Allocation of water resources in power production

Only abstract. Paper copies of master’s theses are listed in the Helka database (http://www.helsinki.fi/helka). Electronic copies of master’s theses are either available as open access or only on thesis terminals in the Helsinki University Library.Vain tiivistelmä. Sidottujen gradujen saatavuuden voit tarkistaa Helka-tietokannasta (http://www.helsinki.fi/helka). Digitaaliset gradut voivat olla luettavissa avoimesti verkossa tai rajoitetusti kirjaston opinnäytekioskeilla.Endast sammandrag. Inbundna avhandlingar kan sökas i Helka-databasen (http://www.helsinki.fi/helka). Elektroniska kopior av avhandlingar finns antingen öppet på nätet eller endast tillgängliga i bibliotekets avhandlingsterminaler.Hydropower is one of the most important sources of electricity in Finland and in the Nordic countries. It is studied in this work how the water resources are allocated under perfect competition and in a monopoly. The question is considered from the viewpoints of a planner and a producer. A number of alternative models to model and plan the use of water resources are presented. The first chapters present shortly how the electricity is generated and consumed in Finland and in the Nordic countries. Furthermore it is given an overview on the transmission and distribution systems of electricity. The reader gets also an idea how a hydro power plant is operated. In the following chapters the planner's solution is presented and how the water resources get allocated under perfect competition and in monopoly. The planner's solution is studied with the help of two models. The first model is a simple two-period model and the second model a costs minimizing model. The solution under perfect competition is first analyzed with a two-period model and then with a more realistic multi-period model. In the chapter of monopoly the behaviour of private and public monopolies are analyzed with the help of two-period model. At the end a novel model is presented. With this model the opportunities to abuse market power are eliminated. Also the problems and justifications of wind fall taxation are considered from a juridical and an economic viewpoint. The following aspects of the different market structures are considered: price formation, market power, efficiency and welfare distribution. The theoretical results are compared with studies and analysis about the Nordic power markets.Vesivoima on merkittävässä asemassa Suomen ja muiden Pohjoismaiden sähköntuotannossa. Tässä työssä tutkitaan, miten vesiresurssit jakautuvat täydellisen kilpailun vallitessa ja monopolitilanteessa. Kysymystä tarkastellaan suunnittelijan ja tuottajan näkökulmasta. Työssä esitellään vaihtoehtoisia malleja, joilla vesiresurssien käyttöä voi mallintaa ja suunnitella. Ensimmäisissä luvuissa esitellään lyhyesti sähkön tuotanto- ja kulutusrakennetta Suomessa sekä Pohjoismaissa. Lisäksi luodaan katsaus sähkönsiirtojärjestelmään ja siihen, miten vesivoimala toimii. Seuraavissa luvuissa analysoidaan suunnittelijan ratkaisua sekä vesivarojen käyttöä täydellisen kilpailun vallitessa ja monopolitilanteessa. Suunnittelijan ratkaisua tutkitaan kahden mallin avulla. Ensin yksinkertaisen kahden periodin mallin avulla, ja sitten sähköntuotantokustannusten minimointiin perustuvan mallin avulla. Täydellisen kilpailun hinnanottajan käyttäytymistä tarkastellaan ensin kahden periodin mallilla, jonka jälkeen esitellään realistisempi multiperiodimalli. Monopoliluvussa käydään läpi yksityisen ja julkisen monopolin käyttäytyminen kahden periodin mallilla. Lopuksi esitellään uusi malli, jolla vesivoiman tuottajien markkinavoimaa voi pienentää, ja tarkastellaan wind fall -verotukseen liittyviä perusteluja ja ongelmia oikeustieteellisestä ja taloustieteellisestä näkökulmasta. Ratkaisuja tutkitaan tehokkuuden, hinnanmuodostuksen, hyvinvoinnin jakautumisen ja markkinavoiman kannalta. Teoreettisia tuloksia arvioidaan ja kommentoidaan vertaamalla niitä pohjoismaisia markkinoita koskeviin tutkimustuloksiin ja analyyseihin