Fordelingseffekter av grønne sertifikater

Transkript

1 Fordelingseffekter av grønne sertifikater CenSES årskonferanse Per Ivar Helgesen

2 Klima 2

3 Forsyningssikkerhet

4 EU 2030 Energy Strategy - Targets -27% -40% 27% Idea from Illiana Shandurkova

5 Politiske virkemidler innblanding i markedet Pris Tilbud Etterspørsel Offentlig inngripen rettferdiggjøres ved markedssvikt: - eksternaliteter - offentlige goder - barrierer - markeds imperfeksjoner Kvantum

6 Virkemidler påvirkning av markedet Økonomiske Regulatoriske Normative (kunnskap og informasjon) Skatter Tilskudd Garantier Lån EU ETS Grønne sertifikater Hvite sertifikater Lover Regulering Konsesjoner Merkeordning Utslippstillatelser Direktiver Forskningsrådet Forbrukerrådet Enova svarer Enova anbefaler"

7 Virkemidler påvirkning av markedet Økonomiske Regulatoriske Normative (kunnskap og informasjon) Skatter Lover Forskningsrådet NFR Tilskudd Enova Regulering Forbrukerrådet Garantier Lån EU ETS Husbanken Konsesjoner Merkeordninger Utslippstillatelser Enova svarer Enova anbefaler" Grønne sertifikater Direktiver Hvite sertifikater

8 Avveininger i energipolitikken Forsyningssikkerhet Miljø Energipolitikk Verdiskaping Kilde: NOU Vår partielle modell kan belyse samfunnsøkonomisk kostnad (i form av dødvektstap) og velferdsmessige fordelingseffekter av virkemiddelet. Hensikten med virkemiddelet inngår ikke i den partielle modellen. Vi forutsetter at virkemiddelet er berettiget.

9 Forskningsspørsmål Vi maksimerer samfunnsøkonomisk overskudd i en likevektsmodell av kraftmarkedet med grønne sertifikater under perfekt konkurranse for å besvare følgende spørsmål: 1) Hvordan vil ny produksjon bygges ut (hvilke regioner, hvilke teknologier)? Hvilke kraftpriser og sertifikatpriser trengs for å nå utbyggingsmålet? 2) Hvordan blir fordelingseffektene av ordningen? Blir konsumentene vinnere eller tapere? Hvor mye koster ordningen for samfunnet? 3) Hvilken betydning har kraftnettet for framtidig løsning? price 4) Hvilke regionale fordelingseffekter oppstår? Consumer surplus supply p 0 Producer surplus demand q 0 volume

10 Innhold 1) Motivasjon 2) Virkemiddelet grønne sertifikater 3) Velferdsmessige fordelingseffekter 4) Modell 5) Resultater og konklusjoner

11 Grønne sertifikater Source: The Norwegian-Swedish Electricity Certificate Market Annual report 2014

12 Etterspørsel etter sertifikater Norske og svenske myndigheter bestemmer en årlig sertifikatandel Kraftleverandører må kjøpe sertifikater for denne andelen av sin kraftomsetning Den årlige andelen justeres for at man skal nå 13,2 TWh x 15 år = 198 TWh i Norge. Sverige har nylig økt sin ambisjon til 15,2 TWh x 15 år = 228 TWh. Summen er dermed økt fra 26,4 til 28,4 TWh årlig produksjon. Source: The Norwegian-Swedish Electricity Certificate Market Annual report 2014

13 Når vi målet? Vi ligger foran skjema (med 2% etter at Sverige hevet ambisjonen) Investeringene er ujevnt fordelt: Sverige >> Norge 13

14 Gunstige egenskaper ved grønne sertifikater Et politisk bestemt mål (kvantum) skaper en knapphet på fornybar elektrisitetsproduksjon Teknologinøytral ordning Markedsbasert Sertifikatvirkemiddelet er styringseffektivt og kostnadseffektivt vil minimere kostnaden ved å nå et gitt volum Ubyråkratisk ordning - man trenger kun Et register over sertifikater (ivaretas av Statnett) og Prosedyrer for 1) annullering og 2) ilegging av straffeavgift (ivaretas av NVE) 14

15 Grønne sertifikater i Norge og Sverige?? istockphoto

16 Netto kraftutveksling 2013 [TWh] Import Eksport Data provided by ENTSO-E

17 Europeiske kraftpriser Månedlig gjennomsnitt [EUR/MWh] 17

18 Innhold 1) Motivasjon 2) Virkemiddelet grønne sertifikater 3) Velferdsmessige fordelingseffekter 4) Modell 5) Resultater og konklusjoner

19 Velferdsmessig fordelingseffekt - vanlig produksjonssubsidie price demand supply deadweight loss subsidy 26,4 TWh volume 191

20 Kraftmarkedsmodell med grønne sertifikater Sertifikatene subsidierer bare en del av tilbudskurven price Consumer surplus demand supply p 0 Producer surplus elcertificate price certificate quantity 26.4 TWh volume

21 Fordelingseffekter av sertifikatordningen CS before: A+B+C CS after: A+B+C +F+G+H PS before: G+H+I PS after: C+D +G +I Cost: C+D+E+F+G Deadw.loss: E price demand supply A p 0 p 1 B H C G D F E elcertificate price I q TWh q 1 volume

22 Finansiering av virkemiddelet Konsumentene taper overskudd pga avgift, men kan fortsatt vinne på ordningen siden deler av produsentoverskuddet overføres til konsumentene price demand supply p 0 p c p s tax elcertificate price 26.4 TWh volume 22

23 Vi bruker en matematisk modell for å håndtere Mange ulike teknologier, hvorav kun fornybare kraftproduksjon er berettiget til elsertifikater. Dynamikk gjennom året, siden både etterspørsel og tilgjengelig produksjon varierer I løpet av året. Handel mellom ulike prisområder, som er sterkt avhengig av transmisjonskapasitet. 23

24 Modellen må håndtere 56 Pris per område per sesong Etterspørsel per område og sesong Produksjon per område og teknologi - Eksisterende eller via investering Flyt mellom områdene gjennom transmisjons nettverk Sertifikatpris Avgift

25 Tilbudssiden Tilbudssiden er gitt av Kortsiktig marginalkostnad (SRMC) for eksisterende produksjonsanlegg Langsiktig marginalkostnad hensyntatt investeringskostnad og levetid for nye anlegg (LCOE). Sertifikatprisen forutsettes å dekke LCOE for det siste anlegget som bygges ut. Vi forutsetter etterlevelse av sertifikatkravet, dvs at markedet etterspør sertifikater i stedet for å betale straffeavgift. I 2014 var etterlevelsen 99,99%. 25

26 Eksisterende produksjon per område og teknologi 26

27 Tilgjengelige teknologier/prosjekter wind projects wind New hydro Fossil Existing SRMC Investment (I) Fixed operating and maintenance (F) Lifetime (T) Availability factor (a) LRMC LCOE [knok/gwh] [knok/mw] [knok/mw] [years] [share] [EUR/GWh] [EUR/GWh] HYDREG ,95 0,6410 0,65 HYDROR ,95 0,7660 0,78 WIND ,32 1,2985 1,31 NUCLEAR ,82 6,2685 6,28 THERMAL ,94 31, ,27 NGCC ,86 75, ,07 NG02CO ,86 88, ,45 NG ,87 114, ,72 NGPEAK_ ,17 156, ,18 HYDRUN ,60 19, ,23 HYDRUN ,40 43, ,69 HYDREG ,95 18, ,79 HYDREG_ ,95 24, ,05 HYDRUN_ ,50 34, ,29 BIO ,57 48, ,60 WIND_on1SE ,33 57, ,75 WIND_on2SE ,32 62, ,86 WIND_on3SE ,31 69, ,32 WIND_offSE ,42 81, ,27 WIND_offNO ,43 101, ,60 W1A107N2 12, , ,39 45, ,11 W2A128N3 15, , ,29 60, ,82 W3A112N4 15, , ,35 53, ,55 W4A111N5 8, , ,41 39, ,43 W5A108N2 12, , ,41 45, ,05 Data sources: (Nohlgren, Svärd et al. 2014, Sidelnikova, Weir et al. 2015) 27

28 Etterspørselsiden Vi har modellert endogen etterspørsel med konstant etterspørselselastisitet per område 28

29 Tidsavsnitt 29

30 Vi deler året inn i tidsavsnitt Nødvendig for å få en realistisk håndtering av etterspørsel og kraftflyt i nettet Figuren viser samlet kraftflyt til Norge og Sverige per sesong og time på dagen, gjennomsnitt for perioden

31 Max social welfare problem 32

32 Market Clearing Conditions Policy constraints Timeslice flexibility 33

33 KKT conditions complementarity model 35

34 Scenarier 36

35 Scenarier Elsertifikatene har en lang tidshorisont. Prosjekter må ferdigstilles senest i 2020, men tildeles sertifikater i 15 år. Vi sammenligner framtidige scenarier etter 2020 (når de 28.4 TWh skal være utbygd) med markedssituasjonen før virkemiddelet ble innført. Base case Framtids scenario tidslinje 37

36 Scenarier Scenario Base case Elcert Cables Demand Beskrivelse Markedssituasjonen før innføring av elsertifikater Introduksjon av elsertifikater I tillegg til elsertifikatene så forbedrer nye kabelforbindelser koblingen til Nordeuropa I tillegg til elsertifikater og nye kabelforbindelser så øker den lokale etterspørselen etter kraft i Norge og Sverige med 10%. For å analysere betydningen av nettverket har vi modellert en ACapproksimasjon som hensyntar både Kirchhoffs strømlov og Kirchhoffs spenningslov (linearized DC network). Alle scenariene er kjørt med og uten Kirchhoffs spenningslov. 38

37 Resultater 39

38 Kraftpriser per scenario Produsentpriser (uten elsertifikatavgift) 40

39 Samfunnsøkonomiske fordelingseffekter 41

40 Geografiske fordelingseffekter - fra basecase til elsertifikater Eksisterende produsenter taper, fordi prisene går ned Konsumentene tjener, men i noen områder bare marginalt TSO profiterer på økt kraftflyt i nettet Det er flere negative enn positive endringer i sum Dødvektstap 42

41 Geografiske fordelingseffekter - fra basecase til nye kabelforbindelser Nå taper konsumentene Eksisterende produsenter går nesten i null TSO profiterer av ytterligere kraftflyt Det samfunnsøkonomiske dødvektstapet er mye mindre 43

42 Geografiske fordelingseffekter - fra basecase til økt etterspørsel Konsumentene taper enda mer Eksisterende produsenter tjener nå TSO har bedring Dødvektstapet har økt noe sammenlignet med kabelscenariet 44

43 Nettverket har stor betydning Produsentpriser (uten elsertifikatavgift) 45

44 Samfunnsøkonomiske fordelingseffekter AC approksimasjon New elcert Increased Demand production integration increase 46

45 Geografiske fordelingseffekter - fra basecase til elsertifikater (AC-nett) Eksisterende produsenter taper, fordi prisene går ned Konsumentene tjener, men i noen områder bare marginalt TSO profiterer på økt kraftflyt i nettet Det er flere negative enn positive endringer i sum Dødvektstap 47

46 Geografiske fordelingseffekter - fra basecase til nye kabelforbindelser (AC-nett) Svært forskjellig effekt i ulike prisområder Store prisforskjeller mellom områdene TSO profitterer stort pga høy kraftflyt og økte prisforskjeller 48

47 Geografiske fordelingseffekter - fra basecase til økt etterspørsel (AC-nett) Økt etterspørsel fører til enda større geografiske forskjeller Konsumentene taper Eksisterende produsenter i sør tjener, nordlige områder har lave priser 49

48 Resultater det kreves høye sertifikatpriser 51

49 Resultater Hvordan vil ny produksjon bygges ut (hvilke regioner, hvilke teknologier)? Regioner: Teknologier: 52

50 Resultater Hvordan vil ny produksjon bygges ut (hvilke regioner)? Regioner: Modellen angir mye sterkere utbygging i Norge enn vi observerer. Mulige årsaker er o Forskjeller i rammebetingelser Avskrivningsregler Lavere bedriftsbeskatning Fritak energiskatt til eget forbruk o Svakheter i datagrunnlaget Teknologiske fremskritt har favorisert svensk vind Gunstigere data for norske prosjekter Aggregert nettverksmodellering 53

51 Resultater Hvordan vil ny produksjon bygges ut (hvilke regioner)? Regioner: Nye kabler har svært stor betydning. Områder med kabler til Nord-Europa får sterk utbygging. Prosjekter i Nord-Norge og Midt-Sverige har gunstige prosjekter, men ligger langt fra eksportmarkedene og får mye lavere utbygging når man hensyntar nettbegrensningene. 54

52 Resultater Hvordan vil ny produksjon bygges ut (hvilke teknologier)? Vindprosjekter danner sertifikatprisen. Teknologier: Nettverkseffekter skaper større endringer i elektrisitetsmiksen. Bio i Nord-Sverige forsvinner i kabelscenariet, erstattes med vind i Øst-Norge. Høyere lokal etterspørsel gjør at dyrere vindprosjekter kommer inn. Norsk vindkraft erstattes med dyrere vind i Sør-Sverige. 55

53 Konklusjoner Det kreves høye sertifikatpriser for å få investert i ny fornybar kraftproduksjon. Økt tilbud fører til lavere kraftpriser. Isolert fører dette til at konsumentene tjener, mens eksisterende produsenter taper. Norge og Sverige er netto eksportører i utgangspunktet. Økte eksportmuligheter er svært viktig for de eksisterende produsentene. Konsumentene ender derimot opp med å betale for ny fornybar kraftproduksjon som eksporteres gjennom kablene. Nye kabelforbindelser er svært viktige for å redusere dødvektstapet, og dermed gjøre virkemiddelet mer kostnadseffektivt. Nye produsenter kompenseres av sertifikatene og påvirkes lite forutsatt at de klarer å realisere de nødvendige sertifikatprisene i framtidens sertifikatmarked Lokalisering av nye anlegg avhenger av prosjektets kostnadsstruktur, men er også sterkt avhengig av beliggenheten i nettet. Nettet påvirker derfor de regionale fordelingseffektene sterkt. 56

54 Konklusjoner Grønne sertifkater fremstår som et attraktivt virkemiddel for politikerne. De kan beslutte et kvantumsmål, og overlate til markedet å finne den beste måten å nå målet på. Virkemiddelet er fleksibelt og enkelt å implementere, sammenlignet med mange andre virkemidler. - Teknologinøytralt - Finansieres av konsumentene - Prisene er markedsbasert Fleksibiliteten kan imidlertid overdrives: Kraftnettet påvirker sterkt hvilke prosjekter som kan bygges ut, og også lønnsomheten i prosjektene. Dermed bestemmer nettet også mye av de regionale fordelingseffektene. Statnett har derfor en avgjørende rolle for utbygging av ny kraftproduksjon, uavhengig av hvilket politisk virkemiddel som velges. Denne sammenhengen overses lett i modeller med forenklet nettverksrepresentasjon. Konsumentene betaler for subsidier til nye produsenter. Det er godt mulig at den samfunnsøkonomiske verdien av ny fornybar kraftproduksjon kan forsvare det samfunnsøkonomiske dødvektstapet, men effektiv utnyttelse av energien er vesentlig for kostnadseffektiviteten enten kabelkapasitet eller lokal utnyttelse. Fordelingseffektene kan være betydelige, både mellom ulike markedsaktører og mellom geografiske områder på tvers av landegrenser. 57

55 Takk for oppmerksomheten

56 Sertifikatpriser Gjennomsnittspris i 2014 var 164 NOK/MWh Dette er 8% lavere enn 2013 Omsatt volum i 2014 var 14 TWh, sammenlignet med 29 TWh i 2013 Source: The Norwegian-Swedish Electricity Certificate Market Annual report 2014, data from CleanWorld, ICAP and Svensk Kraftmäkling

57 Sertifikatpris Kraftpris Kilde: Elsertifikater Kvartalsrapport nr 3, 2015 Data from CleanWorld, ICAP and Svensk Kraftmäkling

58 This image cannot currently be displayed. Ulikheter rammevilkår Norge og Sverige: Tema Norge Sverige Fordel 1) Kommentar Selskapsskatt 27 % av overskudd 22 % av overskudd Avskrivning Saldogruppe av investert verdi D 20 % turbin *) G 5 % elektroteknisk H 4 % tårn, anlegg, bygg 1) 30 % av verdi pr år 2) Lineær over 5 år Valg mellom 1) eller 2) *) forslag 30 % første år Størst betydning hvis skattekonsern Kostnad arbeid 1 pu 0,81 pu Timelønn, sosiale utgifter, pensjon ol Eiendomsskatt Valuta Nett Vind Energiskatt 0,7 % av verdi; anslag 75 % av CAPEX *) Kraft /MWh; Elsert SEK/MWh Investering og NOK Variabelt marginaltap; geografisk differensiert; områdepris; Felles innmating 1,2 øre/kwh; Sterkt varierende anleggsbidrag og produksjonsrelatert nett Høyere middelvind; høyere volatilitet 0,2 % verdi *) Valgfritt av kommunen Kraft /MWh; Elsert SEK/MWh Investering og SEK Fast marginaltap % og pris; geografisk differensiert; Differensiert innmating geografisk og i nettnivå; Usikkert nivå anleggsbidrag og produksjons-relatert nett Lavere middelvind; lavere volatilitet Fritak energiskatt produksjon som dekker eget forbruk. *) Varierende utslag Gir generell fordel produksjon nært nordisk lasttyngdepunkt dvs SE3, SE4 og NO1 kommer godt ut. Teknologivalg gir utjevnende effekt *) foreslått fjernet fra men ikke med i budsjettforslag ) Relativt etter beregninger med standardisert vindkraftprosjekt.

59 Profit maximization versus max social welfare Formulating each players profit maximization problem assuming perfect competition produces the same KKT conditions as the max social welfare problem these problems must be equivalent. Can instead formulate each players profit maximization problem assuming Cournot competition. Prices get adjusted by the market share in the KKT conditions. Players are producers, consumers and TSO. 62

60 Model check prices Perfect competition Cournot+arbitrage Cournot without arbitrage Isoelastic (for comparison) perfect competition cournot+arbitrage cournot-arbitrage r Hashi0 lin_pc Hash_LinArb lin_c_arb Hash_LinNoArb lin_c_noarb Iso_pc iso_c_arbitr iso_c_noarb _NO1 42,20 42,20 42,82 42,82 50,51 50,51 42,20 43,06 87,76 _NO2 35,02 35,02 35,85 35,85 45,71 45,71 35,02 36,08 77,24 _NO3 0,58 0,58 3,36 3,36 17,20 17,20 3,08 4,52 1,22 _NO4 5,60 5,60 8,41 8,41 21,19 21,19 7,70 9,40 28,76 _NO5 49,39 49,39 49,80 49,80 55,25 55,25 49,39 50,05 98,28 _SE1 17,31 17,31 20,19 20,19 30,97 30,97 18,47 20,81 46,41 _SE2 13,96 13,96 16,83 16,83 28,29 28,29 15,39 17,55 41,37 _SE3 32,36 32,36 35,34 35,34 43,37 43,37 32,31 35,48 69,12 _SE4 32,36 32,36 35,34 35,34 43,59 43,59 32,31 35,48 69,12 DEU 35,02 35,02 35,85 35,85 26,24 26,24 35,02 36,08 24,29 DK1 35,02 35,02 35,85 35,85 24,47 24,47 35,02 36,08 24,29 DK2 32,36 32,36 35,34 35,34 21,58 21,58 32,31 35,48 20,69 FIN 32,36 32,36 35,34 35,34 21,80 21,80 32,31 35,48 20,69 GBR 49,39 49,39 49,80 49,80 35,89 35,89 49,39 50,05 33,53 NLD 48,88 48,88 48,88 48,88 34,47 34,47 49,23 49,23 31,47 POL 35,02 35,02 35,34 35,34 21,24 21,24 35,02 35,48 20,97 RUS 35,02 35,02 36,37 36,37 25,51 25,51 35,02 36,57 26,22 Grand Total 531,83 531,83 560,72 560,72 547,29 547,29 539,18 566,87 721,45 63

61 Model check quantities Perfect competition Cournot+arbitrage Cournot without arbitrage Isoelastic (for comparison) perfect competition cournot+arbitrage cournot-arbitrage r Hashi0 lin_pc Hash_LinArb lin_c_arb Hash_LinNoArb lin_c_noarb Iso_pc iso_c_arbitr iso_c_noarb _NO _NO _NO _NO _NO _SE _SE _SE _SE DEU DK DK FIN GBR NLD POL RUS Grand Total