit model of dynamic imperfect competition. The model maps the primitive distributions to market outcomes as a function of the market structure. Empirical models of dynamic imperfect competition where the product market equilibrium is connected to the dynamics of the state of the market are very scarce in the literature. The model presented here is built upon a dominant firm approach, which greatly facilitates the computation of the model. Apart from the change in the market structure, the model is unchanged from the model of competitive behavior. The computational tractability enables the estimation of the market structure that best explains the observed market behavior.

It is shown that a model, where 30 per cent of total hydro resources is controlled by a single firm, and the rest by competitive producers, provides the best fit with the historical market outcomes. Market power is shown to lead to higher expected storage levels, prices and price risk. However, the expected welfare loss from the estimated level of market power is very small. The estimated, relatively large welfare loss in 2000-05 is shown to have arised from an exceptional in?ow shortage in 2002, which enabled the strategic hydro firms to reduce output profitably. Finally, the thesis studies the possibility that the pattern attributed to market power could also be explained by some mismeasured or unobserved factors. However, the main results are shown to be robust to several reparameterizations of the model of competitive hydro allocation.
Väitöstiedote:
KTM Olli Kaupin kansantaloustieteen aineeseen kuuluva väitöskirja "A Model of Imperfect Dynamic Competition in the Nordic Power Market” tarkastetaan Helsingin kauppakorkeakoulussa tiistaina 18. elokuuta. Väitöskirjan otsikko suomeksi on: ”Malli epätäydellisestä dynaamisesta kilpailusta pohjoismaisella sähkömarkkinalla”.

Tutkimus käsittelee kilpailun tehokkuutta pohjoismaisella sähkön tukkumarkkinalla. Kauppi kehittää väitöskirjassaan tilastomatemaattisen mallin, jolla voidaan kuvata vesivoimavaltaisen sähkömarkkinan toimintaa. Mallin erityispiirre on, että sillä voidaan tutkia kilpailullisen markkinan ohella myös tilanteita, jossa vesivoiman omistus on keskittynyt suurille voimayhtiöille.

Vesivoimaresurssien käyttö tehotonta

Kauppi tarkastelee väitöskirjassaan erityisesti pohjoismaisen markkinan toimintaa vuosina 2000–2005. Tutkimuksen perusteella vesivoiman käyttö ei ollut tarkastelujaksolla kilpailullista, eikä siten yhteiskunnan kannalta tehokasta. Erityisesti tarkastelujakson alkupuolella varastojen taso oli liian alhainen, mikä osaltaan johti runsaasti huomiota herättäneeseen sähköpörssi Nord Poolin hintakriisiin talvella 2002–2003.

Väitöskirjan keskeisen tutkimustuloksen perusteella havaittua markkinakäytöstä voidaan kuvata tarkasti epätäydellisen kilpailun mallilla. Tämä puoltaa näkemystä, jonka mukaan suuret vesivoimatuottajat pystyvät harjoittamaan markkinavoimaa, eli vaikuttamaan markkinahintaan omien voittojensa kasvattamiseksi. Yhteiskunnan kannalta markkinavoima johtaa tehottomuuteen, joka kasvattaa sähköntuotannon kokonaiskustannuksia. Kuuden vuoden tarkastelujakson aikana tämä hyvinvointitappio oli yhteensä noin 620 miljoonaa euroa.

Mahdollisuudet markkinavoiman harjoittamiseen kuitenkin rajalliset

Markkinavoima nostaa sekä keskimääräistä hintatasoa että hintariskiä. Se johtaa lisäksi odotusarvoisesti korkeampiin veden varastointitasoihin, mutta tietyissä olosuhteissa, kuten tarkastelujakson runsasvetisinä alkuvuosina, varastot voivat olla markkinavoimasta johtuen myös liian alhaiset. Tarkastelujakson suuri hyvinvointitappio onkin pitkälti selitettävissä sillä, että syksyn 2002 heikko tulovirtaama salli suurten vesivoimatuottajien hyödyntää heikon varastotilanteen.

Tyypillisessä markkinatilanteessa markkinavoiman hintavaikutukset ja hyvinvointitappio ovat kuitenkin pieniä. Epätäydellinen kilpailu johtaa odotusarvoisesti hieman alle kaksi prosenttia suurempiin sähköntuotannon kokonaiskustannuksiin. Tämän tuloksen valossa voidaan sanoa, että markkina ei ole erityisen herkkä suurten vesivoimatuottajien harjoittamalle markkinavoimalle, kunhan suurin osa vesivoimakapasiteetista toimii kilpailullisesti. Poikkeuksellisissa markkinaolosuhteissa omistuksen keskittyminen voi kuitenkin ilmetä hetkellisinä hintapiikkeinä.
Vastaväittäjät:von der Fehr, Nils
professori
University of Oslo, Norja

Kustos:Liski, Matti
professori