Modeling intertemporal trading and management
of emission permits in greenhouse gas emission
trading systems

Koromilas, Panagiotis; Κορομηλάς, Παναγιώτης

dc.contributor.author	Koromilas, Panagiotis	en
dc.contributor.author	Κορομηλάς, Παναγιώτης	el
dc.date.accessioned	2020-12-17T12:48:33Z
dc.date.available	2020-12-17T12:48:33Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52583
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20281
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Emissions trading	en
dc.subject	Cap-and-Trade Systems	en
dc.subject	Mathematical modeling	en
dc.subject	EU ETS	en
dc.subject	Ανταλλαγή ρύπων	el
dc.subject	Συστήματα ανταλλαγής και εμπορίας ποσοστώσεων	el
dc.subject	Ευρωπαϊκό Σύστημα Εμπορίας Εκπομπών	el
dc.subject	Μαθηματική μοντελοποίηση	el
dc.subject	Θεωρία Παιγνίων	el
dc.subject	Game Theory	en
dc.title	Modeling intertemporal trading and management of emission permits in greenhouse gas emission trading systems	en
dc.contributor.department	Εργαστήριο Λογικής και Επιστήμης Υπολογισμών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Game Theory	en
heal.classification	Emissions Trading	en
heal.classification	Optimization	en
heal.classification	Mathematical Modeling	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10
heal.abstract	Emission trading systems are an efficient solution for governments to guarantee the output emissions level of industry sectors. In the present study we form a theoretical model to describe complex relations between participant firms. Our modeling includes all of the EU ETS rules and considers a realistic form of competition (excess of market power from leader companies) between firms on the permit market, while letting them to interact in the output market. We come up with a system of equilibrium equations and a price function. These equations indicate that the leaders play a central role for the system. By manipulating the price, they force the followers to avoid abatement and buy all the permits they need, while the environmental outcome depends completely from their abatement level. They can also transfer their market power across the two markets (permit and output markets) and gain more profit. As for the price, we show that it is in the form of the marginal abatement cost of the followers, it depends from the followers’ business as usual emissions, it is positively correlated with the total amount of banking and negatively correlated with the overall initial period allocation. We then run some simulations on our mathematical model which provide us with great information. We show that an increase in banking lead to better system functionality in the present, normalizes the price in the future, but makes the system more unstable in future exogenous turmoils. Additionally, under a cap reduction the system is more stable for greater abatement levels, while for a cap rise it works better under small abatement levels. We also find that under specified abatement levels the emissions variate analogously to the output product variation, while for smaller abatement levels, the price is more prone to an output product change. Finally, an interesting result is that the excess of market power from the leaders raise the overall emissions.	en
heal.abstract	Τα συστήματα εμπορίας ρύπων αποτελούν, για τα κράτη, μία έξυπνη λύση για την μείωση της παραγωγής αερίων του θερμοκηπίου, αφού μπορούν να εγγυηθούν συγκεκριμένα επίπεδα ρύπανσης. Στην παρούσα εργασία ορίζουμε ένα μαθηματικό μοντέλο που περιγράφει σύνθετες συσχετίσεις μεταξύ των εμπλεκόμενων εταιρειών. Η μοντελοποίηση αυτή περιλαμβάνει όλους τους κανόνες του Ευρωπαϊκού Συστήματος Εμπορίας Ρύπων και θεωρεί μια ρεαλιστική μορφή ανταγωνισμού (εξάσκηση δύναμης απ΄ τις ηγετικές εταιρείες) μεταξύ των εταιρειών στην αγορά ρύπων, ενώ παράλληλα αφήνει τις εταιρείες αυτές να αλληλεπιδρούν και στην αγορά προϊόντων. Μέσα απ΄ την διαδικασία επίλυσης αποδεικνύουμε ένα σύστημα εξισώσεων ισορροπίας και μία συνάρτηση τιμής. Αυτές οι εξισώσεις δείχνουν ότι οι μεγάλες εταιρείες (ηγέτες), παίζουν καθοριστικό ρόλο για το σύστημα. Συγκεκριμένα, χειριζόμενες την τιμή, εξαναγκάζουν τις μικρές (ακόλουθους) να αποφύγουν την μείωση ρύπων και να αγοράσουν όσες άδειες χρειάζονται, ενώ το περιβαλλοντικό αποτέλεσμα του συστήματος εξαρτάται πλήρως από την μείωση ρύπων των ηγετών. Μπορούν επιπλέον να μεταφέρουν την δύναμή τους μεταξύ των δύο αγορών (αγορά ρύπων και αγορά προϊόντων) ώστε να αποκτήσουν περισσότερο κέρδος. ΄Οσο για την τιμή, δείχνουμε πως ακολουθεί την μορφή της συνάρτησης οριακού κόστους μείωσης ρύπων των μικρών εταιρειών, εξαρτάται απ΄ τους business as usual ρύπους τους, είναι θετικά συσχετισμένη με την συνολική ποσότητα αποθηκευμένων αδειών και αρχνητικά συσχετισμένη με την συνολική διανομή αδειών απ΄ τον ρυθμιστικό φορέα. Στην συνέχεια κάνουμε κάποιες προσομοιώσεις πάνω στο μαθηματικό μοντέλο, οι οποίες μας δίνουν αρκετή πληροφορία. Συγκεκριμένα, δείχνουμε ότι μία αύξηση στην αποθήκευση αδειών οδηγεί το σύστημα σε καλύτερη απόδοση στο παρόν, κανονικοποιεί την τιμή στο μέλλον, αλλά κάνει το σύστημα πιο ασταθές σε μελλοντικές εξωγενείς αναταραχές. Επιπρόσθετα, υπό μία μείωση της διανομής αδειών από τον ρυθμιστικό φορέα, το σύστημα είναι πιο σταθερό όταν οι εταιρείες επιδίδονται σε μεγαλύτερες μειώσεις ρύπων. Βρίσκουμε επίσης πως για σταθερά επίπεδα μείωσης ρύπων, οι συνολικοί ρύποι μεταβάλλονται ανάλογα με την μεταβολή του παραγώμενου προϊόντος, ενώ για μιρκότερα επίπεδα μείωσης η τιμή είναι πιο επιρρεπής σε μεταβολές του παραγώμενου προϊόντος. Τελικά, ένα ενδιαφέρον αποτέλσμα είναι πως η ύπαρξη της δύναμης των μεγάλων εταιρειών αυξάνει τους συνολικούς ρύπους.	el
heal.advisorName	Φωτάκης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Φωτάκης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Μαρκάκης, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Παγουρτζής, Αριστείδης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών. Εργαστήριο Λογικής και Επιστήμης Υπολογισμών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	99 p.	en
heal.fullTextAvailability	false