Essays on auction mechanisms and information in regulating pollution

Environmental regulation often has to be designed using asymmetric and incomplete information. Polluting firms, for instance, are normally privately better informed than the regulator with regard to the costs of reducing their emissions. However, even regulated firms may not have accurate information about their own abatement costs. The regulator is eager to know this private information in order to implement the most efficient environmental policy given the information at hand. In this thesis, I study, among other things, how auction mechanisms can be used to incentivize firms to reveal their private information to the regulator. One of the central questions in pollution control theory is whether a price instrument like an emission tax or a quantity instrument like tradeable permits is better in environmental or climate policy. In climate policy, emissions trading programs have been more popular both in Europe and the U.S. Also, auctions and in particular uniform price auction formats have been used as an initial allocation method in many trading programs. In the first two essays of this thesis, I study two-stage mechanisms for controlling pollution. In the first stage, the regulator conducts a generalized multi-unit Vickrey auction in order to allocate emission permits to firms. More importantly, the auction mechanism aims to collect private information from regulated firms. In the second stage, the regulator implements a range of environmental policy instruments, in the light of the information from the auction. In the first essay, the regulator uses either a constant price regulation or a program of tradeable permits with a fixed supply of permits. I show that firms have less incentive to bid sincerely in an auction when using a tax instrument compared to emissions trading. In the second essay, the regulator implements a tradeable permits program in the second stage, where the permit supply is elastic in price. Moreover, the permit market suffers some frictions, which increase the costs of trading. I derive incentive compatibility conditions for firms to bid sincerely in the first-stage auction given the regulation in the second stage and the various information structures. In the third essay, I compare the Vickrey and uniform price auction formats in allocations of emission allowances without an allowance resale market. Firms may collude and thus coordinate their bidding behavior in auctions. The Vickrey auction is efficient but the revenues decrease the more firms collude. However, the efficiency and revenues of uniform price auctions depend heavily on the coalition game and the structure of the market.Ympäristöpolitiikan ohjauskeinot on usein suunniteltava ilman täydellistä tietämystä päästöjen vähentämisen kustannuksista tai hyödyistä. Vaikka saastuttavien yritysten käsitys mahdollisista päästövähennysteknologioistaan voi olla epävarmaa, saattaa yrityksillä olla viranomaista parempi ymmärrys niiden kustannuksista. Viranomainen haluaisi saada yritysten tiedon käyttöönsä suunnitellakseen ohjauskeinot paremmin. Tässä väitöskirjassa tutkin muun muassa, miten huutokauppamekanismeja voidaan hyödyntää yritysten palkitsemiseksi, jotta ne paljastaisivat totuudenmukaisesti tietämyksensä viranomaiselle. Yksi keskeisimmistä ympäristökontrollin teoriaan liittyvistä kysymyksistä on perinteisesti ollut, tulisiko saastuttamista ohjata hintainstrumentilla kuten veroilla vai määräinstrumentilla kuten kaupattavilla päästöoikeuksilla. Ilmastopolitiikassa päästöoikeuksien kauppaohjelmat ovat olleet suositumpia niin Euroopassa kuin Yhdysvalloissa. Huutokauppaa on sovellettu monessa kauppaohjelmassa päästöoikeuksien alkujakomenetelmänä. Väitöskirjan kahdessa ensimmäisessä esseessä tutkin kaksivaiheista ympäristöohjausta. Ensimmäisessä vaiheessa viranomainen huutokauppaa päästöoikeuksia saastuttaville yrityksille hyödyntäen Vickrey huutokauppaa. Huutokauppamekanismin avulla viranomainen oppii yritysten puhdistuskustannuksista. Ohjausmekanismin toisessa vaiheessa viranomainen asettaa yrityksille erilaisia ympäristöpolitiikan ohjauskeinoja hyödyntäen oppimaansa. Ensimmäisessä esseessä viranomainen valitsee joko kiinteän hintaohjauksen tai päästöoikeuksien kaupan, jossa markkinoille jaettavien päästöoikeuksien määrä on kiinteä. Osoitan, että yritysten halukkuus paljastaa tietonsa totuudenmukaisesti huutokaupassa on rajoittuneempaa, kun käytössä on vero-ohjaus, kuin jos varsinaiseksi ohjauskeinoksi valitaan päästökauppa. Toisessa esseessä viranomainen valitsee toisen vaiheen ohjauskeinoksi päästöoikeuksien kaupan, jossa päästöoikeuksien tarjonta on joustava hinnan suhteen. Lisäksi päästöoikeusmarkkinoiden toimintaan liittyy kaupankäynnin kustannuksia lisäävää kitkaa. Johdan ehdot tietorakenteelle, jolloin yritykset paljastavat tietonsa totuudenmukaisesti huutokaupassa. Kolmannessa esseessä vertailen Vickrey huutokauppaa ja mm. EU:n päästökaupassa sovellettua yhtenäishinnoittelun huutokauppaa, kun yritykset eivät voi käydä kauppaa päästöoikeuksien jälkimarkkinoilla. Yritykset voivat kuitenkin koordinoida käyttäytymistään päästöoikeuksien huutokaupassa. Vickrey huutokauppa jakaa päästöoikeudet tehokkaasti, mutta huutokaupan tuotot alenevat yritysten koordinoidessa käyttäytymistään. Yhtenäishinnoittelun huutokaupan tulokset ovat riippuvaisia markkinarakenteesta ja koalitionmuodostuksen luonteesta