A practical approach for profit-based unit commitment with emission limitations

This paper proposes a practical approach for profit-based unit commitment (PBUC) with emission limitations. Under deregulation, unit commitment has evolved from a minimum-cost optimisation problem to a profit-based optimisation problem. However, as a consequence of growing environmental concern, the impact of fossil-fuelled power plants must be considered, giving rise to emission limitations. The simultaneous address of the profit with the emission is taken into account in our practical approach by a multiobjective optimisation (MO) problem. Hence, trade-off Curves between profit and emission are obtained for different energy price profiles, in a way to aid decision-makers concerning emission allowance trading. Moreover, a new parameter is presented, ratio of change, and the corresponding gradient angle, enabling the proper selection of a compromise commitment for the units. A case study based on the standard IEEE 30-bus system is presented to illustrate the proficiency Of Our practical approach for the new competitive and environmentally constrained electricity supply industry.

Self-scheduling and bidding strategies of thermal units with stochastic emission constraints

This paper is on the self-scheduling problem for a thermal power producer taking part in a pool-based electricity market as a price-taker, having bilateral contracts and emission-constrained. An approach based on stochastic mixed-integer linear programming approach is proposed for solving the self-scheduling problem. Uncertainty regarding electricity price is considered through a set of scenarios computed by simulation and scenario-reduction. Thermal units are modelled by variable costs, start-up costs and technical operating constraints, such as: forbidden operating zones, ramp up/down limits and minimum up/down time limits. A requirement on emission allowances to mitigate carbon footprint is modelled by a stochastic constraint. Supply functions for different emission allowance levels are accessed in order to establish the optimal bidding strategy. A case study is presented to illustrate the usefulness and the proficiency of the proposed approach in supporting biding strategies. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Determinants of the price of allowance in the European Union emissions trading market

Teorian mukaan täydellisen kilpailun päästöoikeuskauppamarkkinoilla päästöoikeuden hinta muodostuu markkinoilla vallitsevan päästöjen vähentämisen rajakustannuksen perusteella. Euroopan päästökauppamarkkinoilla päästöjen vähentämisen kustannuksia nostavat suhteellisen lyhyet päästökauppajaksot ja epävarmuus järjestelmän jatkuvuudesta. Toisaalta päästökaupan osallistujien yhteenlaskettu päästöjen vähentämisen tarve lienee suhteellisen vähäinen ellei olematon ensimmäisellä päästökauppajaksolla. Euroopan päästökauppamarkkinoilla päästöjen vähentämisen tarve ja päästöjenvähentämisen kustannukset ovat osittain riippuvaisia muuttuvista tekijöistä. Päästöoikeuden hintaan voivat vaikuttaa päästökauppajakson aikana tapahtuva teollisuuden suhdannevaihtelu, polttoaineiden hintojen heilahtelut sekä säätilojen vaihtelu. Päästökaupan ensimmäisinä kuukausina päästöoikeuden hintakehityksellä on ollut yhteyksiä tekijöihin, joiden muutosten tulisikin vaikuttaa päästökauppamarkkinoiden tasapainoon. Näitä tekijöitä ovat esimerkiksi polttoainemarkkinoiden ja sähkömarkkinoiden hintakehitys sekä vaihtelut säätiloissa.

Päästökauppa murrosvaiheessa

Tässä diplomityössä selvitetään EU:n alueella ja erityisesti Suomessa vuoden 2005 alusta alkavaa hiilidioksidin päästökauppaa. Työssä käsitellään päästökaupan tulevia vaikutuksia energia-, metalli- ja metsäteollisuuden kannalta. Myös kansantaloudelliset sekä kokonaistaloudelliset vaikutukset ovat mielenkiinnon kohteena. Työ koskee joiltakin osin myös ilmastonmuutoksen hillintää yleisesti ja ns. Kioton mekanismeja. Työn kuluessa pyritään myös ennakoimaan tulevan päästökaupan volyymia ja päästöyksikön eli hiilidioksiditonnin hintaa, joka on suurimpia epävarmuustekijöitä koko prosessissa. Tulevaa päästökauppaa tarkastellaan myös päästökauppadirektiivin, päästökauppalain ja muiden sitä koskevien lakien säännösten ja määräysten luomassa toimintakehikossa. Työn nimi "Päästökauppa murrosvaiheessa" kuvastaa täten myös sitä, että tarkastelussa ei pyritä välttämättä lopullisiin ja varmoihin tai tarkkoihin arvioihin, koska se on käytännössä mahdotonta. Työn painopiste onkin meneillään olevan päästökaupan valmistelun selvittely monimuotoisena prosessina, jolloin tämän prosessin kuvaus on suurelta osin tässä vaiheessa myös kvalitatiivista. Päästökaupan tulosten ja vaikutusten seuranta jatkossa puolestaan olisi mitä mielenkiintoisin jatkotutkimuksen aihe. Työtä havainnollistetaan kolmella käytännön case -esityksellä, jotka käsittelevät energiayritystä, kattila- ja laitetoimittajaa sekä metsäteollisuuden voimalaitosta, ja niiden varautumista alkavaan päästökauppaan.

New Climate Change Related EC Directives and Their Interrelations to Green Electricity and Certificate Practices

Työn päätavoite on tutkia vihreän sähkön ja sertifikaattien kaupan ja EY:n uusien ilmastonmuutosta koskevien direktiivien ja direktiiviehdotusten välisiä yhteyksiä. Tutkimuksessa käsitellään direktiiviä sähköntuotannosta uusiutuvilla energialähteillä ja direktiiviehdotuksia Euroopan Unionin alueen päästökaupasta sekä yhdistetyn sähkön ja lämmön tuotannon lisäämisestä. Työ keskittyy erään suomalaisen metsäteollisuusyrityksen toimiin ilmastonmuutoksen hidastamiseksi. Tutkimus keskittyy pääosin EU:n suunnitelmaan aloittaa Unionin jäsenvaltioiden välinen päästökauppa, koska tämä järjestelmä tulee toteutuessaan olemaan teollisuuden kannalta merkittävä. Tilannetta on analysoitu neljän sellu- ja paperitehtaan hiilidioksidipäästölaskelmien avulla. Työssä kehitettyjä laskumalleja voidaan käyttää avuksi yhtiön muilla tehtailla. Tämän lisäksi työssä on luotu malli energiainvestointien arvioimiseksi tulevaisuudessa ottamalla päästöoikeuden hinnan vaikutus huomioon. Päästökaupan vaikutukset pohjoismaisilla vapautuneilla sähkömarkkinoilla on analysoity, koska teollinen sähkönhankinta on suuresti riippuvainen tästä markkinasta. Suomen metsäteollisuuden oma yhdistetty sähkön ja lämmön tuotanto erityisesti uusiutuvista energialähteistä tulee olemaan entistäkin tärkeämpää tiukentuvassa toimintaympäristössä. Tällä hetkellä on käynnissä kokeilu lisäarvon saamiseksi omalle sähköntuotannolle. Tällä haetaan kokemuksia ja valmiutta tulevaa päästökauppaa varten.

Commodity Future Price Premiums – Case EU ETS

The purpose of this thesis was to study commodity future price premiums and their nature on emission allowance markets. The EUA spot and future contracts traded on the secondary market during EU ETS Phase 2 and Phase 3 were selected for empirical testing. The cointegration of spot and future prices was examined with Johansen cointegration methodology. Daily interest rates with a similar tenor to the future contract maturity were used in the cost-of-carry model to calculate the theoretical future prices and to estimate the deviation from the fair value of future contracts, assumed to be explained by the convenience yield. The time-varying dependence of the convenience yield was studied by regression testing the correlation between convenience yield and the time to maturity of the future contract. The results indicated cointegration between spot and future prices, albeit depending on assumptions on linear trend and intercept in cointegration vector Dec-14 and Dec-15 contracts. The convenience yield correlates positively with the time-to-maturity of the future contract during Phase 2, but negatively during Phase 3. The convenience yield featured positive correlation with spot price volatility and negative correlation with future price volatility during both Phases 2 and 3.

EU:n päästökaupan historia ja nykytila

Tässä työssä selvitetään, miten Euroopan Unionin päästökauppajärjestelmä on toiminut sen alusta vuodesta 2005 sen nykytilaan vuonna 2014. Erityisesti huomiota kiinnitetään päästöoikeuksien hintakehitykseen sekä käyttämättömien päästöoikeuksien kertymiseen. Työssä havaitaan, että ylimääräiset jaetut päästöoikeudet ovat aiheuttaneet päästöoikeuksien hinnan laskemista. Liian matalan hinnan seurauksena päästökauppa ei kannusta yrityksiä tekemään investointeja vihreään teknologiaan, vaikka se on yksi päästökauppajärjestelmän päätarkoitus YK:n ilmastosopimuksen täyttymisen varmistamisen ohella. Suurin syy käyttämättömien päästöoikeuksien kertymiseen on vuoden 2008 talouskriisi. Tätä ongelmaa korjataan väliaikaisesti siirtämällä päästöoikeuksia myöhemmin jaettavaksi. Lisää ratkaisuja odotetaan neljännelle päästökauppakaudelle.

L'application du principe du pollueur-payeur à la gestion du risque environnemental et à la mutualisation des coûts de la pollution

Le but de cette étude est de déterminer qui paie pour le risque de pollution et par conséquent de vérifier si le principe du pollueur-payeur est effectivement mis en œuvre dans le domaine de la gestion du risque environnemental. Il s’agit d’examiner le degré de mutualisation de la gestion du risque dans différentes législations particulière. Les payeurs peuvent a priori se classer dans quatre catégories : les personnes dont l’activité contribue au risque de pollution, les compagnies d’assurance qui acceptent d’assurer ces personnes, les organismes ou autorités publics et les tiers. Divers exemples issus de la législation belge ou européenne seront examinés afin de déterminer s’ils sont conformes à la lettre et/ou à l’esprit du principe pollueur-payeur. Il s’agit notamment de la responsabilité civile, de la responsabilité environnementale, de la gestion des déchets et du marché de quotas d’émissions de gaz à effet de serre. Les techniques de responsabilité qui interviennent après que le dommage ait lieu et requièrent la démonstration de l’existence d’un lien de causalité ne permettent pas toujours d’assurer pleinement la fonction préventive du principe du pollueur-payeur. Elles ne constituent pas des instruments adéquats de gestion de la pollution diffuse ou chronique. En conséquence, des techniques de mutualisation de la gestion du risque environnemental se sont développées. Le recours à ces techniques de mutualisation (par le recours à l’assurance, aux fonds publics financés par la fiscalité environnementale ou aux marchés de droit d’émissions) est-il conforme au principe pollueur-payeur et permet-il d’atteindre l’objectif d’un niveau élevé de protection de l’environnement ? L’effet dissuasif du principe pollueur-payeur n’est-il pas amoindri par la mutualisation ? L’article montre que la définition du principe pollueur-payeur par la Cour de Justice de l’Union européenne est centrée sur la contribution au risque de pollution ce qui permet de recourir aux techniques de mutualisation de la gestion du risque tout en respectant le Traité sur le fonctionnement de l’Union européenne. 

Progress report on longitudinal and cross-sectional study of carbon disclosure strategies: evidence from UK listed companies

Global warming has attracted attention from all over the world and led to the concern about carbon emission. Kyoto Protocol, as the first major international regulatory emission trading scheme, was introduced in 1997 and outlined the strategies for reducing carbon emission (Ratnatunga et al., 2011). As the increased interest in carbon reduction the Protocol came into force in 2005, currently there are already 191 nations ratifying the Protocol(UNFCCC, 2012). Under the cap-and-trade schemes, each company has its carbon emission target. When company’s carbon emission exceeds the target the company will either face fines or buy emission allowance from other companies. Thus unlike most of the other social and environmental issues carbon emission could trigger cost for companies in introducing low-emission equipment and systems and also emission allowance cost when they emit more than their targets. Despite the importance of carbon emission to companies, carbon emission reporting is still operating under unregulated environment and companies are only required to disclose when it is material either in value or in substances (Miller, 2005, Deegan and Rankin, 1997). Even though there is still an increase in the volume of carbon emission disclosures in company’s financial reports and stand-alone social and environmental reports to show their concern of the environment and also their social responsibility (Peters and Romi, 2009), the motivations behind corporate carbon emission disclosures and whether carbon disclosures have impact on corporate environmental reputation and financial performance have not yet to explore. The problems with carbon emission lie on both the financial side and non-financial side of corporate governance. On one hand corporate needs to spend money in reducing carbon emission or paying penalties when they emit more than allowed. On the other hand as the public are more interested in environmental issues than before carbon emission could also impact on the image of corporate regarding to its environmental performance. The importance of carbon emission issue are beginning to be recognized by companies from different industries as one of the critical issues in supply chain management (Lee, 2011) and 80% of companies analysed are facing carbon risks resulting from emissions in the companies’ supply chain as shown in a study conducted by the Investor Responsibility Research Centre Institute for Corporate Responsibility (IRRCI) and over 80% of the companies analysed found that the majority of greenhouse gas (GHG) emission are from electricity and other direct suppliers (Trucost, 2009). The review of extant literature shows the increased importance of carbon emission issues and the gap in the study of carbon reporting and disclosures and also the study which links corporate environmental reputation and corporate financial performance with carbon reporting (Lohmann, 2009a, Ratnatunga and Balachandran, 2009, Bebbington and Larrinaga-Gonzalez, 2008). This study would focus on investigating the current status of UK carbon emission disclosures, the determinant factors of corporate carbon disclosure, and the relationship between carbon emission disclosures and corporate environmental reputation and financial performance of UK listed companies from 2004-2012 and explore the explanatory power of classical disclosure theories.

You'd better bet on the ETS. Bruegel Policy Brief 2013/02, April 2013

The issue: The European Union's emissions trading system (ETS), introduced in 2005, is the centerpiece of EU decarbonisation efforts and the biggest emissions trading scheme in the world. After a peak in May 2008, the price of ETS carbon allowances started to collapse, and industry, civil society and policymakers began to think about how to ‘repair the ETS’. However, the ETS is an effective and efficient tool to mitigate greenhouse gas emissions, and although prices have not been stable, it has evolved to cover more sectors and greenhouse gases, and to become more robust and less distorting. Prices are depressed because of an interplay of fundamental factors and a lack of confidence in the system. Policy challenge The ETS must be stabilised by reinforcing the credibility of the system so that the use of existing low-carbon alternatives (for example burning gas instead of coal) is incentivised and investment in low-carbon assets is ensured. Further-more, failure to reinvigorate the ETS might compromise the cost-effective synchronisation of European decarbonisation efforts across sectors and countries. To restore credibility and to ensure long-term commitment to the ETS, the European Investment Bank should auction guarantees on the future emission allowance price.This will reduce the risk for low-carbon investments and enable stabilisation of the ETS until a compromise is found on structural measures to reinforce it in order to achieve the EU's long-term decarbonisation targets.

Analysis of cogeneration in the present energy framework

In this paper, a general vision of cogeneration penetration in the European Union is shown; after this, a case study is included, evaluating as a function of two factors (electricity and emission allowance prices) the suitability of installing, for an industry with a determined thermal demand, two different options. The first one is a gas turbine cogeneration plant generating steam through a heat recovery steam generator (HRSG). The second one consists of installing a natural gas boiler for steam production covering the electricity demand from the grid. The CO2 emissions from both options are compared regarding different kinds of generation mixes from the electricity grid in the case of using the industrial boiler; taking into account the advantages of using biomass in relation to emissions, a last comparison has been carried out considering a biomass boiler instead of the natural gas boiler.

Determinantes del precio del derecho de emisión europeo

[ES] Diversos estudios han investigado sobre los posibles determinantes del precio del derecho de emisión europeo. En este trabajo de fin de grado se pretende analizar qué factores influyen en el precio de este producto financiero y de qué manera lo hacen, además de comprobar posibles cambios en el funcionamiento del mercado. La metodología utilizada para llevar a cabo este análisis se basa principalmente en el modelo de regresión lineal general. A diferencia de otros estudios existentes, la muestra utilizada va desde 2008 hasta 2015, por lo que incluye la segunda fase (2008-2012) de este mercado de derechos de emisión y la tercera (2013-2015), lo que permite analizar las posibles diferencias de funcionamiento del mercado entre ambas fases. Los resultados obtenidos sostienen la existencia de este cambio estructural de manera que en la segunda fase los factores más influyentes son el gas natural y el petróleo, mientras que en la tercera fase el comportamiento del mercado cambia drásticamente de forma que el carbón parece ser el factor más influyente.

VUV spectral line emission measurements in the TCABR tokamak

The study of tokamak plasma light emissions in the vacuum ultraviolet (VUV) region is an important subject since many impurity spectral emissions are present in this region. These spectral emissions can be used to determine the plasma ion temperature and density from different species and spatial positions inside plasma according to their temperatures. We have analyzed VUV spectra from 500 Å to 3200 Å wavelength in the TCABR tokamak plasma including higher diffraction order emissions. There have been identified 37 first diffraction order emissions, resulting in 28 second diffraction order, 24 third diffraction order, and 7 fourth diffraction order lines. The emissions are from impurity species such as OII, OIII, OIV, OV, OVI, OVII, CII, CIII, CIV, NIII, NIV, and NV. All the spectra beyond 1900 Å are from higher diffraction order emissions, and possess much better spectral resolution. Each strong and isolated spectral line, as well as its higher diffraction order emissions suitable for plasma diagnostic is identified and discussed. Finally, an example of ion temperature determination using different diffraction order is presented.

Time resolved emission spectroscopy of poly(2,5-dicyano-p-phenylene-vinylene) films

Films of poly (2,5-dicyano-p-phenylene vinylene), DCNPPV, were obtained by electrochemical synthesis over gold thin layer (20 nm) transparent electrode deposited on a glass plate. The DCNPPV films of 4 µm thickness were produced by electropolymerization process of α,α,α',α'-tetrabromo-2-5-dicyano-p-xilene at different applied potentials (-0.15, -0.25, -0.40, -0.60, -0.80, and -1.0 V) using 0.1 mol L-1 of tetraethylammonium bromide in acetonitrile as the supporting electrolyte. The emission decays have three exponential components: a fast component in the picosecond range (200-400 ps), and two other of about one and five nanoseconds at 293 K. The fluorescence quenching process seems to occur by exciton trapping in a low-energy site and quenching by residual bromine monomer attached at the end of the polymer chain. However, the electrochemical synthesis generates entrapped bromide or ion pairs during the growth step of the film which also contributes to the deactivation. The change of the electrolyte from bromide to perchlorate reduces significantly this additional quenching effect by allowing ion exchange of formed bromide with the nonquenching perchloride anion.

Composite electrode of carbon nanotubes and vitreous carbon for electron field emission

In this work, the electron field emission behaviour of electrodes formed by carbon nanotubes (CNTs) grown onto monolithic vitreous carbon (VCarbon) substrates with microcavities is presented. Scanning electron microscopy was used to characterize the microstructure of the films. Tungsten probes, stainless steel sphere, and phosphor electrodes were employed in the electron field emission study. The CNT/VCarbon composite represents a route to inexpensive excellent large area electron emission cathodes with fields as low as 2.1 V mu m(-1). In preliminary lifetime tests for a period of about 24 h at an emission current of about 4 mA cm(-2), there is an onset degradation of the emission current of about 28%, which then stabilizes. Electron emission images of the composites show the cavity of the samples act as separate emission sites and predominantly control the emission process. The emission of CNTs/VCarbon was found to be stable for several hours. (c) 2008 American Institute of Physics.