marie-claude lajoe · o marie-claude lajoie, 1998 . national library of canada bibliothèque...
TRANSCRIPT
MARIE-CLAUDE LAJOE
CONTRAINTES ~ ~ C G L E M E N T A I R E S ET EFFICACITÉ
DES SYSTÈMES DE PERMIS ÉCHANGEABLES
Mémoire présenté
à la Faculté des etudes supérieures de l'université Laval
pour l'obtention du grade de maître ès arts (M.A.)
Département d'économique FACUL* DES SCIENCES SOCIALES
UNIVERS~T~ LAVAL
SEPTEMBRE 1998
O Marie-Claude Lajoie, 1998
National Library of Canada
Bibliothèque nationale du Canada
Acquisitions and Acquisitions et Bibliographic Services services bibliographiques 395 Wellington Street 395, nie Wellington OttawaON K I A ON4 Ottawa ON K I A ON4 Cana* Canada
The author has ganted a non- exclusive licence allowing the National Library of Canada to reproduce, loan, distribute or sell copies of this thesis in microfom, paper or electronic formats.
The author retains ownership of the copyright in this thesis. Neither the thesis nor substantial extracts fiom it may be printed or otherwise reproduced without the author's permission.
L'auteur a accordé une licence non exclusive permettant ii la Bibliothèque nationale du Canada de reproduire, prêter, distribuer ou vendre des copies de cette thèse sous la forme de rnicrofiche/filrn, de reproduction sur papier ou sur format électronique.
L'auteur conserve la propriété du droit d'auteur qui protège cette thèse. Ni la thèse ni des extraits substantieis de celle-ci ne doivent être imprimes ou autrement reproduits sans son autorisation.
Les Clean Air Act Amendements de 1990 ont grandement affecté l'industrie électrique américaine. Cette étude se penche sur les entreprises de services publics qui doivent opérer en respectant les diktats de ces nouveaux règlements en plus de la réglementation de taux de rendement. Nous analysons I'irnpact de cette doüble réglementation sur le
comportement des entreprises. Les contraintes réglementaires obligent les entreprises faire des choix qui ne sont pas optimaux économiquement au niveau de l'allocation des ressources et qui ne maximisent pas le bien-être économique.
AVANT-PROPOS
J'aimerais remercier Joseph Doucet, mon directeur, pour sa patience infinie, son
encouragement et son support sans faille durant toutes ces dures anndes de labeur. Sans
lui, ce mémoire ne se serait sans doute pas terminé. Je dois aussi remercier le GREEN pour le support financier.
Je ne peux passer sous silence l'aide inestimable, financière et morale, de mes parents-
Grand-maman. la meilleure gardienne au monde!
Many, many thanks to my wonderful husband for his moral and technicai support.
Matlab rules!
J'aimerais dédier ce mémoire à mes fils, Alexander et Thomas. Enfin, leur maman pourra s'occuper d'eux à 100% !
TABLE DES MATIÈRES
............................................................................................................................... Résumé i
. . ................................................................................................................. Avant-propos i i
... . . ............................................................................................................. Table des matieres 111
Liste des graphiques .......................................................................................................... iv
................................................................................................................... 1 . Introduction 1
0 ............................. 2 . Réglementation des entreprises de services publics aux Etats-Unis 3 2.1 Definition de monopole naturel ........................................................................ 3 2.2 La réglementation par le taux de rendement ....................................................... 3 2.3 La réglementation environnementale .................................................................... 5
........................................................................................... 2.3.1 Ordre et contrôle 5 .................................................................. 2.3 2 S ystéme de permis echangeables 5
................................ 2.3.3 Supériorité du marche des permis vs ordre et contrôle 6
..................................................................... 3 . Les Clean Air Act Amendments de 1990 10 ........................................................................................................... 3.1 Description 10
3.2 Faible activité dans le marche des permis ............................................................ 1 1
................................................................................... 4 . Le modde de Coggins et Smith 15 ................................................................................................... 4.1 Ordre et contrôle 15
.......................................................................... 4.2 Système de permis échangeables 17
.......................................................................... 5 . Le modèle de Constantatos et Doucet 20 5.1 Présentation du modèle .................................................................................... 20
........................................................................................................ 5.2 Le cas simple 21 5.3 Capital d'abattement inclus dans la base de tarification ....................................... 23 5.4 Capital d'abattement et permis dans la base de tarification ................................. 30
..................................................................................... 5.5 Prix des permis endogene 31
6 . Le modèle de Constantatos et Doucet A la Coggins et Smith ....................................... 32 6.1 Ajustements au modtle ................................................................................ 32 6.2 Simulations .......................................................................................................... 33
............................................. 6.3 Comparaisons des résultats avec Coggins et Smith 38
.................................................................................................................. 7 . Conclusions 40
.................................................................................................................... Bibliographie 42
.................................................................................................................... Graphiques 4 4
LISTE DES GRAPHIQUES
Graphique 1: Coût marginal d'abattement et taux de rendement permis ........................... 44
Graphique 2: Taux de rendement permettant d'égaliser les coûts marginaux d'abattement ............................................................................................................... 45
Graphique 3: Écart entre les co0ts marginaux d'abattement lorsque le taux de rendement de l'entreprise 2 varie ..................................... .. .............................. 46
Graphique 4: Effets sur les coQts marginaux d'abaitement d'un changement de taux de rendement pour des entreprises ayant des niveaux technologiques
...................................................................................................................... différents 4 7
Graphique 5: Coût marginal d'abattement et taux de rendement lorsque le capital d'abattement est inclus dans la base de tarification et lorsque le capital d'abattement et les permis sont inclus dans la base de tarification ..................................................... 48
Graphique 6: Taux de rendement permettant d'égaliser les coûts marginaux d'abattement lorsque le capital d'abattement est inclus dans ia base de tarification et lonque le capital d'abattement et les permis sont inclus dans la base de tarification ........................................................................................... 49
Graphique 7: Proportion de permis pouvant être incluseee dans la base de tarification .......................................................................................................... et prix des permis 50
Graphique 8: Proportion de permis pouvant être inclus dans la base de tarification et production d'électricité des deux entreprises ............................................................ 5 1
Graphique 9: Proportion de permis pouvant être inclus dans la base de tarification et capital d'abattement utilisé par les deux entreprises .................................................. 52
Graphique 10: Proportion de permis pouvant être incluse dans la base de tarification et coût marginal d'abattement des deux entreprises ...................................................... 53
Graphique 1 1 : Proportion de permis pouvant être incluse dans la base de tarification, prix des permis et coDt marginal d'abattement .......................................................... 54
Graphique 12: Proportion de capital d'abattement pouvant être incluse dans la base de tarification et prix des permis .........................................................................-...---.-. 55
Graphique 13: Proportion de capital d'abattement pouvant être incluse dans la base de tarification et production de l'entreprise 1 ................................................................ 56
Graphique 14: Proportion de capital d'abattement pouvant être incluse dans la base de tarification et capital d'abattement utilisé par l'entreprise 1 ..................................... 57
Graphique 15: Proportion de capital d'abattement pouvant être incluse dans la base de tarification et production de l'entreprise 2 ................................................................ 58
Graphique 16: Proportion de capital d'abattement pouvant être incluse dans la base de tarification et capital d'abattement utilisé par l'entreprise 2 ..................................... 59
Graphique 17: Proportion de capital d'abattement pouvant être incluse dans la base de tarification et quantité de permis utilisés par l'entreprise 2 ...................................... 60
Graphique 18: Proportion de capital d'abattement pouvant être incluse dans la base de tarification et coot marginal d'abattement des deux entreprises ............................... 61
Graphique 19: Proportion de capital d'abattement et de permis pouvant être incluses dans la base de tarification et nombre de permis utilisés par l'entreprise 2 ................... 62
Graphique 20: Proportion de capital d'abattement pouvant être incluse dans la base de tarification et bien-être économique ..................................................................... 63
Graphique 2 1 : Proportion de permis pouvant être incluse dans la base de tarification et bien-être économique ............................................................................................ 64
1. INTRODUCTION
En 1990, le gouvernement américain enterinait les Clean Air Act Amendments (CAAA),
les dernières révisions au Clean Air Act, qui lui-même date de 1963. Une portion des
CAAA, le "Title TV", s'intéresse particulièrement Zi la réduction des pluies acides. Ces
dernières sont causées par l'émission de certains polluants dans l'atmosphère.
principalement le dioxyde de soufre (SOz) et les oxydes d'azote (NO,) qui sont dégagés
lors de la combustion de carburants fossiles. Les principaux émetteurs de ces polluants
sont les centrales d'électricité thermiques alimentées au charbon. Ces centrales émettaient
70% du S 0 2 et produisaient 55% de I'électricitk aux Etats-Unis avant l'entrée en vigueur
des CAAA. Les CAAA ont donc un impact très important sur l'industrie électrique
américaine.
Les CAAA ont innové dans leur façon de contrôler les émissions de polluants.
Traditionnellement, les émetteurs de pollution étaient régis par la méthode "ordre et
contrôle" ("command and control"). Avec cette méthode, chaque pollueur a un plafond
d'émissions à ne pas excéder. Si cette limite est dépassée. le responsable est pénalisé.
Les CAAA prévoient un autre type de contrôle. Les émetteurs de S 0 2 devront détenir un
permis d'émission pour chaque tonne degagée dans l'atmosphère. Les firmes ont reçu
gratuitement une allocation de départ, mais elles peuvent acheter ou vendre des permis
sur un marché. Ce système de permis échangeable (SPE) devrait permettre aux
entreprises de se conformer aux nouvelIes exigences gouvernementales à moindre coQt
qu'avec la méthode traditionnelle. En effet, les entreprises de services publics qui
peuvent réduire physiquement leurs émissions à faible coût peuvent vendre leun permis à
d'autres entreprises de services publics qui ne peuvent le faire meilleur coût que le prix
d'un permis.
Cette nouvelle réglementation environnementale fédérale est venue compliquer la
problématique à laquelle les gestionnaires des entreprises de services publics sont
confrontés. Chaque état a une réglementation propre Zi laquelle doivent se soumettre les
producteurs d'électricité. Plusieurs états ont des règles environnementales qui s'ajoutent
aux CAAA. Il y a aussi une réglementation qui découle du statut de monopole naturel
que détiennent les entreprises de services publics dans leur territoire. Cette
réglementation a pour objectif de s'assurer que I'entreprise ne tirera pas de profit excessif
de sa position privilégiée dans son marché.
La présente étude s'intéresse à l'interaction de la réglementation fédérale des CAAA et de
la réglementation étatique sur le taux de rendement. Nous allons tout d'abord procéder à
un bref survol de la réglementation des entreprises de services publics américaines au niveau financier et au niveau environnemental. Nous allons ensuite faire une brève
description des CAAA et de leur impact sur l'industrie électrique américaine. Coggins et
Smith (1993) ont presenté un modèle théorique explorant le probkme qui nous intéresse:
l'interaction de la réglementation financiere étatique et de la réglementation environnementale féd6raie. Nous allons présenter leur modèle et leurs résultats. Nous
allons ensuite prtisenter un modéle élaboré par Constantatos et Doucet. Nous utiliserons
ce modèle pour effectuer des simulations numériques et nous analyserons les conclusions que ce modèle nous permet de tirer. Nous allons ensuite mettre en parallèle les deux
modèles, celui de Coggins et Smith et celui de Constantatos et Doucet, afin de comparer
et discuter des résultats et de leur signification pour les instances réglementaires.
2. RÉGLEMENTATION DES ENTREPRISES DE SERVICES PUBLICS AUX ÉTATS-UNIS
2.1 Définition de monopole naturel
Les entreprises productrices d'électricité sont considérées comme des rnon~poles naturels.
Un monopole naturel est observé lorsque les coats de production d'un output sont moins
élevés lorsque la demande est satisfaite par un seul producteur plutôt que par plusieurs.
Cette situation se retrouve en général dans des industries où les coûts fixes sont très
élevés par rapport aux coQts variables. A part l'industrie de l'électricité, le téléphone, le
câble, la distribution de l'eau et de gaz, entre autres, sont considérés comme des
monopoles naturels. Les entreprises détentrices d'un monopole naturel sont soumises 2î
une réglementation rigoureuse à cause de leur position privilégiée dans leur marché.
Dans les cas de monopoles naturels, le gouvernement intervient afin de protéger I'intérêt
public. ii accorde une franchise à une entreprise. Celle-ci a le monopole de fait et Iégale
sur son territoire. Mais le gouvernement contraint le producteur à ne pas faire de profits
excessifs. Le but poursuivi est de réussir à capter les économies d'échelle amenées par la
présence d'un seul producteur et d'empêcher les profits abusifs.
Pour ce faire, le gouvernement accorde donc un pouvoir de réglementation à une régie ou commission qui veille sur l'entreprise privée qui a le monopole. La régie contrôle les
tarifs, les opérations, etc. de l'entreprise. il y a plusieurs façons de réglementer les profits des entreprises d'électricité. Nous nous attarderons ici à la réglementation par taux de
rendement, l'une des plus utilisées.
2.2 La réglementation par taux de rendement
Selon la réglementation par taux de rendement, l'entreprise est autorisée à dégager un
certain rendement sur son investissement en capital. Le taux de rendement permis est
fixé par la régie. Ce taux de rendement est délicat à établir. S'il est trop élevé, il accorde
un trop grand pouvoir au monopole. S'il est trop faible, l'entreprise ne pourra pas réussir
à attirer les investisseurs.
il y a 5 critères importants qui sont utilisés pour établir un taux de rendement permis juste
et équitable. Premièrement, il doit être suffisamment élevé pour attirer le capital pour
financer les investissements de l'entreprise. Le taux de rendement permis doit aussi
permettre de récompenser les investisseurs pour le risque qu'ils acceptent en finançant
l'entreprise. Le taux de rendement permis doit aussi inciter les gestionnaires de
l'entrepnse de services publics i?î gérer efficacement leur entreprise. Ensuite, le taux de
rendement permis doit assurer, par le biais des tarifs, le rationnement par les consommateurs, C'est-à-dire que le tarif doit être tel que les consommateurs utiliseront
l'électricité pour laquelle ils sont prêts B payer les coûts marginaux et les collts évités mais
ne consommeront pas au-dela de ce niveau. Finalement, le taux de rendement permis doit assurer aux consommateurs des tarifs relativement stables et prévisibles. Les "bonnes
années" ne signifient pas une baisse des tarifs pour respecter un taux de rendement permis
donné car alon les "mauvaises années" entraîneraient une hausse significative pour atteindre ce même taux de rendement.' En fixant le taux de rendement, les régulateurs
doivent rechercher l'équilibre entre les besoins des consommateurs et les attentes des investisseurs.
Le taux de rendement est calculé de la façon suivante:
Revenus - coQts d'opération
capital investi
La réglementation par taux de rendement affecte le comportement et les choix de
l'entrepnse. Au début des années soixante, Averch et Johnson (1962) se sont penchés sur les effets de la réglementation par le taux de rendement. Ils prétendent que celle-ci
entraîne une inefficacité puisqu'elle est basée sur la quantité de capital que l'entreprise
emploie. Le producteur sera tenté d'augmenter la quantité de capital investi afin de
pouvoir gagner des profits plus grands d o n que les buts poursuivis par la réglementation
sont de faire augmenter la production, diminuer les prix et minimiser les coQts de production.
Un des résultats obtenus par Averch et Johnson est que l'entreprise réglementée utilisera
plus de capital que l'entreprise non-réglementée afin de gonfler sa base de tarification. Le
ratio capitaVtravai1 ne sera pas optimal pour la quantité d'électricité produite, c'est-à-dire que le même niveau de production aurait pu être atteint moindre coût en utilisant moins
de capital et plus de travail. --
p.203 Bonbright J-C. et al, Principles of Public Utiliry Rates, Public Utilily Reports, Inc.. Arlingfon. Virginia.
Averch et Johnson ont aussi affirmé que l'entreprise réglementée produit au-delà de la
quantité qu'elle aurait choisie si elle n'avait pas été réglementke. Baumol et Klevorick (1970) attaquent cette affirmation. Le résultat d'Averch et Johnson ddcoulait du fait qu'ils
croyaient que la quantité de travail choisie par l'entreprise réglementée serait semblable au choix optimal sans réglementation. Une quantité de travail optimale alliée un niveau de capital plus élevé choisi par l'entreprise réglementée résulterait donc en une production plus grande sous contrainte de taux de rendement que sans contrainte. Cette conclusion
rendait la réglementation par le taux de rendement trés intéressante. Malheureusement, elle découlait de l'hypothese erronée que la quantité de travail choisie par l'entreprise serait la même sous contrainte de réglementation que sans cette contrainte.
L'effet Averch-Johnson s'applique à notre problématique puisque nous nous intéressons aux entreprises qui doivent se soumettre à une réglementation par le taux de rendement en plus de se plier aux CAAA. Ces entreprises auraient donc tendance il sur-investir et devraient profiter de I'opportunitd d'inclure le capital d'abattement et les permis
d'émissions dans leur base de tarification.
2.3 La réglementation environnementaie
2.3.1 Ordre et contrôle ("Command and Control")
Traditionnellement, la méthode utilisée pour amener les entreprises polluantes à diminuer leurs émissions était la méthode de "ordre et contrôle". Les entreprises devaient se
conformer à une limite donnée d'émissions de pollution en diminuant leur production et/ou en investissant dans de l'équipement de dépollution. Cette méthode ne permettait aucune flexibilité. Il n'y avait qu'une façon de se soumettre aux exigences environnementales.
2.3.2 Système des permis échangeables
Dans un système de permis échangeables, il y a une limite globale aux émissions de
polluants. Pour chaque unité de polluant qui peut être émise, il existe un permis. Ces
permis sont alloues initialement aux entreprises. Les entreprises doivent posséder un permis pour chaque unité du polluant qu'elles rejettent dans l'atmosphère. Au lieu de, ou
en plus, d'avoir des permis, une entreprise peut choisir d'investir dans de l'équipement de
dépollution pour reduire ses émissions si pour elle les coûts sont moindres de cette façon.
Elle peut alors vendre ses permis supemus à une entreprise pour qui les coûts en capital
de dépollution sont plus importants que d'acheter des permis. Ce système pennet une
certaine flexibilité dans l'allocation des activités de dépollution dans le marché.
L'entreprise qui doit se conformer peut faire des choix pour minimiser ses coûts.
2.3.3 SupéRodé du marché des petmis vs ordre et contrôle
Sartzetakis(l993) montre que les firmes sujettes A la réglementation "ordre et contrôle"
diminuent leurs productions et investissent dans du capital de réduction de pollution afin de ne pas excéder la norme qui leur est assignée. Les entreprises égalisent la perte
marginale de profit au collt marginal de I'abattement. Sartzetakis considère un modèle
simple à la Cournot avec deux entreprises dont les coûts marginaux de l'abattement sont
différents. L'entreprise avec les coSts marginaux de l'abattement plus faible investira
relativement plus dans le capital de dépollution que l'entreprise avec le coût marginal
élevé. Les deux entreprises réduiront leur production comparativement au cas sans ordre
et contrôle, car les coûts de réduction d'émissions associés à une production plus élevée
ne seront pas compensés par les revenus.
L'idée des marchés de permis d'émission a été beaucoup promue par les économistes. En effet, ces marchés devaient permettre d'accroître l'efficacité en amenant l'égalisation des
coûts marginaux de l'abattement pour les entreprises par le biais du mécanisme de l'offre
et de la demande sur le marché des permis. Dans un modele A deux entreprises,
l'entreprise avec le coût marginal de l'abattement le plus élevé achète des permis si le prix
des permis est plus faible que son coût marginal d'abattement. L'entreprise avec le coût
marginal de I'abattement plus faible vend des permis tant que le prix de ceux-ci est plus
élevé que son coût marginal d'abattement. Ces échanges entraînent l'égalisation des coûts
marginaux d'abattement puisqu'une entreprise vend et l'autre achète des permis tant et
aussi longtemps que le coût marginal d'abanement de la première demeure inférieur au
prix des permis et que le coilt marginal de la seconde y est supérieur. L'entreprise avec le
coût marginal de l'abattement inférieur investit relativement plus en abattement que
l'entreprise avec le coût marginal plus élevé. L'équilibre optimal est atteint lorsque les
coûts marginaux des 2 entreprises et le prix des permis sont égaux.
Ce résultat est supérieur au résultat atteint avec la méthode ordre et contrôle. Cette
demiere méthode n'assure pas 116galisation des coGts marginaux d'abattement entre les
deux entreprises. L'efficacité au niveau des coilts n'est donc pas atteinte. Pour ce qui est
du bien-être économique, soit le surplus du consommateur plus le profit du producteur,
Sartzetakis montre que les coûts totaux d'abattement sont moins élevés sous un régime de
marché des permis compétitifs que sous ordre et contrôle, ce qui implique un plus grand
bien-être économique.
L'efficacité des coi3ts que le système de marché des permis permet d'atteindre peut
malheureusement être affectée par plusieurs distorsions. Une de ces distorsions, observée
par Sartzetakis, est l'absence de compétitivité parfaite dans le marché des permis. il
considère toujours un modèle à deux entreprises où l'une d'elles a le pouvoir d'influencer
le prix sur le marche des permis. Le producteur qui détient ce pouvoir cherchera A faire augmenter le prix des permis et ainsi augmenter les coQts de son compétiteur.
L'entreprise sans pouvoir sur le marché des permis égalisera son coût marginal de
l'abattement au prix des permis. Ses coûts seront donc plus élevés, ce qui l'amènera à
baisser son niveau de production.
Sartzetakis considère le manque de compétitivité dans le marché des permis pour 2 types
de structures de marché pour l'output de production: le cas où les marchés d'output sont
distincts (2 produits différents ou alors 2 territoires différents) et le cas où les 2
entreprises sont en compétition directe sur le marché des outputs. Dans le premier cas, le producteur qui a l'influence sur le marché des permis va faire augmenter ou diminuer le
prix des pemis selon qu'il est vendeur ou acheteur de permis. S'il est vendeur de permis, le producteur fera augmenter le prix jusqu'à ce que ses profits sur la vente de permis
soient égaux la hausse de ses coQts amende par l'augmentation des prix des permis. S'il
est acheteur de permis, le producteur qui domine le marché des permis en fera diminuer le
prix, ce qui fera baisser ces coûts et accroître son profit. Ces situations sont plus efficaces
que la méthode ordre et contrôle puisque des Cchanges qui permettent de mieux répartir
l'investissement dans le capital d'abattement ont lieu.
Dans le cas où les entreprises sont en compétition dans le marché des outputs, l'entreprise
qui a le pouvoir de fixer les prix dans le marché des permis cherche à faire augmenter le prix des permis. Ceci entraînera une hausse des coQts de l'entreprise rivale qui devra
alors diminuer sa production. L'entreprise dominatrice pouna ainsi s'emparer d'une part
de marché supplémentaire. Sartzetakis que cela peut aller jusqu'à transformer une
entreprise qui était vendeur de permis en acheteur de permis. il est facile de voir que ce
type de situation est moins eff~cace que la solution ordre et contrôle.
Malueg(1990) étudie l'inefficacité amenée par une entreprise dominante sur le marché des
permis. L'instrument qu'il utilise pour mesurer l'efficacité est le bien-être économique.
Malueg montre que même lorsque le marché des permis est compétitif, le bien-être
économique peut être moindre avec les échanges de permis qu'avec la méthode ordre et
contrôle. il considère un modèle avec un oligopole de Cournot à n entreprises. Le marché des permis est compétitif. Les échanges de permis baissent, ou du moins
n'augmentent pas, les coOts de production des entreprises. En fait, i l dit que pour au
moins une entreprise, les couts de production seront réduits. Cette entreprise haussera sa production et son niveau de profit. L'output de l'industrie augmentera ce qui fera diminuer le prix de la production, entraînant une hausse du surplus du consommateur.
Puisque au moins une entreprise augmente son profit et que le surplus du consommateur
augmente, le bien-être économique augmente.
Si toutes les entreprises voient leurs coûts de production diminués avec les échanges de
permis, alors ce type de programme sera désir6 par toutes les entreprises. Elles verront leurs profits s'accroître, le surplus du consommateur augmentera à cause de la hausse de
production et le bien-être économique s'en trouvera amélioré. Mais, observe Malueg, si les coûts sont très différents d'une entreprise à l'autre. une situation où une entreprise ne
veut pas du programme de permis pourrait se produire. Si une entreprise à bas c o k et
production élevée réduit son output après l'introduction du programme d'échanges de
permis, et qu'une entreprise à coûts plus élevés et production plus faible augmente le sien,
le profit total de l'industrie pourrait s'en retrouver diminué. Malueg qu'il est clair que le marché des permis augmente le surplus du consommateur mais son effet sur le profit peut aller dans les deux directions. Par consdquent, l'effet sur le bien-être
économique est ambigu.
Malueg démontre, dans un exemple spécifique, un cas où le bien-être économique
diminue avec un marché des permis échangeables. Ces conclusions de Malueg vont ii
l'encontre de celle de Sartzetakis qui dit que les coûts d'abattement sont moins importants
lorsque le marché des permis est compétitif, ce qui amène un bien-être économique plus
grand. Selon Sartzetakis, ces résultats conflictuels s'expliquent principalement par deux
choses. Premièrement, dans le modèle de Malueg, le prix des permis est choisi de fqon 2
ce que le niveau total des Cmissions reste le même avant et apres que les échanges de
permis soient autorisés. Ceci n'amène pas t'égalisation des coûts marginaux de
l'abattement et du prix des permis. De plus, Malueg, dans son modele, assume que les
entreprises &chahgent des unités de réduction de pollution par unité d'output et non pas
des permis d'~missions comme c'est le cas dans le modèle de Sartzetakis et dans la réalité.
L'implantation du système de permis échangeables des CAAA aux États-unis a suscité
beaucoup d'intérêt. Comme nous le verrons dans la section suivante, les transactions de
permis ont été moins nombreuses que ce à quoi on s'attendait. Mais ceci ne signifie pas
l'échec de ce système de permis. L'industrie et ses partenaires (fournisseurs de carburant et d'équipements, etc.) ont tous su répondre cette nouvelle réglementation.
Comme nous l'avons vu précedemment, il y a plusieurs façons de modéliser
théoriquement les systèmes de permis échangeables et de les comparer aux méthodes de
contrôle plus traditionnelles. Mais nous devons aussi intkgrer dans les moddes
théoriques les autres types de réglementation auxquelles sont confrontées les entreprises
de services publics afh d'&Auer l'effet combiné des différents règlements sur l'industrie.
3. LES CLEAN AIR ACT AMENDMENTS
3.1 Description
Comme nous l'avons mentionné plus tôt, le gouvernement américain a voté les Clean Air
Act Amendements (CAAA) en 1990. Le Title N des CAAA se penche sur les émissions
de SO,, qui sont en grande partie responsables des pluies acides. Les centrales
thermiques au charbon font partie des plus grands émetteurs de S02. Comme la majorité
de l'électricité américaine, c'est-&-dire 70%. est produite dans des centrales au charbon.
l'industrie électrique a été très affectée par les CAAA.
Les émissions de S 0 2 permises aux Etats-Unis seront limitées à 8,95 millions de tonnes
par année à la fin de l'implantation du programme des CAAA, soit 10 millions de tonnes sous les niveaux observés dans les années 80. Les CAAA ont innové dans leur façon de
contrôler les émissions de SOz. L'Environmental Protection Agency (EPA), responsable
de l'application des CAAA, a distribué des allocations ou permis d'émission aux centrales
de charbon existantes. Chaque allocation permet de rejeter une tonne de S02 dans
l'atmosphère dans une année donnée ou dans une année subséquente. Les permis ont été
attribués proportionnellement aux émissions historiques des centrales électriques. Ces
ailocations peuvent aussi être vendues ou achetées lors d'encan tenu régulièrement par
I'EPA. ou alors dans des transactions privées. C'est ce marché des permis qui constitue
une innovation importante. Comme nous le verrons dans la prochaine section, ce marché
a été relativement peu actif jusqu'à présent.
Les CAAA sont mis en application en deux phases. La première phase a débuté le ler
janvier 1995. Elle touche 26 1 unités dans 1 10 centrales situées dans 2 1 états. Cette
phase, qui prendra fin le 3 1 décembre 1999. devrait réduire les émissions de S 0 2 de un peu plus de 3 millions de tonnes par année. La phase 2, quant à elle, affectera 99,4% des
émissions de S 0 2 provenant des centrales au charbon à compter du 1 janvier 2000 et
jusqu'au 31 décembre 2009. Les émissions annuelles seront alors limitées à 9,4 millions
de tonne par année alors que les projections sans les CAAA étaient de 16.5 millions de
tonnes par année. A compter de janvier 2010, les émissions annuelles seront plafonnées 2 8.95 millions de tonnes.
Les producteurs d'électricité qui émettent plus de S 0 2 que leurs allocations ne leur
permettent, doivent faire face des pénalités monétaires sévères, soit 2 000 16 par tonne.
Ce coût est assez punitif si on le compare au prix des permis qui oscille actuellement
autour de 75$US.
Les propriétaires de centrales au charbon ont dû faire part à I'EPA du plan qu'ils
entendaient suivre afin de se conformer à ces nouvelles contraintes environnementales.
Nous pouvons résumer à cinq les méthodes retenues:
i ) le changement de carburant ou alors combinaison de différents carburants (62%);
i i ) la construction de filtreurs géants afin de réduire l'émission dans l'atmosphère du
polluant ( 10%);
iii) la fermeture pure et simple de la centrale émettrice (396);
iv) l'achat d'allocations suffisant pour couvrir les émissions (1 5%);
-v) l'utilisation de contrôles déjà installés pour, entre autres, rencontrer des directives
étatiques plus sévères que les CAAA (lO%).?
Les décisions des producteurs concernant leur plan de conformité ont été compliquées
par l'incertitude. On ignorait ce qui allait se produire au niveau des prix des combustibles
alternatifs, comme le charbon moins sulhireux; on ignorait ce qui allait se passer au niveau des prix et de la technologie du capital d'abattement; et on ignorait, dans bien des
cas, de quelle façon les commissions de services publics allait réagir à cette nouvelle
réglementation fédérale.
La majorité des entreprises touchées par la Phase 1 ont décidé de se conformer en
changeant de carburant, passant à un charbon moins sulfureux ou alors à un combustible
plus propre comme le gaz naturel. Une solution intermédiaire consiste à mélanger le
charbon que l'entreprise utilisait déjà un autre type de charbon ou au gaz naturel.
3.2 Faible activité dans le marché des permis
Le volume d'échanges dans le marché des permis d'émissions s'est révélé moins élevé que
prévu. Avant même le début de la Phase 1, qui s'est amorcée le ler janvier 1995, on
s'inquiétait de ceci. Douglas R. Bohi (1994) soulignait que les entreprises de production
Depanment of Energy (1994) "Utility Phase 1 Acid Rain Cornpliance Strategies for the Clean Air Act Amendments of 1990." Energy Information Administartion, DOUEIA-0582, Washingîon, D.C., mars 1994.
d'électricité ne profitaient pas du marché des permis. Un survol des plans de conformité
de 85 1 des compagnies touchées par la Phase 1 du CAAA lui a permis de constater que
l'option choisie pour se plier aux nouvelles directives environnementales était le plus
souvent le changement de carburant. Cette solution fait en sorte que les réductions de
coûts potentiellts amenées par le marché des permis ne sont pas réalisées. Les
consommateurs sont les victimes de ce choix, par le biais de leur facture d'électricité. Les
commissions de services publics. comme nous l'avons mentionné précédemment, ont à
décider des items qui peuvent être inclus dans la base de tarification ou qui doivent être
considérés comme des depenses. Si les permis d'émissions peuvent être utilisés dans la
base de tarification, les entreprises de services publics ont une incitation supplémentaire à
les utiliser. Bohi croit que les producteurs d'électricité ont choisi le changement de
carburant pour se conformer aux CAAA cause de la réglementation qui ne favorise pas l'utilisation du marché des permis. Les commissions de service public semblent avoir un biais en faveur de l'investissement soit en capital d'abattement, soit pour brûler un carburant diffdrent.
L'incertitude réglementaire a aussi été utilisée par plusieurs auteurs pour expliquer le
faible volume de transactions sur le rnarchddes pennis. La fqon dont les permis doivent
être traités influence directement les choix des entreprises. Si les transactions concernant
les permis d'émissions sont consid6rées comme des opérations courantes et non pas des
investissements, les profits potentiels de la vente de permis excédentaires ne profiteront
pas aux producteurs d'électricité. De plus, si le taux de rendement autorisé sur les permis
d'émission est plus faible que le taux de rendement permis sur le capital d'abattement, il y aura peu d'incentif pour un producteur à acheter des permis en vue de se conformer aux nouvelles lois environnementales. Mais, selon Bailey (1996), cité dans Conrad et Kohn
( 1996), il n'y a aucune évidence statistique que ce rype d'incertitude réglementaire a joué
un rôle dans les décisions et les activités des utilités électriques.
Beaucoup de régies de services publics ont tardé à se prononcer sur le traitement accordé aux permis. Ceci a rendu le marché des permis plus risqué pour les entreprises de
services publics. Dans quelques états durement touchés par la Phase 1, des lois ont été
passées pour empêcher les entreprises de s'engager dans des échanges de permis qui
affecteraient négativement l'économie locale.
Doucet et Strauss (1994) croient que les coûts de transactions élevés associes aux
échanges de permis sont la cause du faible volume sur le marché des permis. Conrad et
Kohn ( 1996) répondent à ceci en disant que les commissions demandées par les courtiers
sont d'environ de 1,75 $US et que le Chicago Board of Trade tient des encans où les coQts
de transactions sont nuls. Iis concluent donc que les coûts de transactions ont, tout au
plus, un effet négligeable sur les échanges de permis.
Rico (1995) soutient que les faibles prix et volume de transaction des permis d'émission
sont dus au fait que I'EPA a émis beaucoup d'allocations boni. Par exemple, plusieurs
états ont des lois environnementales plus sévères que la loi fédérale des CAAA. Pour s'y
conformer, les producteurs d'électricité avaient pris les mesures nécessaires avant que la
Phase 1 des CAAA n'entre en vigueur. Ces centrales ont donc des permis excédentaires.
De plus, des pressions politiques ont forcé I'EPA & récompenser ces entreprises de s'être
conformées d'avance en leur remettant des permis d'emission supplémentaires. Tous ces
permis dont les entreprises n'ont pas besoin affectent à la baisse le prix d'équilibre des
permis.
La vague de déréglementation des dernieres années dans plusieurs industries a aussi contribué au faible volume et aux faibles prix des permis. La déréglementation du
transport ferroviaire a diminué les coûts de transport du charbon. Les producteurs du
Mid-West américain peuvent se procurer du charbon plus propre en provenance de l'ouest
américain à un coût moins important qu'anticipé. Le prix du charbon à faible teneur en soufre de l'ouest a diminué contrairement aux anticipations des observateurs. Cette baisse
est attribuable A une hausse de la productivité minière. La déréglementation du gaz
naturel a rendu ce combustible attractif en baissant les prix. Ces bouleversements ont
rendu plus attirantes pour les entreprises de services publics les options de changements
ou de mélange de carburants. De plus, acheter des combustibles est quelque chose de
connu pour les producteurs d'électricité alors que le risque pequ 5 l'what de permis est
plus important. (Conrad et Kohn, 1996)
Le marché des permis a offert une alternative supplémentaire aux entreprises de production d'électricité. Dans la méthode ordre et contrôle, le seul choix était
l'investissement dans le capital d'abattement. Le marché des permis a introduit une
compétition entre les différentes options. Cette compétition a poussé les fabricants de
technologies d'abattement à se perfectionner et innover. La demande plus élevée a aussi
fait diminuer les co0ts de ce type de capital. Les enmprises ont le même accès à la
technologie d'abattement, ce qui uniformise les coQts entre elles. Étant donné
l'uniformisation des coQts d'abattement entre les entreprises, les échanges de permis qui
auraient été amenés par une grande différence entre les co0ts de l'abattement des
entreprises n'ont plus leur raison d'être.
Conrad et Kohn (1996) tentent de calculer le coût marginal de l'abattement pour le
comparer au prix des permis sur le marché. Ils considérent que le coût marginal de
l'abattement est le coot supplémentaire de remplacer le charbon à haute teneur en soufre
par du charbon à faible teneur en soufre. La différence de prix entre les deux types de
charbon est de l$US la tonne. Ce charbon Zi faible teneur en soufre coûtera 54fUS par
tonne de S 0 2 ii nettoyer. II faut aussi inclure les coilts associés h la réfection des chaudières qui étaient dans le passé utilisées pour brûler le charbon à haute teneur en
soufre. Ce co0t est estimé 0,45$US par tonne de charbon. Le coût marginal de
I'abattement est donc d'environ 78$US pour une tonne de S 0 2 . Ce montant est
légerement plus élevé que le prix des permis sur le marché qui oscille autour de 70 à
75$US.
La faible liquidité du marché des permis ne signifie pas nécessairement l'échec du
programme d'échange de permis contrairement aux craintes des observateurs de la
premiere heure. Elle démontre plutôt la flexibilité que permet le programme. Le
programme d'échange de permis permet aux entreprises de choisir l'option la plus
attrayante. Le charbon en basse teneur en soufre représente la solution la plus
intéressante pour beaucoup d'entreprises de services publics, mais ceci pourrait changer
lors de la seconde phase du Title N où plus de centrales seront touchées et où les
émissions totales seront encore fixées à un niveau plus bas. (Burtraw. 1996)
Coggins et Smith(1993) étudient l'effet de la réglementation par taux de rendement sur les entreprises sujettes aux CAAA. La mesure qu'ils utilisent pour évaluer l'efficacité de ce
type de réglementation est le bien-être économique, i.e. la somme du profit des producteurs et du surplus des consommateurs. Os étudient l'impact sur le bien-être économique des investissements liés aux CAAA qui peuvent être inclus dans la base de tarification. Ces investissements sont, soit des permis d'tmission, soit de l'équipement de réduction de pollution (capital d'abattement). Habituellement. les entreprises sujettes à
une contrainte de taux de rendement surcapitalisent et produisent au-de18 du point où les profits sont maximisés. C'est l'effet Averch-Johnson dont nous avons discuté précédemment. Lorsque la contrainte de rendement est relâchée. la production baisse, les prix montent et le surplus du consommateur diminue.
Coggins et Smith considèrent un modèle avec 2 entreprises: une tr2s polluante et une moins polluante. Les deux entreprises sont des monopoles naturels dans leur marché respectif. Elles sont soumises à une contrainte de taux de rendement. Les quantités de S 0 2 que les entreprises peuvent émettre sont limitées. Les technologies de production. les fonctions de demande ainsi que le taux de rendement permis par la réglementation sont identiques. Par contre, les entreprises ont des fonctions d'émissions différentes ainsi qu'une allocation initiale de permis différente puisqu'une est moins polluante que l'autre. ils font d'abord des simulations avec un cas de commande et contrôle puis avec le cas du marché de permis.
4.1 Ordre et contrôle
Le modèle de Coggins et Smith est le suivant:
Fonction de production:
x ( ~ , , k , ~ ) = &°kt-a a E (0, 1)
où:
xi est un intrant variable de production (par exemple, du charbon) pour l'entreprise i; kl i est le capital de production de l'entreprise i ; A est un coefficient de production commun aux 2 entrprises.
Fonction d'émission:
où:
qi est la production d'électricité de l'entreprise i;
kzi est le capital d'abattement de l'entreprise i;
Bi est le facteur d'efficacité technologique d'émissions de l'entreprise i.
Fonction de demande inverse:
Dans le cas de la méthode commande et contrôle, les entreprises peuvent inclure une certaine proportion de capital d'abattement dans leur base de tarification. Coggins et
Smith font des simulations numériques en faisant varier la portion de capital d'abattement inclus dans la base de tarification de O à 1. Les entreprises ont la même contrainte de
taux de rendement.
Résultats
Le résultat attendu était selon les lignes dlAverch-Johnson. L'accroissement du capital
d'abattement que l'on peut inclure dans la base de tarification équivaut à un relâchement
de la contrainte de taux de rendement. On s'attendait donc à voir faiblir Ie niveau de
production, augmenter les prix et diminuer le surplus du consommateur.
Les résultats obtenus n'ont pas rencontré ces attentes. A mesure que la proportion de
capital d'abatement incluse dans la base de tarification augmente, la production augmente
et les prix diminuent. Ceci implique que le surplus du consommateur augmente. De
plus, le profit augmente. Coggins et Smith expliquent ces résultais surprenants par deux
effets. Premièrement, l'augmentation du capital d'abatement inclure dans la base, qui
équivaut à un relâchement de la contrainte de taux de rendement, réduit le biais envers le
capital de production. Les coûts moyens de production baissent lorsque la portion de
capital inluse dans la base de tarification augmente, ce qui hausse les profits des
producteurs. Ceci est un effet d'efficience. Les entreprises se rapprochent des choix
qu'elles feraient sans contrainte.
Les émissions permises étant plafonnées, tout ce qui fait augmenter la quantité de capital
d'abattement utilisée permettra d'accroître la production. Lorsque Coggins et Smith
augmentent la proportion de capital d'abattement incluse dans la base de tarification dans
leur simulation, le capital de production utilise diminue au profit du capital d'abattement.
Par le fait même, la production augmente aussi avec la quantité de capital d'abattement
incluse dans la base.
Les résultats obtenus sont aussi expliqués par le fait que, dans la simulation, les coûts
moyens de production diminuent à cause de la baisse d'utilisation de capital de production
alors que les coQts moyens d'abattement s'accroissent à cause de l'augmentation de
l'utilisation de ce type de capital. Mais. les coûts moyens totaux baissent. Le fait que les
entreprises puissent inclure plus de capital d'abattement dans la base réduit suffisamment
les distorsions dans le ratio carburantfcapital de production et dans les coûts moyens
totaux pour permettre aux entreprises d'augmenter la production et le profit.
Le niveau d'émission permis est atteint avec une production plus grande que si le capital d'abatement n'était pas inclus dans la base de tarification.
4.2 Système de permis échangeables
Dans cette simulation, Coggins et Smith cherchent à évaluer l'effet sur le bien-être
économique d'inclure en tout ou en partie le collt du capital d'abattement et des permis
d'émission dans la base de tarification. Le prix des permis est endogène et les deux
entreprises font toujours face à la même contrainte de taux de rendement.
Résultats des simulations
Peu importe la portion de capital d'abattement incluse dans la base, le bien-être
économique est toujours maximisé lorsque la proportion d'investissement dans les permis inclus dans la base est de 100 %. Les entreprises ne cherchent pas augmenter leur base
par l'utilisation du capital de production et du capital d'abattement lorsque tous les permis
détenus peuvent être inclus dans la base de tarification.
Lorsque tout le capital d'abattement et tous les permis sont aussi inclus dans la base. le
surplus du consommateur est à son niveau le plus faible. Par contre, le niveau de profit
des producteurs est à son maximum. En fait, Coggins et Smith trouvent que les
producteurs pourraient compenser les consommateurs pour leur perte et trouver quand
même un avantage a cette situation, Le. le surplus total est maximisé.
Le prix des permis augmente avec I'accroissernent de la proportion de permis inchse dans
la base puisque, lorsque cette proportion augmente, les permis deviennent plus
intéressants pour les entreprises ce qui en fait grimper le prix. Le fait de pouvoir inclure les permis dans la base défavorise la surcapitalisation. Celà a pour effet d'amener les
entreprises vers une utilisation des facteurs de production plus optimale. ce qui augmente
le bien-être économique.
Comme Coggins et Smith ont établi que pour que le bien-être économique soit maximisé,
le pourcentage de permis autorisé à être inclus dans la base de tarification doit être égal à
100, ils ont alors cherche il trouver quelle proponion de capital d'abattement devrait aussi
être inclus dans la base pour maximiser le bien-être économique. Ils ont trouvé que le bien-être économique est maximisé lorsque la proportion de capital d'abattement pouvant
être inclus dans la base est de 19%. Mais il semble aussi que la politique idéale qui
maximiserait le bien-être économique total n'est pas optimale pour les consommateurs.
En effet. le surplus des consommateurs augmente lorsque la proportion de capital d'abattement inclus dans la base s'accroît. Ceci est un résultat étonnant.
puisqu'habituellement les consommateurs ne bénéficient pas de voir la base de tarification de l'entreprise réglementée s'accroître. Inversement, les entreprises ne maximisent pas
leur profit au niveau du bien-être économique maximal. Les profits des producteurs
n'atteignent pas leur apogée lonque la base inclut tout le capital d'abatement et les permis. En fait, le profit maximal des producteurs est atteint lorsque le capital
d'abattement est complétement exclus de la base. Cela est dB au fait que les entreprises
sont avantagées par un coDt des permis éleve, ce qui se produit lonque la proportion de
capital d'abattement à inclure dans la base est petit.
Dans leur simulation. Coggins et Smith établissent que lorsque tous les permis et 19% du capital d'abattement est inclus dans la base ( i.e. le maximum du bien-être économique).
le nombre de t r a k t i o n s de permis est faible. Ceci leur fait dire qu'il n'est pas nécessaire d'avoir un volume d'bhange de permis important pour amdiorer le bien-être économique. Le faible volume de transactions dans le marché des permis actuel ne signifie donc pas que le bien-être n'est pas amélioré.
5. LE MODELE DE CONSTANTATOS ET DOUCET
Nous voulons analyser les distorsions amenées par la double réglementation fédérale et
étatique. Pour ce faire, nous allons utiliser un modèle blaboré par Constantatos et Doucet
(1996). Il s'agit d'un modele simple avec deux entreprises. Ces deux entrepnses sont des
monopoles naturels situés dans des états différents. Elks font face à des demanda
semblables dans des masch& distincts. Elles ont la même fonction de production. À
cause des CAAA, elles investissent toutes les deux dans le capital d'abattement mais elles
sont différentes dans leur efficacité technologique à l'utiliser. Elles sont réglementtes
toutes les deux avec la méthode du taux de rendement permis mais celui-ci est diffdrent
pour chacune d'elle. Nous voulons voir quels seront les effets de ces technologies et de
ces taux de rendement permis diffdrents sur les coOts marginaux de l'abattement de ces
deux entreprises. L'égalisation des co0ts marginaux signifie qu'il y a rfficacitd
économique dans l'allocation des ressources.
5.1 Présentation du modèle
Des formes fonctionnelles simples ont été choisies pour illustrer le modèle. Les deux
entreprises produisent de i'électricité pour répondre à la fonction de demande inverse
suivante:
où qi représente la production d'électricité de l'entreprise i. La fonction de production est
la suivante:
est le capitai de production de l'entreprise i. Les deux producteurs du modèle
produisent leur dnergie de façon thermique en utilisant du charbon. Ils sont donc soumis a la réglementation environnementale des CAAA. Leurs emissions de S 0 2 ne doivent
pas dépasser un certain niveau. Dans le modele, les entrepnses ont deux choix pour
limiter leurs émissions. Elles peuvent installer du capital d'abattement qui permet de
restreindre les polluants rejetés dans l'atmosphère, ou se procurer des permis démissions
de S 0 2 . Le niveau d'émission Ei que chaque entreprise peut légalement atteindre est
donc3 :
Z est le nombre de permis que l'entreprise i possède, Ai est le capital de dépollution dans
lequel l'entreprise a investi et Pi est un coefficient technologique associé ii l'efficacité de
l'entreprise i dans le processus d'abattement. Pour simplifier le mod&le. il est supposé que
chaque unité qi d'électricité produite génere une unité de polluants, qi = Ei. Ceci implique
que les entreprises ne peuvent produire au-dela de la somme du nombre de permis
qu'elles possèdent et des tonnes d'émissions polluantes qu'elles peuvent nettoyer grâce à
leur capital d'abattement. La production d'électricité sera donc égale a Qi = min{qi, Ei).
Les permis d'émissions sont disponibles pour les deux entreprises polluantes par le biais
d'un marché compétitif. Les entreprises agissent comme "price takers" sur ce marché. Le
prix des permis, w, est déterminé par l'offre et la demande sur le marché. Le nombre de
permis disponibles est fixe aFin de ne pas outrepasser la limite d'émissions visée au niveau national.
Le capital de production et le capital d'abattement sont disponibles ii un prix r qui est
considéré exoghe. Il n'y a aucune limite sur la quantité de ces deux types de capital que les producteurs peuvent employer.
5.2 Le cas simple
Nous allons tout d'abord considérer le cas d'une entreprise qui cherche il maximiser ses profits sous une contrainte de taux de rendement. Le probltme de l'entreprise i est le
suivant:
M u n , = e(Q)Q, - wZi - rl( - rA, sujet à ni 5 si Ki
où Si est le taux de rendement permis par la commission de service public dans l'état i.
Nous faisons I'hypothese que les entrprises respectent les réglernents.
L'équation de Lagrange pour ce problème se lit comme suit:
e(Q)a - wzi -ry - r . - A , [ ~ ( Q ) Q -wZ, - r$ -4 -s ,K , ]
Les conditions de premier ordre nous donnent les résultats suivants:
Nous pouvons voir que le niveau de production choisi par l'entreprise sera affecté par la
contrainte de taux de rendement. Ii en sera de même pour le capital de production,
puisque Q = K? La quantité de permis que l'entreprise utilisera subira aussi l'influence de
la contrainte du taux de rendement, par le biais du capital d'abattement. Ainsi, la quantité
de capital d'abattement utilisée est affectée par la contrainte de taux de rendement par le biais de W. le prix des permis. En effet, la demande de permis. 2, dépend de la
production qui est fonction du multiplicateur de Lagrange. La demande de permis, à son tour, a une incidence sur w, le prix des permis.j
Le coût marginal de l'abattement est le suivant:
CMA - r 2rAU =- cp/a B
Ce coût marginal d'abattement est en fait le coQt à la marge de produire une unité de production supplémentaire lorsque l'entreprise investit dans une unité de capital
d'abattement de plus. Une unit6 d'output émet une unité de polluant, comme nous l'avons
Pour certaines simulations des sections suivantes, nous avons utilisé un prix des permis exogène, afin dc
simplifier les estimations. Lorsque w est exogkne, la quantid de capital d'abattement demandée par
chacune des entreprises sera fixe, quel que soit le taux de rendement pennis.
vu plus tôt. Ce'coût marginal est le cotit marginal de réduire les emissions d'une unit6
d'output en utilisant du capital d'abattement.
Le coût marginal de l'abattement sera le même pour les deux producteurs i une solution
optimale. A cette solution, il y a aussi égalité avec le prix des permis. il y a efficacité
puisque les entreprises sont confrontdes au même coat marginal maigr6 leurs technologies différentes et leurs taux de rendement permis différents. Les entreprises peuvent
satisfaire les exigences environnementales et les contraintes financières en minimisant les
coûts totaux. L'allocation des ressources se fait efficacement, c'est-&-dire que I'entreprise
la plus efficace dans l'utilisation du capital d'abattement choisit d'installer plus de capital
d'abattement et d'utiliser moins de permis, alors que l'entreprise la moins efficace dans
l'utilisation du capital d'abattement choisit d'installer moins de capital d'abattement et
d'utiliser plus de permis. Les "signaux de prix" ne souffrent pas de distorsions.
5.3 Capital dabattement inclus dans la base de tarification
Lorsque le capital d'abattement est inclus dans la base de tarification, la contrainte du problème de maximisation de profit pour les entreprises change. Le problème de
maximisation devient:
Mar? = f(Q)Q, - wZ, - rK; - r4 sujet A ~r, < s j ( K i + A i )
L'équation de Lagrange devient:
Les conditions de premier ordre deviennent:
Q,= (a - w)(l- A;) 2((r + b)(l - Ai ) - Aisj )
Le niveau de production est détermine de la même façon que dans le cas où le capital
d'abattement n'est pas inclus dans la base. Mais comme le problème est différent, la
valeur du multiplicateur de Lagrange sera differente. Nous pouvons observer que Ai entre
directement dans la determination de la quantité de capital d'abattement h utiliser.
Nous trouvons que, dans ce cas, le coQt marginal de l'abattement sera égal il:
r TW( 1 - A,) r - Ri(r + si)
Il devient clair que les co(lts marginaux d'abattement ne seront pas nécessairement égaux entre les deux entreprises. Les multiplicateurs de Lagrange seront différents pour les deux entreprises puisque les param&tres sont difftrents. Nous cherchons observer les
liens qui existent entre les niveaux de technologie, les taux de rendement permis et les
diffgrences entre les coilts marginaux d'abattement qui en résultent. Pour ce faire, nous
avons procédé h des simulations numériques puisqu'ii nous a étC impossible d'évaluer de
façon analytique la variance entre les coûts marginaux d'abattement.
Pour effectuer les simulations, nous avons donné aux paramètres les valeurs suivantes:
Dans la première série de simulations que nous avons effectuée, nous avons considér6
que le prix des permis était exogène et nous l'avons fixé 0,1615. Lorsque le prix des
permis est endogène, l'offre totale de permis est de 12. Nous avons donc une entreprise. l'entreprise 1, qui est moins efficace dans l'utilisation du capital d'abattement. Cette
entreprise a aussi un taux de rendement permis, s, plus faible. Nous avons polarisé les
contraintes sur une entreprise pour ne pas que le faible niveau technologique d'une
entreprise soit compensé par son taux de rendement permis plus élevé.
SIMULATION 1
Pour cette première simulation. nous avons calcul6 pour plusieurs niveaux de technologie
(fi) de quelle façon le co0t marginal d'abattement évoluait lorsque le taux de rendement
permis (s) changeait. Ceci nous a permis de tirer plusieurs observations sur l'influence du
facteur technologique et du taux de rendement permis sur les coûts marginaux
d'abattement. Nous avons tracé le tout sur le graphique 1. Sur l'axe vertical, nous
retrouvons le coût marginal de l'abattement et sur ['axe horizontal, le taux de rendement
permis.
1 Résultat 5.1 I 1 Plus la différence entre les niveaux de technologie est importante. plus la différence entre I (les taux de rendement permis qui égalisent les co(its marginaux d'abattement est grande 1
Si nous considérons que chaque courbe represente une entreprise différente, nous pouvons voir que plus la différence entre les niveaux de technologie est importante, plus
la difference entre les taux de rendement permis qui egalisent les coûts marginaux d'abattement est grande. Les taux de rendement très differents viennent corriger
l'hétérogénéité des courbes de coût.
Par exemple, lorsque le coût marginal est de 0,30, l'entreprise avec un niveau technologique P=1.4 a un taux de rendement permis. S. de 7,061 alors que l'entreprise
avec un niveau technologique P=û,6 doit avoir un taux de rendement permis de 9.49% et l'entreprise avec le niveau technologique P=1,2, un taux de rendement de 7,69%. Dans
cet exemple. quand la différence entre les niveaux technologiques est de 0.8, la différence
entre les taux de rendement qui dgalisent les coDts marginaux est de 1.8% et quand la différence entre les niveaux de technologie est de 0,2, la difference entre les taux de
rendement permis qui égalisent les coûts marginaux de l'abattement est de 0.63%.
Les instances reglementaires doivent tenir compte de l'efficacité technologique des
compagnies de services publics lorsqu'ils fixent le taux de rendement permis si leur but
est de maximiser l'efficacité économique par I'égalisation des codts marginaux.
--
Résultat 5.2 .
Plus les taux de rendement permis augmentent vers les taux de rendement qu'auraient
obtenu les entreprises en maximisant leur profit sans contrainte, plus les taux de
rendement qui égalise les coiits marginaux convergent
Nous pouvons obserier sur le graphique 1 que plus les taux de rendement permis augmentent plus les taux de rendement permis qui donnent des coilts marginaux
d'abattement égaux convergent. En relâchant la contrainte. c'est-&-dire en allouant un
taux de rendement permis plus élevé au monopoleur, les choix qu'il fera se rapprocheront des choix qu'il ferait en l'absence de la réglementation par taux de rendement et seront donc plus optimaux. Ceci signifie que les colits marginaux d'abattement tendront à
s'égaliser entre les entreprises & mesure que les taux de rendement pemis augmentent.
SIMULATION 2
Nous avons étudié la relation entre les taux de rendement permis par les commissions de services publics qui permettent d'égaliser les co(lts marginaux d'abattement. Puisque
I'efficaciti économique est atteinte lorsque les coilts marginaux de réduction de la
pollution, coiits marginaux d'abattement et prix des permis, sont égalisés, nous avons
tenté de trouver un facteur ou coefficient qui permettrait de lier ces coiits marginaux aux
taux de rendement permis d'un marché A l'autre. Ce facteur aurait pu permettre aux
commissions de services publics de trouver le taux de rendement qui concrétiserait l'atteinte de l'efficacité et de l'allocation des ressources optimales. Malheureusement,
nous n'avons pu trouver ce facteur analytiquement mais nous avons procédé à des simulations numériques qui nous ont fourni des informations intéressantes. Pour chaque
niveau d'efficacité technologique (pi) que l'entreprise i peut avoir et pour chaque taux de
rendement (si) qu'elle peut avoir, il existe un taux de rendement pour l'autre entreprise qui
rendra les coûts marginaux de l'abattement égaux, étant donné le niveau technologique de celle-ci.
R&ultat 5.3 -
Plus la variance entre les niveaux de technologie des entreprises est minime (p), plus la
variance entre les taux de rendement permis qui égalisent les collts marginaux
d'abattement est minime.
Le graphique 2 nous montre la relation entre les taux de rendement permis qui égalisent les coOts marginaux d'abattement pour différentes paires de niveaux de technologie. La
moyenne des niveaux de technologie entre les deux entrepnses sur ce graphique est toujours de 1.0. Par contre, d'une courbe à l'autre, la variance entre les niveaux de technologie change. Nous pouvons noter que plus la variance entre les niveaux de
technologie des entreprises est minime, donc plus les entreprises se ressemblent, plus les
taux de rendement permis qui égalisent les cotlts marginaux d'abattement sont prh l'un de I'autre. La pente de la courbe où les coQts marginaux sont égaux s'approche de plus en plus de 45 degrés mesure que les niveaux de technologie se rapprochent. Ce résultat
nous indique qu'une industrie de l'électricité homogiine. du moins technologiquement,
subirait moins d'inefficacité au niveau des cotlts marginaux d'abattement qu'une industrie où l'efficacité des technologies d'abattement de pollution varie beaucoup d'une entreprise à l'autre. Kohn et May (1996) disent que les entreprises font face à des courbes de coût
de plus en plus homogènes et que ceci explique le bas prix des permis et le faible niveau de transactions de permis.
SIMULATION 3
Toujours A la recherche de liens entre les taux de rendement permis qui égalisent les coûts marginaux d'abattement, nous avons voulu observer ce qui se passait au niveau des coQts
marginaux lorsque l'on s'éloignait des taux de rendement permis qui les égalisent. Sur le
graphique 3, nous avons fixe les niveaux technologiques des deux entrepnses, p i et pz. ainsi que le taux de rendement permis de l'entreprise 1, SI. Nous avons ensuite cherché le taux de rendement sz8 qui rendrait les coflts marginaux d'abattement égaux entre les deux entreprises. Puis, nous avons changé la valeur de s2 en s'eloignant de sz* et calculC la
différence entre les codts marginaux d'abaîtement des entreprises 1 et 2 qui résultait de
cet écart de sZ' Sur l'axe vertical, nous pouvons voir la différence, en valeur absolue, des
coQts marginaux d'abattement entre les entreprises et sur l'axe horizontal, les valeurs de s2, le taux de rendement pennis pour l'entreprise 2. Les niveaux technologiques, Pi et P2, ainsi que sI, le taux de rendement permis de I'entreprise 1, restaient fixes.
Résultat 5.4 11 y a une asymétrie dans la différence entre les coûts marginaux lorsque l'on s'éloigne des
taux de rendement permis qui égalisent les coûts marginaux
Nous pouvons constater qu'il y a une asymétrie aux écarts de s 2 . Si le taux de rendement
permis de l'entreprise 2 sz est fixe au-dela de s2* qui égalise les co0ts marginaux
d'abattement entre les 2 entreprises, l'effet sur la différence entre les coûts marginaux est
moins grand que si s2 est fixé ii une valeur moindre que s 2 . il est donc moins
dommageable sur 11efficacit6 des coOts que la commission de services publics se trompe A la hausse lorsque le taux de rendement permis est fixé.
L'entreprise qui voit son taux de rendement permis diminué voit son co0t marginal
augmenté par rapport à celui de l'entreprise dont le taux de rendement demeure inchangé.
Inversement, si le taux de rendement permis augmente, le coût marginal de l'entreprise
s'en trouvera diminué par rapport celui de l'autre entreprise. La commission de services
publics qui décident de resserrer la contrainte de taux de rendement le fait en bout de ligne au détriment des consommateurs. En effet, un resserrement de la contrainte cause
une hausse des coûts marginaux de l'abattement par le biais d'une hausse du
multiplicateur de Lagrange, A. Cette hausse de h fait baisser le niveau de production Q
qui. h son tour, fait augmenter le prix de l161ectricité sur la facture finale des
consornateurs.
Résultat 5.5 Un changement similaire dans les taux de rendement permis a un effet plus important sur
l'entreprise la moins efficace technologiquement
Ii y a une asymétrie aux déviations de sl et de s2 par rapport il leur valeur sl* et s2' qui
égalisent les co(its marginaux d'abattement. Les distorsions sont plus importantes lorsque
la commission de services publics qui réglemente l'entreprise la moins efficace fait varier le taux de rendement permis de cette dernière. Le graphique 4 demontre ceci.
L'entreprise 1, avec un niveau technologique, PI , de 1,4, est plus efficace dans l'utilisation
du capital d'abattement que l'entreprise 2 qui a un pz de 0,6. À s,' et sz*, les coQts
marginaux d'abattement des 2 entreprises sont 6gaux à cma*. Supposons que la
commission de services publics qui régit I'enaprise 1 décide de diminuer le taux de
rendement pemüs de celle-ci sll. Le cotlt marginal de l'entreprise 1 montera à cmalt. Maintenant. supposons que la commission de services publics qui a juridiction sur I'entreprise 2, la moins efficace dans la technologie d'abattement, decide de diminuer le
taux de rendement permis de cette demiére du même montant. Le collt marginal de l'entreprise 2 montera it cma*'. Nous pouvons constater qu'une même baisse de taux de
rendement augmente le coUt marginal d'abattement de l'entreprise 2 beaucoup plus que le coat marginal d'abattement de I'entreprise 1. Un changement similaire dans les taux de rendement a un effet plus important sur la firme la moins efficace.
Ce resultat signifie que la marge de manoeuvre de la commission de service public où se trouve I'entreprise la moins efficace, c'est-à-dire I'entreprise avec un inférieur, est moins grande. Un petit changement dans le taux de rendement permis aura de grands impacts. L'eficacitC du systtme d'échange de permis sera compromise plus facilement.
Résultat 5.6 La contrainte de taux de rendement fait en sorte qu'il est plus profitable pour I'entreprise d'investir dans le capital d'abattement même si le coût marginal de celui-ci est plus élevé que les permis
Nous pouvons trouver des solutions au modèle qui font en sorte que les coQts marginaux d'abattement des deux entreprises qui le composent soient égaux. Par contre, le prix des permis n'est pas égal aux coûts marginaux d'abattement. Dans notre modèle, le prix des permis est toujours plus faible que le coQt marginal de l'abattement mais les entreprises font quand même de la dépollution. Dans le cas qui nous interesse dans cette section. le prix des permis est exogène ce qui signifie que le nombre de permis en circulation n'est pas limité. En théorie, I'entreprise minimiserait ses colits si elle n'utilisait que des permis pour satisfaire aux nonnes environnementales. La contrainte de taux de rendement fait en sorte qu'il est plus profitable pour l'entreprise d'investir dans le capital d'abattement même si le coQt marginal de celui-ci est plus élevé que les permis.
5.4 Capital d'abattement et permis inclus dans la base de tarification
Nous allons maintenant considérer le cas où le capital d'abattement et les permis sont
inclus dans la base tarifaire. L'inclusion de ces deux items dans la base de tarification fait
en sorte que ces deux méthodes de rencontrer les normes environnementales des CAAA
sont considérées sur le meme pied par les entreprises. En effet, si seulement une de ces
types méthodes peut être incluse dans la base tarifaire, cela crée un biais envers cette
mtthode puisque cet investissement permet d'augmenter le profit et pas l'autre. Le fait de
pouvoir être inclus dans la base de tarification apporte une valeur accrue à
l'investissement.
Lorsque le capital d'abattement et les permis d'émissions sont inclus dans la base de tarification, le problème de l'entreprise devient:
maximiser P(Qt )Qi - wZ, - rA, - rK, sujet A nl s s , (Kt + A , + 2,)
L'équation de Lagrange de ce probléme est:
Les conditions de premier ordre sont:
Le choix de la quantité de capital d'abattement est maintenant directement influencé par le taux de rendement permis.
Le coût marginal de l'abattement devient maintenant:
Les simulations numériques effectuees dans ce cas donnent des résultats semblables ii
ceux obtenus dans le cas où seulement le capital d'abattement est inclus dans la base de
tarification. Nous pouvons cependant noter quelques détails intéressants.
Résultat 5.7 Les coûts marginaux d'abattement sont plus bas lorsque le capital d'abattement et les
permis d'émission sont inclus dans la base de tarification
Pour un niveau de technologie et un taux de rendement donné, les coûts marginaux de
l'abattement sont plus bas lorsque le capital d'abattement et les permis d'dmission sont
inclus dans la base de tarification. L'inclusion de ces 2 items équivaut à un relâchement
de la contrainte de profit. Le multiplicateur de Lagrange est plus faible. Le graphique 5 nous démontre ce résultat.
Résultat 5.8 L'écart entre les taux de rendement permis qui égalisent les coQts marginaux d'abattement
est plus petit que lorsque seulement le capital d'abattement est inclus dans la base tarifaire
Nous pouvons aussi remarquer sur le graphique 6 que l'écart entre les taux de rendement
permis qui égalisent les coûts marginaux d'abattement est plus petit lorsque le capital
d'abattement et les permis sont inclus dans la base tarifaire que lorsque seulement le
capital d'abattement est inclus dans la base tarifaire. Les taux de rendement qui égalisent
les coûts marginaux d'abattement convergent plus rapidement lorsque le capital
d'abattement et les permis sont inclus dans la base de tarification. Ceci est do, encore une
fois. au relâchement de la contrainte qui permet des choix plus optimaux aux deux entreprises.
5.5 Prix des permis d'émissions endogène
Nous avons refait les simulations des deux sections prCcédantes avec un prix des permis
endogène. Les résultats obtenus sont semblables. Lorsque le prix des permis est
exogène, le modèle s'ajuste par le nombre de permis en circulation. Lorsque le prix est
endogène, le nombre de permis est fixe et l'ajustement s'effectue par le biais du prix des
permis.
6. LE MODÈLE DE CONSTANTATOS ET DOUCET A LA COGGINS ET SMITH
Nous avons voulu comparer le modèle de Constantos et Doucet (1996) avec celui de
Coggins et Srnith (1993). Les résultats de ces demien indiquaient que le bien-être
économique était maximisé lorsque tous les permis d'tmission et 19% du capital
d'abattement étaient inclus dans la base. L'impact d'un tel résultat est tr&s important pour
les instances réglementaires. Nous voulions vérifier si un modele différent donnerait des
résultats de la même nature.
Nous allons tout d'abord présenter les modifications apportées au modèle de Constantatos et Doucet afin de pouvoir le comparer celui de Coggins et Smith. Nous allons ensuite
expliquer les résultats que nous avons obtenus. Finalement, nous comparerons nos
résultats ceux de Coggins et Smith pour voir si leurs conclusions peuvent être
généralisées.
6.1 Ajustement du modèle
Nous allons ajouter 2 paramètres au modele de Constantatos et Doucet: cp, la proportion
de capital d'abattement et 0, la proportion de permis dëmissions que chaque entreprise est autorisée à inclure dans sa base de tarification.
Le problème de maximisation de profit de chacune des entreprises devient:
Maximiser P(Qi)Q - wZ, - r& - rA,
sujet à R, < si(@ + Ki + &)
L'équation de Lagrange est la suivante:
De cette dernière équation, nous obtenons les conditions de premier ordre suivantes:
O = (a - w -s,B)Q, - ( b + r+s , )p< + ( w + s i ) , 4 q 0 - (s , +r)gd,
Les valeurs des param8tres. autres que <p et 8, sont les mêmes que précédemment:
Le prix des permis est endogène et l'offre totale de permis est de 12, comme dans la
section précédente.
6.2 Simuiations
Nous avons effectué les simulations pour observer si des situations intermédiaires h tout
le capital d'abattement et/ou tous les permis d'dmissions dans la base de tarification,
pouvaient donner des résultats optimaux. C'est-à-dire si l'on trouvait des solutions où les
coûts marginaux d'abattement seraient égaux. Nous voulions aussi étudier de quelle
façon les choix des entreprises changeaient lorsque les proportions de capital
d'abattement et de permis d'émissions variaient.
Pour la première série de simulations, nous avons fixé cp. la quantité de capital
d'abattement que les entreprises peuvent inclure dans la base de tarification. A des niveaux variant de O Zt 1 par incrément de 0,1. Pour chacun de ces niveaux. nous avons fait varier
8, la quantité de permis que I'on peut inclure dans la base de O à 1. par intervalle de 0,05.
Résultat 6.1
Le prix des permis augmente lorsque la proportion des permis que I'on peut inclure dans la base de tarification, 8. s'accroît (pour des niveaux de cp fixes)
Le graphique 7 illustre ce résultat. L'inclusion des permis dans la base de tarification les
rend plus intéressants pour les entreprises, ce qui en fait grimper le prix. Nous pouvons
aussi observer que plus le niveau de cp est élevé, plus la courbe de prix des permis se
déplace vers le bas. La valeur des permis diminue à mesure que les producteurs peuvent
inclure plus de capital d'abattement dans la base de tarification. Il y a un choix de moyens
pour réduire les~drnissions, ce qui mène à une concurrence et qui fait baisser le prix des permis.
Résultat 6.2 La production d'électricité diminue lorsque 0, le pourcentage de permis autorisé dans la base de tarification. augmente (pour des niveaux de cp fixes)
Résultat 6.3 La quantitd de capital d'abattement utilisé diminue pour les deux entreprises quand 0, la proportion de permis à inclure dans la base de tarification, augmente (pour des niveaux de 9 fixes)
Le prix des permis qui s'élève ii mesure que la proportion de permis il inclure dans la base de tarification augmente, rend les co0ts de production plus importants. Ceci amkne une baisse de la production d'électricité des deux entreprises. Cette baisse de production apporte, il son tour, une réduction de la quantité de capital d'abattement que les deux entreprises utilisent. Il est plus intéressant de détenir des permis que du capital d'abattement. (Voir graphiques 8 et 9)
--
Résultat 6.4
Les coOts marginaux du capital d'abattement de chacune des entreprises baissent il mesure que 0, la proportion de permis A inclure dans la base de tarification, s'accroit (pour des niveaux de cp fixes)
Par contre, le coût marginal de l'entreprise 1 qui est plus élevé que celui de l'entreprise 2. à cause de l'efficacité technologique moindre de l'entreprise 1, baisse plus rapidement. Ceci fait que l'écart entre les coûts marginaux diminue lorsque les investissements en permis peuvent être inclus dans la base tarifaire. Par ailleurs, nous remarquons que plus le capital d'abattement autorisd à entrer dans la base de tarification augmente, plus l'écart
entre ies co(its marginaux d'abattement des deux entreprises se creuse. Pour l'entreprise 1, un niveau de cp plus élevé a d n e un déplacement de la courbe de coat marginal vers le haut alors que pour l'entreprise 2, un cp plus Clevé déplace la courbe vers le bas. (Voir Graphique 10)
- -- -
Résultat 6.5 Le prix des permis est toujours plus bas que les coOts marginaux d'abattement quel que
soit le pourcentage de permis à inclure dans la base, 8 (pour des niveaux de cp fixes)
Le prix des permis est toujours plus bas que les coûts marginaux d'abattement, mais il est
à la hausse à mesure que 8 augmente, ce qui le rapproche de la valeur des coûts
marginaux, comme nous le démontre le graphique I I . Le prix des permis ne reflète pas leur
valeur réelle. Le fait que I'on puisse inclure les permis dans la base de tarification
augmente le niveau de profit que peuvent atteindre les entreprises réglementées, ce qui
donne une valeur accrue aux permis.
Nous avons effectué une autre strie de simulations, où, cette fois, le pourcentage de
permis à inclure dans la base de tarification, 8, est maintenu à des niveaux alors que I'on
varie <p. la proportion de capital d'abattement à inclure dans la base de tarification, de O
1.
Résultat 6.6 Pour 8 > O, le prix des permis monte puis descend à mesure que 9, le capital d'abattement
à inclure dans la base, s'accroît (pour des niveaux de 0 fixes)
Lorsque 8, la proportion de permis que l'on peut inclure dans la base tarifaire est de O, le
prix des permis 2t mesure que la proportion de capital d'abattement que l'on peut inclure
dans la base augmente. Il devient plus intéressant pour les entreprises d'investir dans le
capital d'abattement puisqu4elles pourront en retirer un rendement. Quand la proportion
de permis que l'on peut inclure dans la base de tarification est plus grande que 0, le prix des permis monte puis descend comme illustr6 au graphique 12. Nous n'avons pas pu
trouver d'explications plausibles pour ce phénomène.
Résultat 6.7 La production d'électricité de l'entreprise 1 baisse puis se met à augmenter lorsque cp, la
quantité de capital d'abattement que I'on peut inclure dans la base augmente (pour des
niveaux de 9 fixes)
Résultat 6.8 .
Le capital dabattement utilisé par l'entreprise 1 baisse puis se met augmenter quand la
proportion de capital d'abattement, p. autorisée à inclure dans la base de tarification,
augmente (pour des niveaux de 8 fixes)
Nous observons que la hausse initiale du prix des permis, que nous avons observé dans le
graphique 12. provoque une baisse de la production d'électricitb de l'entreprise 1, comme
nous l'indique le graphique 13. L'accroissement des coDts qu'entraîne la hausse du prix
des permis amhe cette diminution de production. Les niveaux de production de
I'entreprise 1 se redressent pour les valeurs de cp oh le prix des permis s'affaiblit et,
conséquemment, les coDts de production baissent. L'utilisation de capital d'abattement
par l'entreprise 1 suit la production d'électricité. (Voir graphique 14) L'entreprise I utilise
-de plus en plus de capital d'abattement à mesure que la quantité de capital d'abattement
que l'on peut inclure dans la base de tarification augmente après la baisse initiale d(L ii
l'augmentation du prix des permis. L'entreprise 1 est moins efficace dans sa technologie
d'utilisation du capital d'abattement, mais étant donné que le capital d'abattement peut être
placé dans la base de tarification, ses investissements dans ce type de capital lui permettent de gonfler son profit. Elle diminue son utilisation de permis en faveur du
capital d'abattement car il lui faut plus qu'une unité de capital d'abattement pour diminuer
les émissions de 1 unité alors que I permis diminue les émissions de 1 unite.
Résultat 6.9
L'entreprise 2 diminue sa production d'électricité au-deià du point où le prix des permis augmente lorsque <p, la proportion de capital d'abattement autorisée dans la base de
tarification, augmente (pour des niveaux de 8 fixes)
Résultat 6.10 L'entreprise 2 réduit son utilisation de capital d'abattement quand le pourcentage de
capital d'abattement que l'on peut inclure dans la base de tarification, cp, augmente (pour des niveaux de 0 fixes)
L'entreprise 2, la plus efficace dans l'utilisation du capital d'abattement, et bénéficiant du
taux de rendement permis le plus élevé, diminue sa production d'électricité au-dela du niveau de cp où le prix des permis augmente. Mais la production baisse de façon plus
abrupte quand le prix des permis est lui-même il la baisse. Par la suite, la diminution est
beaucoup moins marquée, comme le montre le graphique 15. En fait, il y a une faible
augmentation lorsque la proportion de capital d'abattement dans la base de tarification
s'approche de 100%. L'utilisation de capital d'abattement par l'entreprise 2 diminue
constamment mesure que la proportion de ce type de capital que I'on peut inclure dans
la base de tarification augmente. Son utilisation des permis, par contre, s'accroît. (Voir
graphiques 16 et 17)
Résultat 6.11
Les co(its marginaux de I'abattement des 2 entreprises divergent lorsque la proportion de capital d'abattement. q, à inclure dans la base s'accroît (pour des niveaux de 0 fixes)
Les corZts marginaux de I'abattement de l'entreprise 1 baisse puis remonte suivant
l'utilisation du capital d'abattement qui, lui-même, suit le prix des permis. Le coût
marginal d'abattement de l'entreprise 2 diminue à mesure que la portion de capital
d'abattement à inclure dans la base de tarification augmente et que l'utilisation de ce
même capital d'abattement diminue. Le graphique 18 illustre que, en fait, plus <p
augmente, plus les coûts marginaux des deux entreprises divergent. De plus, plus le
pourcentage de permis que I'on peut inclure dans la base de tarification augmente, plus la divergence est importante. Ceci nous pousse à croire que I'inclusion du capital
d'abattement dans la base de tarification ne mène pas à. l'efficacité dconomique. surtout si
une grande proportion de permis peut aussi être inclus.
Résultat 6.12
La demande de permis est plus sensible aux variations de capital d'abattement à inclure dans la base de tarification, cp, qu'à la quantité de permis d'émissions A inclure dans la
base de tarification
Lonque cp est plus petit que 0,505, la quantite de permis demandée par I'entreprise 1
diminue lorsque 0 augmente. Pour les valeurs de <p plus élevée que 0,61. la demande de permis de l'entreprise 1 augmente a mesure que û augmente. Entre 0,505 et 0.61, la
demande de permis de l'entreprise 1 monte puis descend quand 0 s'accroît et cp reste
stable. Toutefois, nous remarquons que la demande de permis est moins sensible lorsque
0 varie et cp est stable que l'inverse comme le demontre le graphique 19. Quand la
proportion de capital d'abattement est fixe et que le pourcentage de permis ii inclure dans
la base de tarification augmente, la demande de permis va varier moins que lorsque la
proportion de permis dans la base de tarification est fixe et que le pourcentage de capital
d'abattement qui peut être inclus dans la base de tarification augmente.
6.3 COMPARAISON AVEC COGGINS ET SMITH
Le modèle de Coggins et Smith et le modele adapté de Constantatos et Doucet
comportent chacun deux entreprises productrices d'électricité qui sont des monopoles
naturels dans leur marché respectif. Les entreprises de chacun des modèles font face Zi
des courbes de demande inverse semblables. Les fonctions de production et d'émission
utilisées par Coggins et Smith sont un peu plus compliquées que celles utilisees par
Constantatos et Doucet. Leur modele comprend une entreprise qui est plus efficace dans
son utilisation du capital d'abattement alors que dans le modèle de Coggins et Smith, une
entreprise émet plus de polluants que l'autre. Les entreprises du modèle de Coggins et Smith ont reçu une allocation initiale de permis d'émissions. Dans le modèle de
Constantatos et Doucet, les entreprises achétent des permis sur le marché, Le. qu'elles
n'ont pas d'allocation initiale. Coggins et Smith utilisent le même taux de rendement
permis pour les deux entreprises alors que nolis avons utilise des taux diffdrents lors de
nos simulations. Constantatos et Doucet cherchent A obtenir l'égalisation des coûts
marginaux pour atteindre l'efficacité d o n que Coggins et Smith mesurent l'efficacité par
le bien-être économique.
Coggins et Smith trouvent que le bien-être est maximisé lorsque approximativement 19%
du capital d'abattement et tous les permis sont inclus dans la base de tarification. Mais,
le surplus des consommateurs atteint son maximum lorsque tous les permis et tout le capital d'abattement sont dans la base de tarification. Ce résultat est intéressant car
habituellement on associe une base de tarification plus grande à un ddsavantage pour les consommateurs. Le fait d'inclure les permis et l'abattement dans la base tarifaire offre
I'opportunité aux entreprises d'obtenir un plus grand profit tout en augmentant la
production, ce qui accroît le surplus du consommateur. Le profit maximum est rencontré
lorsque tous les permis mais aucun capital d'abattement font partie de la base.
Les résultats obtenus avec le modèle ajuste de Constantatos et Doucet sont quelque peu differents. Le bien-être est maximis6 lorsque les permis ne sont pas inclus dans la base de tarification mais que tout le capital d'abattement L'est. Le surplus du consommateur
atteint son maximum lorsque 85% du capital d'abattement est dans la base mais pas les
permis. Le profit maximum se retrouve au même point que le bien-être maximum. quand
tout le capital d'abattement et 0% des permis sont inclus dans la base.
Dans la section précédente, nous avons trouvé, au Résultat 6.1 1. que les coOts marginaux
de l'abattement des entreprises divergeaient lorsque 9, la proportion de capital
d'abattement qui peut être inclus dans la base, augmente pour un niveau de permis inclus
dans la base de tarification fixe. Ceci est illustré par le graphique 18. Ce résultat signifie
qu'il n'y a pas d'efficacité dans l'allocation des ressources et que la situation s'aggrave plus
cp augmente puisque les coûts marginaux de l'abattement divergent de plus en plus.
Paradoxalement, nous trouvons au graphique 20 que le bien-être économique diminue
pour les valeurs faibles de cp mais augmente pour des valeurs de cp plus élevées. A prion,
nous aurions cru que le bien-être économique serait à la baisse plus les coQts marginaux sont divergeants. Le bien-être économique en décroissance pour des valeurs de cp peu
élevées s'explique par le prix des permis à la hausse pour ces valeurs de 9.
Le Rksultat 6.4 nous indique que les coDts marginaux d'abattement des entreprises se
rapprochent l'un de l'autre quand la portion de permis que l'on peut inclure dans la base de
tarification, 8, augmente. Ceci indique que l'efficacité économique en terme d'allocation
des ressources devrait s'améliorer. Ceci pourrait nous faire croire que le bien-être
économique devrait s'accroître mais ce n'est pas le cas comme nous l'indique le graphique
21. Les coûts marginaux d'abattement de chacune des entreprises baissent parce que
I'utilisation de capital d'abattement diminue. Cette baisse d'utilisation du capital
d'abattement est due à une baisse de la production qui est. elle-même, due A une hausse du
prix des permis. Le prix des permis augmente l o q u e la proportion de permis que les
entreprises sont autorisées à inclure dans leur base tarifaire augmente. accroissant ainsi la
demande pour les permis.
Ces résultats contradictoires nous indiquent que le problème analysé est trts délicat. Les
modélisations et les conclusions qui en découlent sont très sensibles aux hypothiises et
aux paramètres utilises. Les modèles dont dhulent ces conclusions sont différents, tout
comme les entreprises qui sont soumises ii la réglementation qui nous interesse sont
différentes. Ii n'existe probablement pas de réponse uniforme à ce problème.
7. CONCLUSION
Les systiimes de permis échangeables accordent une flexibilité aux entreprises pour se conformer aux exigences environnementales. Mais ce n'est qu'un aspect de
l'environnement complexe dans lequel évoluent les entreprises de services publics.
Coggins et Smith arrivent un résultat intéressant: le bien-être est maximisé lorsque tous
les pemiis d't5missions et 19% du capital d'abattement sont dans la base de tarification.
Mais ce résultat implique un surplus du consommateur très bas qui pourrait, cependant,
être compensé par un profit des producteurs très élevé. Avec le modèle de Constantatos
et Doucet, nous trouvons que le bien-être économique est maximise lorsque aucun permis
et tout le capital d'abattement sont inclus dans la base de tarification.
Le modèle de Constantatos et Doucet nous indique que les coQts marginaux d'abattement
tendent à converger pour des taux de rendement permis élevé. Les changements dans le
taux de rendement permis ont un effet plus important pour des taux de rendement
relativement faibles. Nous avons aussi trouvé que les coQts marginaux d'abattement sont
moins élevés lorsque le capital d'abattement et les permis sont inclus dans la base
tarifaire. De ceci, nous pouvons conclure qu'une réglementation sévère amènera plus de
distorsions dans l'allocation des ressources qu'une réglementation moins contraignante.
Il est clair que les résultats dépendent des formes fonctionnelles choisies dans la
modélisation. On ignore quelles formes prennent ces fonctions dans la réalité. Chaque centrale, chaque unité de production a son propre mécanisme de fonctionnement, donc
son propre "modGle". Les institutions reglementaires ne peuvent se fier à aucune r&gle
générale, chaque cas est différent. La seule chose qui est certaine c'est que la
réglementation cause des distorsions. Il s'agit de s'assurer qu'elle ne fait pas plus de tort qu'elle n'en repue.
Il serait intéressant de poursuivre certains aspects que cette étude n'a sus couvrir. Par exemple, des simulations avec la méthode "ordre et contrôle" pourraient être comparées
aux résultats des simulations avec les systèmes de permis echangeables, afin de mesurer
les effets de chaque façon de procéder. Toute la relation entre les COQ& marginaux
d'abattement, les taux de rendement permis et la technologie reste A être explorée
analytiquement. La comparaison des résultats de nos simulations avec les résultats de
Coggins et Smith, parfois contradictoire, a soulevé beaucoup d'interrogations qui méritent
une investigation plus approfondie. L'effet sur le prix des permis de l'augmentation de la
proportion de capital d'abattement inclure dans la base de tarification lorsque la
proportion de permis à inclure dans la base est pius grand que O (Graphique 12), reste
aussi à élucider.
Ce champ de recherche est toujours trés ouvert et l'expérience américaine de système de
permis échangeables est un laboratoire en pleine ébullition qui nous permettra, sans
doute, de tester nos modèles théoriques.
BIBLIOGRAPHIE
Averch, H. and L.R. Johnson (1962) "Behavior of the Fim Under Regulatory
Constraint." American Economic Review, 52, 1053- 1069.
Baumol, W.J. et A.K. Mevonck (1970) "Input Choices and Rate-of-Retum Regulation:
An Overview of the Discussion." Bell Journal of Econornics and Management
Science, Auturnn, 162- 190.
Bohi, D.R. (1994) "Utilities and States Regulators Are Failing to Take Advantage Of
Emission Allowance Trading." nie Electriciry Journal, March, 20-27.
Bohi, D. R. and D. Trading Market."
Burtraw (1992) "Utikity Investment Behavior and the Emission
Resources and Energy, 1 29- 1 53.
Bonbright, I.C., A.L, Rates, 2e édition
Burtraw, D. (1996)
Danielsen et D.R. Kamerschen ( 1992) Principles of Public Utility Public Utilities Report, Arlington, Virginia.
"The $O2 Emissions Trading Prograrn: Cost Savings without Allowance Trades." Contemporary Economic Poficy, April, 79-94.
Burtraw. D. (1996) "Trading Emissions to Clean the Air: Exchanges Few but Savings Man y. " Resources, Win ter, 3 -6.
Coggins, J.S. and V.H. Smith (1993) "Some Welfare Effects of Emission Allowanze
Trading in a Twice-Regulated Industry." Journal of Environmental Econornics ~ n d Management, 25,275-297.
Conrad, K. and R.E. Kohn (1996) "The US Market for S 0 2 Permits: Policy Implications
of the Low Pnce and Trading Volume." Energy Policy, 12, 105 1 - 1059.
Constantatos, C. et I. Doucet, "L'effet bAverch-Johnson avec prix endogénes: une
analyse des droits de pollution", communication presentke au 35e Congrh annuel de
la Société canadienne de science économique, Lac Delage, Québec. les 9 et 10 mai
1995.
Constantatos, C. et J. Doucet, "Rate of Retum Regulation and Efficiency of Tradable
Emission Pemits" conférence présentée aux Journées du GREEN, Qutbec, octobre
1995.
Constantatos, C. and I. Doucet (1996) "Regulatory Constraints and the Efficency of Allowance Trading." 15th Annual Eastern Workshop In Advanced Regulatory
Economics, Lake George, New York, May 30 1996.
Department of Energy (1994) "Utility Phase 1 Acid Rain Compliance Strategies for the
Clean Air Act Amendments of 1990." Energy Infonnation Administartion,
DOEJEIA-0582, Washington, D.C., mars 1994.
Doucet. 1. ( 1997) "Les systemes de permis échangeables et les gaz à effets de serre: les impacts pour le Québec à la lumière .'-, !'expérience américaine." GREEN.
Hahn, R. W. and C.A. May (1994) "The Behavior of the Allowance Market: Theory and
Evidence." The Electricity Journal, March, 20-27.
Malueg, D.A. ( 1990) "Welfare Consequences of Emission Credit Trading Programs."
Journal of Environmental Economics and Management, 18.66-77.
Rico, R. ( 1995) "The US Allowance Trading System for Sulhr Dioxide: An Update on
Market Experience. " Environmental and Resource Economics, 5 , 1 1 5- 129.
Rose, K. ( 1995) "Twelve Common Myths of Allowance Trading: hproving the Level of Discussion." The Electricity Journal, May, 64-69.
Sartzetakis. E.S. ( 1993) "Cost-Efficency and Welfare Comparison of Tradeable Emission Pennits to Comand and Control." GREEN, Cahier 93-2 1, octobre 1993.
Winebrake, J. J., M.A. Bernstein and A.E. Farrell (1995) "Estimating the Impacts of
Restrictions on Utility Participation in the S 4 Allowance Market." The Electrici~
Journal, May, 50-63.
Graphique i
CoQt marginal d'abaîîement et taux de rendement permis
- . - . beta = 0.6 - - beta = 0.8 .-.- beta = 1.2 - beta = 1.4
0.1 I 1 1 1 I 1 1 I 1 I 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14
taux de rendement permis
Graphique 2
Taux de rendement permis pememt d'egaliser les COD& marginaux d'abattement
. . / . . .
: R : .-• 1 - - betal =0.9,beta2=1; 1 . . . . . . . . .~.;/.. . . . . . . ."... . . ' . . . . . . . ."... . . . . . . ."... . . . . . . . . ' . . . . . . .~..... . . . .~..... . . . .
T. . S . . . . . .f.'
-
14 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 taux de rendement permis entreprise 1
Graphique 3
kart entre les coOts marginaux d'abattement lorsque le taux de rendement permis de l'entreprise 2 varie
betal = 1.2
taux de rendement pemis'entreprise 1 = 0,1125
- d
-
-
-
-
1 I I
15 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.1 1 0.12 taux de rendement de I entreprise 2
Graphique 4
Effets sur les coDts marginaux d'abattement d'un changement de taux de rendement pour des entreprises ayant des
niveaux technologiques difft2rents
entreprise 1 1 - entreprise 2
5; S* 5; 52 1 Taux de rendement permis
Graphique 5
Co& marginal d'abattement et taux de rendement lorsque le capital d'abattement est inclus dans la base de et lorsque
le capital d'abattement et les permis sont inclus dans la base de tadication
- \ - - -
\ - - - I L 1 I 1 B - - -
15 0.06 0.07 0.08 0.09 O. 1 0.1 1 O. 12 Taux de rendement permis
Graphique 6
Taux de rendement permettant d'égaüser les COD@ marginaux d'abattement lorsque le capital d'abattement est inclus dans la base de
et lorsque le capital d'abattement et les permis sont inclus dans la base de tarincation
0.16 1 I I I I I I I 1
0.14 - . . . . . . . .:.. . . . . . . .:. . .. , . . . . . . . :.. . . . . . . 0
' 0.02 - I 1 1 1 I 1 t 1 I
0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 Taux de rendement entreprise 1
Graphique 7
Roportion de permis pouvant &üe incluse dans la base de et prix des permis
Graphique 8
Proportion de permis pouvant etre incluse dam la base de tarification et production d'électricité des deux entreprises
firme 1
Graphique 9
Proportion de permis pouvant ttre incluse dans la base de tarification et capital d'abattement utilisé par les deux entreprises
- - - - - - - . . - . - - - firme 1
* . . . . . - . . . - - .. . . - . - . . - - * - . . . .. . . . - ... - - . . ' S .
- - . S . . -... - -
f . . . - - S . . . . . - I --.... - - -.. -- . . . - -
5 , - - . S . - . . . , * -.. - -- . . . . . -.
Graphique 10
Proportion de permis pouvmt &tre incluse dans la base de tarification et coDt marginal d'abattement des deux entreprises
firme 1
Graphique 11
Proportion de permis pouvant &ae incluse dans la base de tarifkation, prix des permis et coOt marginal d'abattement
Graphique 12
Proportion de capital d'abattement pouvant &tre incluse dans la base de tarification et prix des permis
Graphique 13
Proportion & capital tabaitement pouvant &ee incluse dans la base de tarification et production de l'entreprise 1
Graphique 14
Proportion de capital d'abattement pouvant être incluse dans la base de tarification et capital d'abattement utilisé par l'entreprise 1
Graphique 15
Proportion de capital d'abattement pouvant &tre incluse dans la base de tarifkation et production de rentreprise 2
Graphique 16
Proportion de capital d'abattement pouvant êee incluse dans la base & -cation et capital d'abattement utilisé par l'entreprise 2
Graphique 17
Proportion de capital d'abattement pouvant eûe incluse dans la base de Wcation et quantité de permis utilisés par l'entreprise 2
Graphique 18
Proportion de capital d'abattement pouvant &tre incluse dans la base de tarifkation et coOt marginal d'abattement des deux entreprises
Graphique 19
Proportions de capital d'abattement et de permis pouvant étre incluses dans la base de -cation et nombre de permis u W s par l'entreprise 2
Graphique 20
Proportion de capital d'abattement pouvant &tre incluse dans la base de et bienêtre &onornique
Graphique 21
Proportion de permis pouvant être incluse dans la base de H c a t i o n et bien4tre economique
IMAGE EVALUATION TEST TARGET (QA-3)
APPLiED 1 IWGE . lnc 1 653 East Main Street - -. - Rochester, NY 14609 USA -- --= Phone: 71 6/482-0300 -- -- Fax: 716/200-5989
O 1993, Appiwd Image. inc.. Ail Rigtits fieserveci