Volatility dynamics between EU ETS and Nordic electricity market

Abstract

Due to the increasing awareness towards climate change scholars have been displaying growing interest towards emission trading. European Union emission trading scheme is an EU-wide establishment in which corporations trade emission allowances. One of the larg-est individual sectors participating in the European emission trading is the electricity mar-ket. Thus, it is important to investigate the complex connection between emission and electricity markets. So far, the existing literature has been focusing on the price and re-turn relationship between the two markets. The main focus of this study is to shed light to the scarcely studied volatility connection between European emission trading and elec-tricity prices.

In order to study the volatility connection between the markets this study conducts a DCC-GARCH analysis. Such modelling enables the investigation of return and volatility connection as well as the time-varying correlation between assets. Thus, the model is able to provide valuable information about the constantly changing European emission market. The data utilized in this study ranges from January 2009 to March 2019 and includes daily prices from EU ETS and Nord Pool electricity market. The data is gathered only from the second and third phase of EU ETS as carbon price was practically zero at the end of the first trading phase.

The main empirical findings suggest that the volatility and returns flow only from Nordic electricity market to European emission market. No evidence of information or return flows of opposite direction is found. This could be due to Nordic countries developing their production mixes to include more carbon-free generation. Thus, the carbon price has a lower impact on region’s electricity price formation. Further, electricity’s volatility could affect EUAs volatility as rapid changes in demand of electricity may force producers to ramp up carbon-intensive facilities. Finally, analysis of hedging effectiveness proves that Nordic electricity market participants can lower their downside risk by including carbon assets in their portfolios.

Ilmastonmuutoksen vääjäämätön uhka on kasvattanut yritysten sekä tutkijoiden mielen-kiintoa markkinaehtoista päästökauppaa kohtaan. Euroopan päästömarkkinat ovat yksi van-himmista ja suurimmista päästöoikeuksien kauppapaikoista, jonka vuoksi siihen kohdistuu erityistä huomiota useilta tahoilta. Energian tuotannon ja kulutuksen synnyttämät markki-nat puolestaan ovat yksi suurimmista yksittäisistä päästökaupan alaisista toimialoista. Tä-män vuoksi on tärkeää tutkia ja ymmärtää energiamarkkinoiden ja päästökaupan välistä yhteyttä. Aikaisemmat tutkimukset keskittyvät hintojen ja tuottojen väliseen yhteyteen ja jättävät usein näiden volatiliteettiyhteyden huomioimatta. Tämä tutkimus pyrkii täyttä-mään tämän aukon tutkimalla Pohjoismaisen sähkömarkkinan ja Euroopan päästökaupan välistä volatiliteettiyhteyttä.

Tutkiakseen sähkömarkkinoiden ja päästökaupan välistä volatiliteettisuhdetta tämä tutki-mus hyödyntää DCC-GARCH-mallia. Malli mahdollistaa markkinayhteyksien analysoinnin sekä tuotto- että volatiliteetti tasoilla. Tämän lisäksi mallin avulla on mahdollista tutkia myös markkinoidenvälisen korrelaation kehitystä tutkimusperiodin aikana. Tutkimuksessa käytetty aineisto on kerätty tammikuun 2009 ja maaliskuun 2019 väliseltä ajanjaksolta ja se koostuu päivittäisistä havainnoista Euroopan päästömarkkinoilta sekä Pohjoismaisilta sähkömarkkinoilta. Tutkimusperiodi alkaa Euroopan päästökaupan toisen jakson alusta, sillä ensimmäisen jakson lopussa päästöoikeudet olivat käytännössä arvottomia.

Tutkimustulosten mukaan volatiliteetti- ja tuottovirrat markkinoiden välillä ovat yksisuun-taisia. Tulokset indikoivat, että Pohjoismainen sähkömarkkina vaikuttaa molemmilla tasoil-la Euroopan päästökauppaan, mutta päästökaupalla ei ole tilastollisesti merkittävää vaiku-tusta sähkömarkkinoihin. Tämä saattaa johtua vähäpäästöisen energiatuotannon määrän kasvusta Euroopan ja erityisesti Pohjoismaiden alueella, jonka vuoksi päästöoikeuden vai-kutus sähköntuotantoon laskee. Lopuksi tutkimus analysoi onko Pohjoismaisen sähkömark-kinatoimijan mahdollista laskea riskiään sisällyttämällä portfolioonsa päästöoikeuksia. Tut-kimustulosten mukaan portfolio, jossa yhdistyvät päästöoikeudet sekä Pohjoismainen säh-kö on matalariskisempi kuin vastaava portfolio, joka koostuu ainoastaan sähköstä.