. . u 2 . 2 . . . 2 . L ” . 2 . . . a fi m n m . w » a : . « 1 5 $ . 2 I . 1 9 . . 3 . r u . “ m m P - y . . E a . x i o w l l 1 - . h S ! I i ( 3 C . ? 5 i ? . u . r . J l . . . . : . fi - ; z Z . i 1 m ; 3 ‘ ? . . n h u . . i n . . a r n » . . » o S J ’ u . é i x 1 . . 5 5 3 . 5 . . . . “ i n . n n 3 u a n fi . l . . “ 7 6 8 . k b u . t a ’ 1 ' . u . J . I u » . n ! | - . ‘ z 1 . . . 4 : 2 7 . 7 . n s . c . ) 7 ' . 5 I . ” . t . u : $ E 5 . . . : . z . . 3 m p h . . u . b x . . m . . . . 3 3 fl 5 . a 4 w i s . . ( m u . n 8 % g 3 u fi i r m h 1 . i . K . 3 . L . . m l l A 1 y t r i . fl 5 i n I 5 « m fi u fi 3 g r , 0 w . E ‘ . , “ fi - F . . “ : r . 4 N 3 £ . . . a “ . . a l 1 n q - A . . . I t . . . a . « J a w ! I l l ? . . 1 ; £ 1 . . I . 3 3 . . . . L r T H E S E S a t I u I m m I i i i i i l i i i i i m i m u I I I 3 1 2 9 3 0 1 8 3 4 1 8 7 9 u . l L l B R A R Y M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s l t y T h i s i s t o c e r t i f y t h a t t h e d i s s e r t a t i o n e n t i t l e d T h e T o t a l C o s t E f f e c t s o f t h e B i n d i n g P h a s e I I T i t l e I V S O 2 A l l o w a n c e M a r k e t p r e s e n t e d b y H o w a r d J . H a a s h a s b e e n a c c e p t e d t o w a r d s f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r P h . d . 1 E c o n o m i c s d e g r e e i n M o . M a j o r p r o f e s s o r m a fi a I 4 . 1 2 9 1 M S U i : a n A f fi r m a t i v e A c t i o n / E q u a l O p p o r t u n i t y I n s t i t u t i o n 0 - 1 2 7 7 1 w P L A C E I N R E T U R N B O X t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T o A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E J L r 4 9 0 8 3 2 0 0 5 F I E 0 2 1 5 . 0 5 ‘ 4 fl m a a g m r fi g ; 1 m W W p G S - p . “ T h e T o t a l C o s t E f f e c t s o f t h e B i n d i n g P h a s e H T i t l e I V S O ; A l l o w a n c e M a r k e t V O L U M E 1 B y H o w a r d J . H a a s A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y I n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s F o r t h e d e g r e e o f D o c t o r o f P h i l o s o p h y E c o n o m i c s 1 9 9 9 A b s t r a c t T h e T o t a l C o s t E f f e c t s o f t h e B i n d i n g P h a s e [ I T i t l e I V S O ; A l l o w a n c e M a r k e t B y H o w a r d J . H a a s T h e c u r r e n t t r e n d i n e n v i r o n m e n t a l c o n t r o l r e g u l a t i o n i s t o u s e m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m s , o r a i r b u b b l e s , i n t h e p l a c e o f m o r e t r a d i t i o n a l s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d c a p s . T h e r e a s o n f o r t h e s h i f t i s t h a t m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m s c a n a c h i e v e s p e c i fi e d e m i s s i o n g o a l s a t s u b s t a n t i a l c o n t r o l c o s t s a v i n g s r e l a t i v e t o t h e m o r e t r a d i t i o n a l f o r m s o f r e g u l a t i o n . T h e r e a r e , h o w e v e r , t w o — n o t o n e — c o s t e f f e c t s a s s o c i a t e d w i t h u s i n g a m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m r e l a t i v e t o a s i n g l e e m i s s i o n r u l e b a s e d c a p — t h e a b a t e m e n t c o s t a f f e c t a n d t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t . I t i s t h e m o r e f a m i l i a r a b a t e m e n t c o s t e f f e c t t h a t h a s r e c e i v e d t h e m o s t a t t e n t i o n f r o m t h e p r o p o n e n t s o f m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m s — p a r t i c u l a r l y i n t h e c a s e o f t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 ’ s 8 0 2 a l l o w a n c e m a r k e t . H o w e v e r , g i v e n t h e n a t u r e o f $ 0 2 e m i s s i o n d e p o s i t i o n , t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s v a r y a c r o s s t h e u n i t s p a r t i c i p a t i n g i n t h e m a r k e t . W h e r e t h e s e c o s t s v a r y b y u n i t , t h e r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s t h r o u g h t r a d e a m o n g t h e s e u n i t s w i l l i m p a c t t h e t o t a l e x t e r n a l c o s t s g e n e r a t e d b y e m i s s i o n s r e l a t i v e t o t h e t o t a l e x t e r n a l c o s t s w h e r e a l l o w a n c e t r a d e s a r e n o t a l l o w e d — a s u n d e r a t r a d i t i o n a l e m i s s i o n c a p . T h i s c h a n g e i n e x t e r n a l c o s t s i s t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s . B o t h e f f e c t s m u s t b e c o n s i d e r e d w h e n e s t i m a t i n g t h e t o t a l b e n e fi t s o f u s i n g a m a r k e t r a t h e r t h a n a c a p . G i v e n t h e f a c t t h a t s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s h a v e l o c a t i o n a l e f f e c t s t h e f a i l u r e t o i n c l u d e t h e r e a l l o c a t i o n o f e m i s s i o n s a f f e c t o f m a r k e t t r a d e s i s a s e r i o u s o v e r s i g h t o n t h e p a r t o f p o l i c y m a k e r s w h e n c a l c u l a t i n g t h e p o t e n t i a l n e t b e n e fi t s o f t h e t i t l e I V m a r k e t . T h i s d i s s e r t a t i o n u s e s a s i m u l a t i o n o f t h e f u t u r e b i n d i n g P h a s e 1 1 S O ; A l l o w a n c e M a r k e t , a s d e fi n e d b y T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t , a n d e m i s s i o n d e p o s i t i o n m o d e l s t o c a l c u l a t e t h e t o t a l a n n u a l c o s t e f f e c t s o f t h e m a r k e t r e l a t i v e t o a m o r e t r a d i t i o n a l e m i s s i o n s c a p . I n s o d o i n g i t fi n d s s t r o n g e v i d e n c e t h a t t h e a n n u a l e x t e r n a l c o s t o f a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s w i l l o u t w e i g h t h e p r o j e c t e d a n n u a l a b a t e m e n t c o s t s o f t h e m a r k e t r e l a t i v e t o t h e e m i s s i o n s c a p . T h i s l o s s i s d u e t o t h e m i s s - s p e c i f i c a t i o n o f t h e m a r k e t r e l a t i v e t o t h e n a t u r e o f t h e p o l l u t a n t . T h e n a t i o n a l s c o p e o f t h e T i t l e I V a l l o w a n c e m a r k e t i s t o o l a r g e w h e n u s e d t o c o n t r o l a p o l l u t a n t w i t h r e g i o n a l e f f e c t s . T h e m o d e l s s h o w t h a t s m a l l e r r e g i o n a l m a r k e t s , w h i c h r e d u c e t h e d i s c r e p a n c i e s i n e x t e r n a l c o s t e f f e c t s a c r o s s p a r t i c i p a n t s a n d l i m i t t h e g e o g r a p h i c m o v e m e n t o f a l l o w a n c e g r e a t l y i m p r o v e t h e n e t c o s t e f f e c t s o f m a r k e t r e l a t i v e t o a c a p . C o p y r i g h t b y H O W A R D J A M E S H A A S 1 9 9 9 A C K N O W L E D G E M E N T S I m u s t o f f e r s p e c i a l t h a n k s t o m y f a m i l y , p a r t i c u l a r l y m y w o n d e r f u l w i f e P i k k , f o r a l l o f t h e i r s u p p o r t a n d u n d e r s t a n d i n g o n t h i s l o n g r o a d . I a l s o w i s h t o t h a n k m y a d v i s o r s f o r l i s t e n i n g t o t h i s s t o r y a s i t d e v e l o p e d a n d f o r r e m i n d i n g m e t h a t t h i s w a s a s t o r y t h a t n e e d e d t o b e t o l d . T A B L E O F C O N T E N T S L I S T O F T A B L E S L I S T O F F I G U R E S I N T R O D U C T I O N C H A P T E R 1 T O T A L C O S T E F F E C T S F R O M T H E U S E O F M A R K E T A B L E A L L O W A N C E S I N P L A C E O F E M I S S I O N C A P R E G U L A T I O N — T H E E F F E C T S O F S O U R C E D E P E N D E N T E X T E R N A L C O S T S I . I n t r o d u c t i o n a n d M e t h o d o l o g y I I . I n c e n t i v e B a s e d R e g u l a t i o n a n d C o m m a n d a n d C o n t r o l R e g u l a t i o n i n t h e L i t e r a t u r e [ 1 1 . S i n g l e E m i s s i o n S t a n d a r d C a p s a n d M a r k e t s f o r A l l o w a n c e s : T h e N e t W e l f a r e E f f e c t s o f M a r k e t R e a l l o c a t i o n s o f A l l o w a n c e s A . T h e B a s i c E c o n o m i c U n i t : T h e F i r m 1 . T h e l o c a t i o n a l l y ( s p a t i a l l y ) d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s o f t h e fi r m 2 . T h e a b a t e m e n t o r e m i s s i o n r e d u c t i o n c o s t f u n c t i o n o f fi r m s B . T h e T w o R e g u l a t o r s 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . T h e F i r m S p e c i fi c R e g u l a t o r : t h e F S R T h e E n v i r o n m e n t a l P l a n n i n g A d m i n i s t r a t o r : T h e E P A E P A ’ s f o r c e d h a n d : t h e p o s s i b i l i t y o f a w e l f a r e l o s s f r o m m a r k e t t r a d e s T h e F S R ’ s r e a c t i o n t o t h e s i n g l e e m i s s i o n r u l e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s w h e r e a l l o w a n c e s a r e n o t t r a d a b l e T h e s i n g l e r u l e e m i s s i o n c a p a p p l i e d a s m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s C o m p a r i n g t r a d a b l e a n d n o n - t r a d a b l e a l l o w a n c e s I V . C o n c l u s i o n C H A P T E R 2 T H E T I T L E I V A L L O W A N C E M A R K E T I . I n t r o d u c t i o n : C a u s e f o r C o n c e r n v i x i i i x v i i 1 5 1 5 1 7 1 9 2 1 2 2 2 5 3 1 3 4 4 0 4 6 5 1 5 3 5 3 E i i I X . E 3 5 T A B L E O F C O N T E N T S — C O N T I N U E D I n t r o d u c t i o n t o T i t l e I V , t h e M a r k e t f o r A l l o w a n c e s , F G D , F E R C o r d e r 8 8 8 , a n d R e c e n t D e v e l o p m e n t s i n t h e A l l o w a n c e M a r k e t T i t l e I V : B a c k g r o u n d a n d F G D R e a s o n s f o r C o n c e r n u n d e r P h a s e [ 1 P h a s e I M a r k e t A c t i v i t y : I n t e r - t e m p o r a l A d j u s t m e n t s i n t h e D e m a n d a n d S u p p l y o f A l l o w a n c e s E x p e c t a t i o n s o f L o n g T e r m A l l o w a n c e P r i c e s : L o n g T e r m D e m a n d a n d S u p p l y o f A l l o w a n c e s E f f e c t o f P o w d e r B a s i n C o a l o n P h a s e 1 1 E x p e c t e d T r a d e s T i t l e I V a n d F E R C O r d e r 8 8 8 : I m p a c t o n P h a s e I I U n i t s a n d t h e F u t u r e o f C o a l , N u c l e a r P o w e r , a n d N a t u r a l G a s , t h e N e x t 2 0 Y e a r s A . T h e E x p e c t e d E f f e c t o f F E R C 8 8 8 o n N a t i v e P h a s e 1 1 U n i t L o a d s — t h e N e x t 2 0 y e a r s B . T h e S o u r c e a n d I m p a c t o f C o m p e t i t i v e P r e s s u r e B e f o r e a n d A f t e r F E R C 8 8 8 C . N e t I m p a c t o f F E R C o r d e r 8 8 8 o n P h a s e I I U n i t ’ s N a t i v e L o a d W i l l B e M i n i m a l P o t e n t i a l P r o b l e m s w i t h t h e M a r k e t — T h e N e e d f o r a n E x a m i n a t i o n o f E x t e r n a l C o s t s U n d e r L o n g T e r m T i t l e I V , P h a s e 1 1 M a r k e t A l l o c a t i o n s o f A l l o w a n c e s T h e U s e o f a S i m u l a t i o n t o M o d e l t h e L o n g - R u n B i n d i n g P h a s e I I A l l o w a n c e M a r k e t T h e F o c u s o n F G D C u r r e n t L i t e r a t u r e o n T i t l e I V a n d L o c a t i o n a l E x t e r n a l C o s t s C o n c l u s i o n : T h e N e e d t o E x a m i n e t h e N e t C o s t E f f e c t o f t h e T i t l e I V A l l o w a n c e M a r k e t R e l a t i v e t o a T i t l e I V C o m p l i a n t C a p v i i 5 6 5 8 6 1 7 1 8 0 8 2 8 3 8 7 9 5 9 6 9 8 1 0 3 1 0 6 1 0 8 _ o : ! 5 . 2 ? ? ? “ : 9 T A B L E O F C O N T E N T S — C O N T I N U E D C H A P T E R 3 T H E P H A S E I I A L L O W A N C E M A R K E T R E L A T I V E T O A P H A S E I I C O M P L I A N T C A P : A S I N I U L A T I O N O F B I N D I N G T I T L E I V A L L O W A N C E A L L O C A T I O N S . < V I I . I n t r o d u c t i o n O u t l i n e o f t h i s C h a p t e r T h e S c o p e o f t h e P h a s e 1 1 B i n d i n g R e g u l a t i o n S i m u l a t i o n M o d e l D e fi n i n g t h e T i m e F r a m e o f t h e M o d e l i n t e r m s o f A b a t e m e n t C o s t s — t h e n e x t 2 0 y e a r s D e fi n i n g t h e T i m e F r a m e o f t h e M o d e l i n t e r m s o f t h e E l e c t r i c i t y M a r k e t — t h e n e x t 2 0 y e a r s T h e S i m u l a t i o n : T h e U s e o f t h e B o i l e r U n i t a s t h e B a s i c E c o n o m i c U n i t A . P l a n t a n d B o i l e r D a t a : D e fi n i n g A n n u a l C o s t s o f G e n e r a t i o n a n d A n n u a l L o a d F i x e d c o s t s i n t h e i n t e r m e d i a t e t e r m T h e h e a t r a t e ( H ) F u e l c o s t s A l l o t h e r v a r i a b l e c o s t s o f g e n e r a t i o n T h e a n n u a l p r o d u c t i o n f u n c t i o n f o r e l e c t r i c i t y i n t h e i n t e r m e d i a t e t e r m T h e t o t a l c o s t o f a n n u a l g e n e r a t i o n A n n u a l l o a d d e m a n d S ? ‘ A n n u a l A b a t e m e n t C o s t s : F G D A . T o t a l F G D a b a t e m e n t c o s t ( A ( R E , k W h ) T h e U n i t P r o fi t F u n c t i o n A . T h e P r o fi t F u n c t i o n U n d e r t h e P h a s e I I C o m p l i a n t C a p 1 . T h e c a p : t h e c a s e w h e n t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t i s n o t b i n d i n g v i i i 1 0 9 1 0 9 1 1 0 1 1 1 1 1 4 1 1 5 1 1 6 1 1 7 1 1 9 1 2 0 1 2 1 1 2 2 1 2 3 1 2 3 1 2 4 1 2 7 1 2 7 1 3 0 1 3 2 1 3 4 T A B L E O F C O N T E N T S — C O N T I N U E D 2 . T h e u n i t w i t h a b i n d i n g P h a s e 1 ] e m i s s i o n c a p 3 . S u m m i n g a b a t e m e n t c o s t s a n d e m i s s i o n s f o r t h e P h a s e I I c o m p l i a n t C a p B . T h e P r o fi t F u n c t i o n U n d e r t h e B i n d i n g P h a s e 1 1 M a r k e t 1 . W h e r e R E > 0 2 . W h e r e R E = 0 3 . T h e s o l u t i o n s e t t o 3 . 2 7 4 . S u m m i n g t h e s o l u t i o n t o 3 . 2 7 D e t e r m i n i n g t h e M a r k e t C l e a r i n g P r i c e f o r A l l o w a n c e s i n t h e B i n d i n g P h a s e 1 1 M a r k e t f o r A l l o w a n c e s R e s u l t s o f t h e M a r k e t S i m u l a t i o n M o d e l A . T h e E s t i m a t e d E q u i l i b r i u m P h a s e I I A l l o w a n c e P r i c e s B . P r o j e c t e d A n n u a l C o s t s S a v i n g s o f t h e B i n d i n g P h a s e 1 1 M a r k e t R e l a t i v e t o P h a s e H C o m p l i a n t C a p : S i m u l a t i o n R e s u l t s C . T h e M a r k e t A l l o c a t i o n o f A l l o w a n c e s R e l a t i v e t o a C a p : G e o g r a p h i c R e a l l o c a t i o n E f f e c t s T e s t i n g t h e S i m u l a t i o n M o d e l a g a i n s t O b s e r v a b l e B e h a v i o r : C o m p a r i n g P r i c e s , G e n e r a l E m i s s i o n P a t t e r n s , a n d A l l o w a n c e A c t i v i t y A . C o m p a r i n g P h a s e I P r i c e s a n d T r e n d s , T h i r d P a r t y E s t i m a t e d A v o i d e d C o s t s , a n d t h e S i m u l a t i o n P r i c e R e s u l t s B . C o m p a r i n g P h a s e I N e t E m i s s i o n s a n d T o t a l E m i s s i o n s w i t h S i m u l a t i o n R e s u l t s f o r P h a s e I U n i t s C . C o n c l u s i o n R e g a r d i n g S i m u l a t i o n R e s u l t s a n d P h a s e I B e h a v i o r T h e E f f e c t o f T i t l e I V o n t h e E x t e r n a l C o s t s o f E m i s s i o n s A . T h e E m i s s i o n M o d e l : T h e D i s t r i b u t i o n a n d T r a n s p o r t a t i o n o f E m i s s i o n s 1 . B a c k g r o u n d 2 . G e n e r a l i z e d E P A e m i s s i o n m o d e l r e s u l t s 3 . A s i m p l i fi e d e m i s s i o n d e p o s i t i o n m o d e l i x 1 3 9 1 4 4 1 4 6 1 5 0 1 5 1 1 5 1 1 5 7 1 5 8 1 6 0 1 6 0 1 6 2 1 6 3 1 6 7 1 6 9 1 7 2 1 7 4 1 7 5 1 7 6 1 7 6 1 7 8 1 7 9 “ . 9 5 . 9 9 3 9 9 T A B L E O F C O N T E N T S — C O N T I N U E D B . E s t i m a t i n g t h e C o s t o f E m i s s i o n D e p o s i t i o n : T h e P o t e n t i a l E f f e c t s o f A l l o w a n c e T r a d i n g u n d e r T i t l e I V 1 . T h e D a m a g e F u n c t i o n : E P A e s t i m a t e s o f t h e c o s t s o f s u l f u r e m i s s i o n s T h e c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e f u n c t i o n s M o r t a l i t y R e s p o n s e F u n c t i o n s M o r b i d i t y : c h r o n i c r e s p i r a t o r y d i s e a s e a n d a c u t e m o r b i d i t y A p p l i c a t i o n t o t h e e m i s s i o n m o d e l r e s u l t s T h e H u m a n H e a l t h C o s t s o f S u l f u r D e p o s i t i o n M o n e t a r y V a l u a t i o n E s t i m a t e s f o r P r e m a t u r e M o r t a l i t y R i s k s M o n e t a r y v a l u a t i o n e s t i m a t e s f o r m o r b i d i t y N o n - h e a l t h r e l a t e d d a m a g e e q u a t i o n s C . A p p l i c a t i o n o f t h e E P A C o n c e n t r a t i o n E f f e c t E q u a t i o n s a n d E c o n o m i c I m p a c t p e r C a s e E s t i m a t e s T h e R e s u l t s A . N e t E x t e r n a l C o s t E f f e c t o f P h a s e H M a r k e t R e l a t i v e t o P h a s e H a s a C a p B . N e t E f f e c t o f T r a d e s o n T o t a l C o s t s o f t h e M a r k e t R e l a t i v e t o t h e C a p X I V . C o n c l u s i o n C H A P T E R 4 T H E P O T E N T I A L W E L F A R E E F F E C T O F U S I N G R E G I O N A L , R A T H E R T H A N A N A T I O N A L , A L L O W A N C E M A R K E T F O R T I T L E I V I N T H E C O N T E X T O F L O C A T I O N - S O U R C E D E P E N D E N T D A M A G E F U N C T I O N S F O R 8 0 2 E M I S S I O N S I . I I . I n t r o d u c t i o n M e t h o d o l o g y a n d O u t l i n e o f t h e B o d y o f C h a p t e r 4 D e f i n i n g t h e N a t i o n a l a n d R e g i o n a l M a r k e t s A . T h e N a t i o n a l M a r k e t : B . T h e R e g i o n a l M a r k e t s 1 8 8 1 8 8 1 9 1 1 9 2 1 9 3 1 9 6 1 9 7 1 9 8 1 9 9 2 0 1 2 0 1 2 0 3 2 0 3 2 0 5 2 0 8 2 1 2 2 1 2 2 1 3 2 1 4 2 1 4 2 1 4 T A B L E O F C O N T E N T S — C O N T I N U E D I V . E f f e c t o f R e g i o n a l M a r k e t s o n A l l o w a n c e P r i c e s , A l l o w a n c e A l l o c a t i o n , a n d C o m p l i a n c e C o s t s R e l a t i v e t o t h e N a t i o n a l M a r k e t A . P r i c e B . A l l o w a n c e A l l o c a t i o n s C . C o m p l i a n c e C o s t s V . N e t C o s t E f f e c t o f t h e M a r k e t V e r s u s t h e C a p : C o m p a r i n g t h e R e g i o n a l t o t h e N a t i o n a l M a r k e t f o r A l l o w a n c e s A . T h e N e t E x t e r n a l C o s t E f f e c t s o f t h e R e g i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t s R e l a t i v e t o t h e C a p B . N e t C o s t E f f e c t o f t h e R e g i o n a l M a r k e t R e l a t i v e t o t h e C a p V I . C o n c l u s i o n : D e f i n i n g R e g i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t s C a n R e d u c e t h e E x t e r n a l C o s t E f f e c t o f T i t l e I V R e l a t i v e t o a N a t i o n a l S u l f u r D i o x i d e A l l o w a n c e M a r k e t , A s s u m i n g L o c a t i o n D e p e n d e n t E x t e r n a l C o s t s o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s C H A P T E R 5 C O N C L U S I O N A N D P O L I C Y I N I P L I C A T I O N S O F L O C A T I O N A N D S O U R C E D E P E N D E N T E X T E R N A L C O S T S G L O S S A R Y A P P E N D I X A : D i s t o r t i o n a r y E f f e c t s o f A s s u m i n g C o n s t a n t H e a t R a t e s ( H ) a c r o s s b o i l e r s a t a g i v e n p l a n t a n d D i s t o r t i o n a r y E f f e c t s o f A s s u m i n g C o n s t a n t V a r i a b l e C o s t s A c r o s s B o i l e r s f r o m G i v e n P l a n t A P P E N D I X B : T h e S h a w n e e M o d e l : T h e B l a c k B o x b e h i n d t h e D a t a S e t A P P E N D I X C : D e f i n i t i o n s a n d T e r m s U s e d i n T e x t a n d I n t h e A p p e n d i c e s A P P E N D I X D : A l l o w a n c e A l l o c a t i o n F o r m u l a s f o r P h a s e H o f T i t l e I V — B e f o r e N e w A l l o c a t i o n R u l e s x i 2 1 8 2 1 8 2 2 1 2 2 2 2 2 4 2 2 4 2 2 6 2 2 8 2 3 1 2 3 6 2 3 9 2 4 4 2 4 6 2 4 9 T A B L E O F C O N T E N T S — C O N T I N U E D A P P E N D I X E : T h e M e c h a n i s m o f B a n k i n g o f A l l o w a n c e s u n d e r T i t l e I V 2 5 1 A P P E N D I X F : F G D A b a t e m e n t C o s t C u r v e E s t i m a t e s b a s e d o n D a t a f r o m t h e S h a w n e e C o m p u t e r M o d e l 2 5 4 A P P E N D I X G : C o a l S w i t c h i n g v s . F G D : A s s e s s m e n t s a s a l o n g - t e r m C o m p l i a n c e S t r a t e g i e s a n d E x p e c t e d E f f e c t s i n a P h a s e H M a r k e t S i m u l a t i o n 2 6 7 A P P E N D I X H : T h e C a l i b r a t i o n o f t h e E m i s s i o n T r a n s p o r t a t i o n a n d D e p o s i t i o n M o d e l R e l a t i v e t o H i s t o r i c S o u r c e / R e c e p t o r R e l a t i o n s h i p s 2 7 7 A P P E N D I X 1 : 9 5 % C o n f i d e n c e I n t e r v a l o f t h e P r o j e c t e d S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n G r i d M a p s f o r t h e P h a s e H E m i s s i o n G o a l a s a n A l l o w a n c e o r a C a p , I n c l u d i n g E x t e r n a l C o s t E f f e c t s 2 8 6 A P P E N D I X J : T h e p o p u l a t i o n g r i d m a p s u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e e m i s s i o n r e s p o n s e F u n c t i o n s 2 9 4 A P P E N D I X K : U p p e r a n d L o w e r R a n g e E s t i m a t e T a b l e s 2 9 6 A P P E N D I X L : S e c o n d O r d e r C o n d i t i o n s f o r O p t i m i z a t i o n P r o b l e m s i n C h a p t e r s 1 a n d 3 ( W h e r e N o t G i v e n i n t h e T e x t ) 2 9 9 B I B L I O G R A P H Y 3 0 1 x i i 3 - 1 2 4 - 2 4 - 3 4 - 4 L I S T O F T A B L E S S i m u l a t i o n E q u i l i b r i u m P r i c e s f o r A l l o w a n c e s f o r V a r i o u s S i m u l a t i o n C o s t S a v i n g s o f t h e A l l o w a n c e M a r k e t f o r V a r i o u s O u t p u t D e m a n d C e n t r a l P h a s e I I E m i s s i o n E s t i m a t e o f t h e M o d e l S i m u l a t i o n R e s u l t s f o r P h a s e I U n i t s v s . A c t u a l P h a s e I E m i s s i o n s b y R e g i o n T a b l e 3 - 8 : B a s i c G r i d M a p E m i s s i o n M o d e l D e f a u l t S e t t i n g s S e l e c t e d C o e f f i c i e n t s f o r H u m a n H e a l t h E f f e c t s A s s o c i a t e d w i t h S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n s C h a n g e s S u m m a r y o f S e l e c t e d M o n e t a r y V a l u e s f o r M o r t a l i t y E f f e c t s S u m m a r y o f S e l e c t e d M o n e t a r y V a l u e s f o r M o r b i d i t y E f f e c t s C e n t r a l E s t i m a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l ( m i d - r a n g e o f 9 5 % c o n f i d e n c e i n t e r v a l ) S i m u l a t i o n C o s t S a v i n g s o f t h e A l l o w a n c e M a r k e t f o r V a r i o u s C o s t S a v i n g s D u e t o T r a d e s N e t o f C e n t r a l E m i s s i o n E s t i m a t e ' s N e t E x t e r n a l C o s t s S i m u l a t i o n E q u i l i b r i u m P r i c e s f o r A l l o w a n c e s f o r V a r i o u s O u t p u t D e m a n d E q u i l i b r i u m P r i c e s E s t i m a t e s i n R e g i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t G i v e n P h a s e I I A l l o w a n c e s A l l o c a t i o n s P h a s e H R e g i o n a l M a r k e t a n d C a p E m i s s i o n T o t a l s b y S u b - R e g i o n R e g i o n a l M a r k e t S i m u l a t i o n C o s t S a v i n g s o f t h e R e g i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t f o r V a r i o u s C o s t s o f C a p i t a l x i i i 1 6 1 1 6 3 1 6 7 1 7 4 1 8 1 1 8 5 1 9 4 1 9 8 2 0 0 2 0 4 2 0 6 2 0 7 2 1 8 2 2 0 2 2 1 2 2 3 L I S T O F T A B L E S — C O N T I N U E D E f f e c t o f U s i n g t h e R e g i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t s O n C o m p l i a n c e C o s t s R e l a t i v e t o t h e C o m p l i a n c e C o s t s U n d e r t h e N a t i o n a l M a r k e t S i m u l a t i o n 2 2 3 D a m a g e F u n c t i o n E s t i m a t e s f o r S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s a t G r o u n d L e v e l U s i n g E P A ' s H u m a n H e a l t h B e n e f i t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V O f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s R e p o r t , N o v 1 0 , 1 9 9 5 2 2 5 E x t e r n a l C o s t s E f f e c t O f R e g i o n a l M a r k e t s R e l a t i v e t o t h e N a t i o n a l M a r k e t M o d e l 2 2 6 S i m u l a t i o n ' s E s t i m a t e d N e t C o s t E f f e c t o f P r o p o s e d R e g i o n a l M a r k e t V s . T h e C a p : C o s t S a v i n g s D u e t o T r a d e s N e t o f N e t E x t e r n a l C o s t s 2 2 7 S i m u l a t e d N e t G a i n s f o r t h e U s e o f t h e R e g i o n a l R a t h e r t h a n t h e N a t i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t S t r u c t u r e 2 2 7 P e r c e n t o f A n n u a l C a p a c i t y U s e d 2 3 9 C o a l ' s S h a r e o f t o t a l A n n u a l B T U ' s B u r n e d a t P l a n t 2 4 2 D e fi n i t i o n s a n d T e r m s o f C h a p t e r 3 2 4 6 E n g i n e e r i n g D e f i n i t i o n s a n d T e r m s U s e d i n A p p e n d i x G 2 4 7 V a r i a b l e N a m e s a n d D e f i n i t i o n s 2 5 5 F G D V a r i a b l e C o s t R e g r e s s i o n R e s u l t s 2 5 6 V a r i a b l e N a m e s a n d D e f i n i t i o n s 2 5 8 D e p e n d e n t V a r i a b l e N a m e s 2 6 2 S o l i d P r e p a r a t i o n C o m p o n e n t 2 6 3 G a s T r e a t m e n t 2 6 3 S c r u b b e r s 2 6 3 M a t e r i a l H a n d l i n g E q u i p m e n t 2 6 4 x i v F - 9 F - l O H - 4 I - l I - 2 I - 7 L I S T O F T A B L E S — C O N T I N U E D F a n s F e e d E q u i p m e n t A c t u a l 1 9 8 5 S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n s E m i s s i o n M o d e l P a r a m e t e r S e t A d j u s t e d E m i s s i o n M a p C o r r e l a t i o n A n a l y s i s B e t w e e n M o d e l P r o j e c t i o n s A n d A c t u a l S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s U p p e r B o u n d o f 9 5 % C o n fi d e n c e I n t e r v a l F o r E m i s s i o n L e v e l s U n d e r P h a s e I I a s a C a p L o w e r B o u n d o f 9 5 % C o n fi d e n c e I n t e r v a l F o r E m i s s i o n L e v e l s U n d e r P h a s e H a s a C a p M i d - r a n g e o f 9 5 % C o n fi d e n c e I n t e r v a l F o r E m i s s i o n L e v e l s U n d e r P h a s e I I a s a C a p U p p e r B o u n d o f 9 5 % C o n fi d e n c e I n t e r v a l F o r E m i s s i o n L e v e l s U n d e r P h a s e I I a s a M a r k e t L o w e r B o u n d o f 9 5 % C o n fi d e n c e I n t e r v a l F o r E m i s s i o n L e v e l s U n d e r P h a s e I I a s a M k t M i d - r a n g e o f 9 5 % C o n fi d e n c e I n t e r v a l F o r E m i s s i o n L e v e l s U n d e r P h a s e I I a s a M k t H i g h C o n c e n t r a t i o n L e v e l ( u p p e r - b o u n d o f 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l ) D a m a g e F u n c t i o n E s t i m a t e s f o r S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s a t G r o u n d L e v e l U s i n g E P A ' s H u m a n H e a l t h B e n e fi t s f r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s u n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s R e p o r t , N o v 1 0 , 1 9 9 5 L o w C o n c e n t r a t i o n L e v e l ( l o w e r - b o u n d o f 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l ) D a m a g e F u n c t i o n E s t i m a t e s f o r S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s a t G r o u n d L e v e l U s i n g E P A ' s H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s R e p o r t , N o v 1 0 , 1 9 9 5 S t a t e b y s t a t e p o p u l a t i o n p e r s q u a r e m i l e f r o m 1 9 9 6 d a t a b a s e , n o c i t y a d j u s t m e n t s , r o u g h g u i d e l i n e X V 2 6 4 2 6 4 2 7 8 2 8 0 2 8 4 2 8 4 2 8 7 2 8 8 2 8 9 2 9 0 2 9 1 2 9 2 2 9 3 2 9 3 2 9 4 L I S T O F T A B L E S — C O N T I N U E D S t a t e b y s t a t e p o p u l a t i o n p e r s q u a r e m i l e w i t h m i n o r a d j u s t m e n t s f o r c i t y p o p u l a t i o n , C a n a d a , a n d M e x i c o P h a s e H R e g i o n a l M a r k e t E m i s s i o n T o t a l s b y S u b - R e g i o n u n d e r b o t h t h e C a p a n d t h e M a r k e t f o r A l l o w a n c e s R = . 1 6 P h a s e 1 1 R e g i o n a l M a r k e t E m i s s i o n T o t a l s b y S u b - R e g i o n u n d e r b o t h t h e C a p a n d t h e M a r k e t f o r A l l o w a n c e s r = . 0 5 D a m a g e F u n c t i o n E s t i m a t e s f o r S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s a t G r o u n d L e v e l U s i n g E P A ' s H u m a n H e a l t h B e n e fi t s f r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s u n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s R e p o r t , N o v 1 0 , 1 9 9 5 D a m a g e F u n c t i o n E s t i m a t e s f o r S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s a t G r o u n d L e v e l U s i n g E P A ' s H u m a n H e a l t h B e n e fi t s f r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s u n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s R e p o r t , N o v 1 0 , 1 9 9 5 2 9 5 2 9 6 2 9 7 2 9 8 2 9 8 2 . 1 2 . 2 2 . 3 2 . 4 3 . 1 3 . 2 3 . 3 3 . 4 3 . 5 3 . 6 3 . 7 G - 3 H - l L I S T O F F I G U R E S A l l o w a n c e P r i c e s o v e r T i m e T o t a l C o n s u m p t i o n o f C o a l b y U s e T o t a l C o n s u m p t i o n o f C o a l b y S o u r c e ( T y p e ) C o m p o s i t i o n o f C o a l C o n s u m p t i o n S o l u t i o n w i t h N o n - b i n d i n g E m i s s i o n C o n s t r a i n t S o l u t i o n w i t h B i n d i n g E m i s s i o n C o n s t r a i n t S o l u t i o n w i t h B i n d i n g E m i s s i o n a n d T e c h n o l o g y C o n s t r a i n t s S o l u t i o n w h e r e A l l o w a n c e P r i c e s S u p p o r t A b a t e m e n t E f f o r t ( R E > 0 ) S o l u t i o n w h e r e A l l o w a n c e s P r i c e s d o n o t S u p p o r t A b a t e m e n t E f f o r t A l l o w a n c e P r i c e s o v e r T i m e E m i s s i o n D e p o s i t i o n D i a g r a m s T o t a l C o n s u m p t i o n o f C o a l b y U s e T o t a l C o n s u m p t i o n o f C o a l b y S o u r c e ( T y p e ) C o m p o s i t i o n o f C o a l C o n s u m p t i o n M o d e l C o n c e n t r a t i o n L e v e l s v s . A c t u a l 1 9 8 5 L e v e l s x v i i 7 0 7 4 7 7 7 8 1 3 7 1 4 2 1 4 3 1 5 6 1 5 6 1 7 2 1 8 3 2 7 2 2 7 3 2 7 4 2 8 5 I N T R O D U C T I O N T h e c u r r e n t t r e n d i n e n v i r o n m e n t a l c o n t r o l r e g u l a t i o n i s t o u s e m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m s , o r a i r b u b b l e s , i n t h e p l a c e o f m o r e t r a d i t i o n a l s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d c a p s . T h e r e a s o n f o r t h e s h i f t i s t h a t m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m s c a n a c h i e v e s p e c i fi e d e m i s s i o n g o a l s a t s u b s t a n t i a l c o s t s a v i n g s r e l a t i v e t o t h e m o r e t r a d i t i o n a l f o r m s o f r e g u l a t i o n . T h e p r o m i s e o f s u b s t a n t i a l c o s t s s a v i n g s fi o m t h e u s e o f a m a r k e t f o r e m i s s i o n a l l o w a n c e s l e d t o t h e l a r g e s t a n d m o s t a m b i t i o u s m a r k e t a b l e e m i s s i o n a l l o w a n c e p r o g r a m y e t — t h e T i t l e I V S O x A l l o w a n c e M a r k e t p r o g r a m i n c l u d e d a s p a r t o f t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 . W i t h a g o a l o f r e d u c i n g e m i s s i o n s f r o m 1 9 8 6 l e v e l s o f 1 6 . 8 m i l l i o n t o n s a y e a r t o 8 . 9 m i l l i o n t o n s b y t h e y e a r 2 0 1 0 . T h e r e a r e , h o w e v e r , t w o c o s t e f f e c t s a s s o c i a t e d w i t h u s i n g a m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m r e l a t i v e t o a s i n g l e e m i s s i o n r u l e b a s e d c a p — t h e a b a t e m e n t c o s t a f f e c t a n d t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t . T h e a b a t e m e n t c o s t s e f f e c t i s t h e t o t a l a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s o f m e e t i n g t h e e m i s s i o n g o a l s u s i n g a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s r a t h e r t h a n a c a p . W h e r e t h e e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s a r e d e p e n d e n t o n t h e l o c a t i o n o f t h e s o u r c e o f t h e e m i s s i o n s r e l a t i v e t o p o s s i b l e r e c e p t o r s , t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s m a y v a r y a c r o s s a g e n t s p a r t i c i p a t i n g i n t h e m a r k e t . W h e r e t h e s e c o s t s v a r y b y a g e n t , t h e r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s t h r o u g h t r a d e w i l l i m p a c t t h e t o t a l e x t e r n a l c o s t o f t h e m a r k e t r e l a t i v e t o t o t a l e x t e r n a l c o s t s w h e r e a l l o w a n c e t r a d e s a r e n o t a l l o w e d — a s u n d e r a t r a d i t i o n a l e m i s s i o n c a p . T h i s c h a n g e i n e x t e r n a l c o s t s i s t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s . T h e g r e a t e r t h e d i s c r e p a n c y i n e x t e r n a l c o s t s a m o n g m a r k e t p a r t i c i p a n t s , t h e g r e a t e r t h e e x t e r n a l c o s t i m p a c t o f a n y t r a d e a m o n g t h e p a r t i c i p a n t s . B o t h e f f e c t s m u s t b e c o n s i d e r e d w h e n e s t i m a t i n g t h e t o t a l b e n e fi t s o f u s i n g a m a r k e t r a t h e r t h a n a c a p . U n f o r t u n a t e l y d i s c u s s i o n s o f m a r k e t a b l e p e r m i t s y s t e m s , b o t h t h e o r e t i c a l a n d r e a l , h a v e i g n o r e d t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t w h e n p r o m o t i n g t h e m e r i t s o f m a r k e t e m i s s i o n r e g u l a t i o n . T h e p r o m i s e d c o s t s a v i n g s o f T i t l e I V a r e s u b s t a n t i a l — a s g r e a t a s $ 1 . 6 b i l l i o n a y e a r r e l a t i v e t o a c a p w i t h t h e s a m e e m i s s i o n r e s t r i c t i o n s . I n a d d i t i o n , t h e E P A h a s e s t i m a t e d t h a t p o t e n t i a l h e a l t h c o s t s a v i n g s o f t h e e m i s s i o n c a p r e l a t i v e t o w h e r e e m i s s i o n s w o u l d b e i n 2 0 1 0 w i t h o u t t h e c a p a r e a r o u n d $ 4 0 b i l l i o n a y e a r . U n f o r t u n a t e l y , t h e s e t w o e s t i m a t e s o f b e n e fi t s a r e u n r e l a t e d . T h e fi r s t m e a s u r e e s t i m a t e s t h e c o s t a d v a n t a g e o f t h e m a r k e t s y s t e m o v e r t h e c a p i n t e r m s o f a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s t o u t i l i t i e s . T h e s e c o n d m e a s u r e e s t i m a t e s t h e h e a l t h b e n e fi t s o f u s i n g t h e c a p r e l a t i v e t o a h y p o t h e t i c a l s i t u a t i o n w h e r e n o r e g u l a t i o n w a s p a s s e d . T h e e s t i m a t e d b e n e fi t s o f t h e T i t l e I V p r o g r a m d o n o t a k e i n t o a c c o u n t t h e e f f e c t o f a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s o n t o t a l e x t e r n a l c o s t s — w h i l e i t w a s t h e a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s o f t h e m a r k e t r e a l l o c a t i o n s t h a t p r o m o t e d t h e p r o g r a m . G i v e n t h e f a c t t h a t s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s h a v e l o c a t i o n a l e f f e c t s ( e m i s s i o n s a f f e c t a r e a s d o w n w i n d o f s o u r c e s ) t h e f a i l u r e t o i n c l u d e t h e r e a l l o c a t i o n o f e m i s s i o n s a f f e c t o f m a r k e t t r a d e s i s a s e r i o u s o v e r s i g h t o n t h e p a r t o f p o l i c y m a k e r s w h e n c a l c u l a t i n g t h e p o t e n t i a l n e t b e n e fi t s o f t h e t i t l e I V m a r k e t . T h i s d i s s e r t a t i o n d o e s t h r e e t h i n g s . F i r s t , i t e x a m i n e s t h e p o s s i b i l i t y t h a t m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m s c a n b e l e s s e f fi c i e n t t h a n s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d s w h e n e x t e r n a l c o s t s a r e l o c a t i o n a l l y d e p e n d e n t . S e c o n d , i t e x a m i n e s t h e t w o c o s t e f f e c t s o f t h e S O x m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m u n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 . T h i r d , i t s h o w s t h a t r e d u c i n g t h e d i f f e r e n c e s i n t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s a m o n g m a r k e t p a r t i c i p a n t s — b y r e d u c i n g t h e s i z e o f t h e m a r k e t s — w i l l i n c r e a s e t h e n e t b e n e fi t o f a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n r e l a t i v e t o t h o s e p r e d i c t e d f o r t h e n a t i o n a l m a r k e t . C h a p t e r 2 o f t h i s d i s s e r t a t i o n d i s c u s s e s t h e p o s s i b i l i t y t h a t a n y m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m c a n b e l e s s e f f i c i e n t t h a n s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d s w h e n e x t e r n a l c o s t s a r e l o c a t i o n a l l y d e p e n d e n t . C h a p t e r 3 d i s c u s s e s t h e P h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t a n d t h e i s s u e s s u r r o u n d i n g i t a n d s e t s t h e s t a g e f o r t h e s i m u l a t i o n m o d e l u s e d i n c h a p t e r 4 t o m e a s u r e t h e t w o c o s t e f f e c t s o f t h e b i n d i n g P h a s e I I m a r k e t . C h a p t e r 4 p r e s e n t s t h e s i m u l a t i o n m o d e l a n d i t s r e s u l t s r e g a r d i n g t h e n e t c o s t e f f e c t o f t h e b i n d i n g P h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t . T h e C h a p t e r 4 r e s u l t s c o n c u r w i t h t h e e s t i m a t e s o f $ 1 . 6 b i l l i o n i n a n n u a l a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s o f u s i n g t h e m a r k e t , b u t i n d i c a t e s s t r o n g e v i d e n c e t h a t a l l o f t h e s e s a v i n g s w i l l d r o w n e d o u t b y s u b s t a n t i a l i n c r e a s e s i n t o t a l e x t e r n a l c o s t s d u e t o a l l o w a n c e m a r k e t r e a l l o c a t i o n s a m o n g p a r t i c i p a n t s . C h a p t e r 5 i n d i c a t e s t h a t a n a t i o n a l m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i s i n a p p r o p r i a t e f o r a p o l l u t a n t w i t h r e g i o n a l - d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s . D u e t o t h e s i z e o f t h e c u r r e n t m a r k e t a n d t h e n a t u r e o f S O ; e m i s s i o n s , t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s a m o n g m a r k e t p a r t i c i p a n t s a r e v e r y d i v e r s e . T h e r e f o r e t r a d e s a m o n g p a r t i c i p a n t s h a v e s t r o n g i m p a c t s o n t o t a l e x t e r n a l c o s t s . C h a p t e r 5 s i m u l a t e s t h e e f f e c t o f u s i n g s e v e r a l r e g i o n a l m a r k e t s i n p l a c e o f t h e c u r r e n t n a t i o n a l r m r k e t f o r a l l o w a n c e s a n d c a l c u l a t e s t h e t w o c o s t e f f e c t s o f a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s i n t h e m a r k e t s . R e g i o n a l m a r k e t s r e d u c e t h e p o t e n t i a l c o s t s a v i n g s o f a n y m a r k e t t r a d e s , b u t t h e y a l s o w o r k t o r e d u c e t h e d i f f e r e n c e s i n m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s a m o n g e a c h m a r k e t ’ s p a r t i c i p a n t s . T h e r e s u l t s s h o w s v e r y s t r o n g e v i d e n c e t h a t u s i n g r e g i o n a l m a r k e t s w i l l g r e a t l y r e d u c e t h e n e g a t i v e e x t e r n a l c o s t i m p a c t s o f a l l o w a n c e m a r k e t t r a d e s r e l a t i v e t o t h e c u r r e n t n a t i o n a l m a r k e t s t r u c t u r e . C h a p t e r 6 , t h e c o n c l u s i o n , r e i t e r a t e s t h e f a c t t h a t i n d e s i g n i n g a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s , r e g u l a t o r s m u s t k e e p i n m i n d t h e n a t u r e o f t h e p o l l u t a n t t h a t u s b e i n g r e g u l a t e d . A m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m m a y n o t b e t h e w e l f a r e i m p r o v i n g o p t i o n r e l a t i v e t o t r a d i t i o n a l s i n g l e - e m i s s i o n s t a n d a r d c a p s w h e n e x t e r n a l e f f e c t s o f e m i s s i o n s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t . I f t h e p o l l u t a n t i s e q u a l l y d a m a g i n g r e g a r d l e s s o f s o u r c e a m a r k e t w i l l a l w a y s o u t p e r f o r m a c a p . E x a m p l e s o f s u c h p o l l u t a n t s t a k e t h e f o r m o f g r e e n h o u s e a n d o z o n e - l a y e r - d e p l e t i n g e m i s s i o n s . I n a n y o t h e r c a s e , t h e p o t e n t i a l e x t e r n a l c o s t e f f e c t s m u s t b e e x a m i n e d t o d e t e r m i n e t h e t r u e n e t b e n e fi t o f a m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m , l i k e t h a t u s e d i n T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 . C H A P T E R 1 T O T A L C O S T E F F E C T S F R O M T H E U S E O F M A R K E T A B L E A L L O W A N C E S I N P L A C E O F E M I S S I O N C A P R E G U L A T I O N — T H E E F F E C T S O F S O U R C E D E P E N D E N T E X T E R N A L C O S T S I . I n t r o d u c t i o n a n d M e t h o d o l o g y T h i s c h a p t e r e x a m i n e s t h e n e t w e l f a r e e f f e c t s o f u s i n g a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s r a t h e r t h a n a s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p a s a m e a n s o f a c h i e v i n g a g i v e n e m i s s i o n g o a l w h e n t h e r e i s a l o c a t i o n a l d e p e n d e n c e o n t h e e x t e r n a l c o s t s c r e a t e d b y e m i s s i o n s . T h e m o d e l p r e s e n t e d h e r e i n d i c a t e s t h a t w h e r e e x t e r n a l c o s t s v a r y b y fi r m , m a r k e t r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s — r e l a t i v e t o i n i t i a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s u n d e r a s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d c a p — c a u s e w e l f a r e e f f e c t s b e y o n d j u s t t h e a b a t e m e n t c o s t e f f e c t s t r a d i t i o n a l l y f o c u s e d o n w h e n e x a m i n i n g t h e r e l a t i v e b e n e fi t s o f m a r k e t b a s e d e m i s s i o n r e g u l a t i o n . G i v e n l o c a t i o n d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s t h e r e i s a p o t e n t i a l t h a t a s i n g l e - e m i s s i o n s t a n d a r d w i l l b e m o r e e f fi c i e n t t h a n a m a r k e t f o r e m i s s i o n a l l o w a n c e s a m o n g t h e fi r m s . T h i s i s a n i m p o r t a n t i s s u e g i v e n t h e c u r r e n t m o v e m e n t t o w a r d s t h e u s e o f m a r k e t s f o r e m i s s i o n a l l o w a n c e s a s a m e a n s o f r e d u c i n g t h e c o s t s o f c o m p l i a n c e a s s o c i a t e d w i t h m e e t i n g a g i v e n e m i s s i o n g o a l . T h e m o s t n o t a b l e e x a m p l e o f t h i s n e w t r e n d i s t h e m a r k e t f o r s u l f u r d i o x i d e a l l o w a n c e s s e t u p b y T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 . I n t h e c o u r s e o f e x a m i n i n g t h i s i s s u e , t h i s c h a p t e r p r e s e n t s a t h e o r e t i c a l m o d e l o f a n u m b e r o f fi r m s e a c h f a c i n g t w o r e g u l a t o r s — o n e c o n c e r n e d w i t h t o t a l e m i s s i o n s a n d e x t e r n a l c o s t s f r o m a l l f i r m s a n d t h e o t h e r c o n c e r n e d w i t h m a x i m i z i n g fi r m - s p e c i fi c s u r p l u s . S e c t i o n I V i n t r o d u c e s a b r i e f r e v i e w o f t h e e x t e r n a l i t y r e g u l a t i o n p r o b l e m i n t h e l i t e r a t u r e a n d h o w , i n m o s t c a s e s , i t a s s u m e s a w a y o r i g n o r e s t h e e f f e c t s o f l o c a t i o n d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s o n i n c e n t i v e b a s e d r e g u l a t i o n . S e c t i o n V p r e s e n t s t h e t w o r e g u l a t o r s , t h e fi r m s , t h e r e g u l a t o r y t o o l s a v a i l a b l e t o t h e e n v i r o n m e n t a l r e g u l a t o r , a n d t h e i n f o r m a t i o n a s s u m p t i o n s o f t h e m o d e l . S e c t i o n V a l s o i n d i c a t e s t h e e x i s t e n c e o f t h e t w o n e t c o s t e f f e c t s o f s i n g l e — r u l e e x t e r n a l i t y r e g u l a t i o n i n t h e c o n t e x t o f e m i s s i o n c a p s a n d t h e m a r k e t s f o r a l l o w a n c e s , a n d t h e c o n d i t i o n s u n d e r w h i c h o n e f o r m o f t h e r e g u l a t i o n c o u l d b e e x p e c t e d t o o u t p e r f o r m t h e o t h e r . S e c t i o n V I p r e s e n t s t h e c o n c l u s i o n . I I . I n c e n t i v e B a s e d R e g u l a t i o n a n d C o m m a n d a n d C o n t r o l R e g u l a t i o n i n t h e L i t e r a t u r e I t i s c o m m o n k n o w l e d g e t h a t t h e u s e o f i n c e n t i v e b a s e d r e g u l a t i o n — s u c h a s a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s o r a n a u c t i o n — w i l l , a l l e l s e h e l d e q u a l , l o w e r t h e c o m p l i a n c e c o s t s o f a c h i e v i n g a g i v e n e m i s s i o n c a p g o a l r e l a t i v e t o c o m m a n d a n d c o n t r o l r e g u l a t i o n . l M o n t g o m e r y , f o r e x a m p l e , p r o v e d t h a t u n d e r c o n d i t i o n s o f p e r f e c t c o m p e t i t i o n , a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i s s u p e r i o r t o c o m m a n d a n d c o n t r o l r e g u l a t i o n . 2 T h i s i s n o t a s u r p r i s i n g o r u n p r e c e d e n t e d r e s u l t . I t h a s b e e n a r g u e d s i n c e P i g o u t h a t i n c e n t i v e b a s e d r e g u l a t i o n ( m a r k e t - b a s e d ) h a v e b e n e fi t s o v e r c o m m a n d a n d c o n t r o l f o r m s o f r e g u l a t i o n . 3 I n f a c t , i t i s n o t e d t h a t e c o n o m i s t s h a v e a “ t r a d i t i o n a l b i a s i n f a v o r o f i n c e n t i v e - b a s e d i n s t r u m e n t s 1 I f t r a d e o c c u r s i n a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i t i s a s s u m e d t h a t t h e t r a d i n g p a r t n e r s a r e a t l e a s t a s w e l l o f f a f t e r t h e t r a d e a s b e f o r e . I f t h e t r a d e o c c u r s , t h e b e n e fi t t a k e s t h e f o r m o f r e d u c e d c o m p l i a n c e c o s t s f o r t h e b u y i n g a g e n t a n d r e v e n u e f o r t h e s e l l i n g a g e n t . 2 D . W . M o n t g o m e r y , “ M a r k e t s i n l i c e n s e s a n d e f fi c i e n t p o l l u t i o n c o n t r o l p r o g r a m s ” , J o u r n a l o f E c o n o m i c T h e o r y , 5 , 3 9 5 - 4 1 8 ( 1 9 7 2 ) . 3 P i g o u , T h e E c o n o m i c s o f W e l f a r e ( 1 9 3 2 ) . o v e r s t a n d a r d s . ” 4 E c o n o m i s t s i n t e r e s t e d i n e n v i r o n m e n t a l , s a f e t y , a n d h e a l t h r e g u l a t i o n h a v e l o n g a r g u e d t h a t d e c e n t r a l i z e d , i n c e n t i v e - b a s e d ( I B ) p o l i c i e s a r e m o r e e f fi c i e n t t h a n c e n t r a l i z e d , c o m m a n d - a n d - c o n t r o l a p p r o a c h e s ( C A C ) . H o w e v e r , t h e i n t r o d u c t i o n o f e x t e r n a l i t y c o r r e c t i n g r e g u l a t i o n , e i t h e r i n c e n t i v e b a s e d o r c o m m a n d - a n d - c o n t r o l i n n a t u r e , c a n c a u s e s h i f t s i n t h e r e l a t i v e l o c a t i o n a n d v o l u m e o f e m i s s i o n s i n a n e n v i r o n m e n t w i t h m u l t i p l e , s p a t i a l l y s e g r e g a t e d fi r m s . T h o u g h s h i f t s i n t h e l o c a t i o n o f s o m e p o l l u t a n t s m a y a f f e c t w e l f a r e , m o s t o f t h e c u r r e n t l i t e r a t u r e d o e s n o t a d d r e s s t h i s i s s u e w h e n d i s c u s s i n g t h e r e l a t i v e m e r i t s o f i n c e n t i v e b a s e d r e g u l a t i o n r e l a t i v e t o c o m m a n d a n d c o n t r o l s t a n d a r d s a n d c a p s . W i t h i n t h e c o n t e x t o f m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s s y s t e m s r e l a t i v e t o s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p s , t h e i s s u e o f l o c a t i o n d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s h a s n o t y e t b e e n e x a m i n e d i n a n y d e t a i l . W h i l e t h e i s s u e o f l o c a t i o n - d e p e n d e n t e x t e m a l i t i e s h a s b e e n l a r g e l y i g n o r e d , t h e r e h a s b e e n a c o n s i d e r a b l e a m o u n t o f l i t e r a t u r e r e g a r d i n g t h e c i r c u m s t a n c e s w h e r e e m i s s i o n c a p s a n d c o m m a n d a n d c o n t r o l r e g u l a t i o n m a y p r o v e t o b e m o r e e f fi c i e n t , o r a t l e a s t a s e f fi c i e n t , a s s o m e i n c e n t i v e b a s e d r e g u l a t i o n . F o r e x a m p l e , i t i s o f t e n a r g u e d t h a t u n d e r p e r f e c t i n f o r m a t i o n , w h e r e “ t h e r e g u l a t o r a n d t h e fi r m a r e e q u a l l y i n f o r m e d , s t a n d a r d - s e t t i n g a n d e m i s s i o n s t a x a t i o n a p p r o a c h e s a r e e q u i v a l e n t . ” 5 T h i s i s s e e n i n t h e w o r k b y B a u m o l ( 1 9 7 2 ) , S e n e c a ( 1 9 7 4 ) , a n d W e i z t m a n ( 1 9 7 4 ) . W e i t z m a n a r g u e s t h a t t h e r e a s o n o f t e n c i t e d f o r t h e t h e o r e t i c a l s u p e r i o r i t y o f p r i c e s y s t e m s ( t a x e s ) a b o v e e m i s s i o n s c a p s — t h a t t h e u s e o f p r i c e s e c o n o m i z e s o n i n f o r m a t i o n r e q u i r e m e n t s — i s i n c o r r e c t . “ T h e m a i n 4 C h u l h o J u n g , K e r r y K r u t i l l a , a n d R o n B o y d , “ I n c e n t i v e s f o r A d v a n c e d P o l l u t i o n A b a t e m e n t T e c h n o l o g y a t t h e I n d u s t r y L e v e l : A n E v a l u a t i o n o f P o l i c y A l t e r n a t i v e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t . 3 0 . 1 9 9 6 . P a g e 9 6 . t h i n g t o n o t e h e r e i s t h a t g e n e r a l l y s p e a k i n g , i t i s n e i t h e r e a s i e r o r h a r d e r t o n a m e t h e r i g h t p r i c e s t h a n t h e r i g h t q u a n t i t i e s b e c a u s e i n p r i n c i p l e e x a c t l y t h e s a m e i n f o r m a t i o n i s n e e d e d t o c o r r e c t l y s p e c i f y e i t h e r . ” 6 T h e e x a m p l e s w h e r e a s t a n d a r d c a n p e r f o r m a t l e a s t a s w e l l a s i n c e n t i v e - b a s e d r e g u l a t i o n a r e n o t l i m i t e d t o fi l l ] i n f o r m a t i o n c a s e s . I n f a c t , t h e r e i s l i t e r a t u r e t h a t d e m o n s t r a t e s t h a t w h e r e i n f o r m a t i o n a s y m m e t r i c o r l i m i t e d , s t a n d a r d s c a n e q u a l o r o u t p e r f o r m a t a x i n e f f i c i e n c y . I n t h e c a s e o f a s i n g l e fi r m , W e i t z m a n s h o w s a s i t u a t i o n w h e r e a r e g u l a t o r w i t h l i m i t e d i n f o r m a t i o n a b o u t t h e m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t m u s t c h o o s e b e t w e e n a t a x a n d a s t a n d a r d t o a c h i e v e a p o l i c y g o a l , “ t h e r e i s n o t h i n g t o r e c o m m e n d o n e m o d e o f c o n t r o l o v e r t h e o t h e r . ” 7 B o t h f o r m s o f r e g u l a t i o n , w h e n s e t t o a c h i e v e t h e s a m e e m i s s i o n g o a l , a r e b o t h s u b - o p t i m a l u n l e s s e x p e c t e d m a r g i n a l c o s t s a r e e q u i v a l e n t t o a c t u a l c o s t s . F o r e x a m p l e , w h e r e t h e t r u e m a r g i n a l c o s t s o f c o n t r o l p r o v e t o b e h i g h e r t h a n e x p e c t e d b y t h e r e g u l a t o r , t h e t a x i s t o o l o w a n d t h e c a p p r o v e s t o b e t o o r e s t r i c t i v e t o b e e f f i c i e n t — w h e n t h e m a r g i n a l b e n e fi t l i n e o f e f f l u e n t r e m o v a l i s d o w n w a r d s l o p i n g . O f i n t e r e s t , h o w e v e r , i s h o w t h e l i t e r a t u r e t r e a t s i n c e n t i v e b a s e r e g u l a t i o n w h e n e x t e r n a l c o s t s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t o n t h e s o u r c e . I n g e n e r a l , t h e s t u d i e s r e g a r d i n g i n c e n t i v e b a s e d r e g u l a t i o n e f f e c t s r e l a t i v e t o c o m m a n d a n d c o n t r o l r e g u l a t i o n a r e l i m i t e d t o e f fi c i e n c y c o m p a r i s o n s b e t w e e n s t a n d a r d s a n d t a x e s — a n d n o t w i t h r e g a r d t o w h e t h e r 5 D a v i d P . B a r o n , “ R e g u l a t i o n o f P r i c e s a n d P o l l u t i o n U n d e r I n c o m p l e t e I n f o r m a t i o n , ” J o u r n g o f P u b l i c E c o n o m i c s . 2 8 ( 1 9 8 5 ) 2 1 1 - 3 1 . 6 M a r t i n W e i z t m a n , “ P r i c e s v s . Q u a n t i t i e s , ” R e v i e w o f E c o n o m i c S t u d i e s , O c t o b e r , 1 9 7 4 , 4 1 , p a g e 4 7 7 . ‘ 7 M a r t i n W e i z t m a n , “ P r i c e s v s . Q u a n t i t i e s , ” R e v i e w o f E c o n o m i c S t u d i e s , O c t o b e r 1 9 7 4 , 4 1 , p a g e 4 7 7 . o r n o t t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s a r e o r a r e n o t h e t e r o g e n e o u s a c r o s s fi r m s . T h e m a j o r c o n c e r n w i t h t h e s e s t a n d a r d s i s w h e t h e r o r n o t t h e r e i s e q u a l i z a t i o n o f m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s a c r o s s a l l fi r m s . T h e w o r k b y W e i t z m a n ( 1 9 7 4 ) , S e n e c a a n d T a u s s i g ( 1 9 7 4 ) , D a l e s ( 1 9 6 8 ) , B a r o n ( 1 9 8 5 ) , S p u l b e r ( 1 9 8 5 ) , a n d J u n g ( 1 9 9 6 ) i s i n d i c a t i v e o f t h e s t u d i e s r e g a r d i n g t h e e f fi c i e n c y o f a s i n g l e t a x r e l a t i v e t o a c a p o r s t a n d a r d . W h e r e t h e r e i s l i t t l e h o m o g e n e i t y a m o n g t h e a b a t e m e n t c o s t s o f fi r m s , t h e l i t e r a t u r e i n d i c a t e s t h a t t h e s i n g l e t a x i s p r e f e r r e d o v e r s t a n d a r d s u n l e s s , a s i n d i c a t e d a b o v e , t h e s t a n d a r d s a r e fi r m - s p e c i fi c a n d s e t t o e q u a t e m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s a c r o s s a l l fi r m s . E i t h e r i m p l i c i t l y o r e x p l i c i t l y , t h e a s s u m p t i o n o f t h e i n e f fi c i e n c y o f a s t a n d a r d r e l a t i v e t o a t a x w h e n m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t a r e n o t h o m o g e n o u s a c r o s s fi r m s a s s u m e s t h a t t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s o f fi r m s a r e e q u a l a c r o s s a l l fi r m s . T h e g e n e r a l r e s u l t t h a t a s i n g l e t a x i s m o r e e f fi c i e n t t h a n a s t a n d a r d f r o m W e i t z r n a n ( 1 9 7 4 ) , S e n e c a a n d T a u s s i g ( 1 9 7 4 ) , D a l e s ( 1 9 6 8 ) , B a r o n ( 1 9 8 5 ) , S p u l b u r ( 1 9 8 5 ) , a n d J u n g ( 1 9 9 6 ) f a l l s a p a r t i n a m u l t i - fi r m s e t t i n g w h e n m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s v a r y b y fi r m . U n d e r t h e a s s u m p t i o n o f h e t e r o g e n e i t y o f e x t e r n a l c o s t s , h e t e r o g e n e i t y o f m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s s h o u l d b e a s s u m e d a t t h e o p t i m a l s o l u t i o n . W h a t i s r e q u i r e d f o r e f fi c i e n c y i n t h i s s i t u a t i o n i s n o t a n e q u a l i z a t i o n o f a b a t e m e n t c o s t s a c r o s s fi r m s , b u t r e g u l a t i o n t h a t s e t s t h e m a r g i n a l b e n e fi t o f r e m o v i n g e m i s s i o n s f o r m e a c h fi r m e q u a l t o t h e m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s o f e a c h fi r m . A s i n g l e t a x c a n n o t d o t h i s , b u t a s i n g l e s t a n d a r d , u n d e r t h e r i g h t c i r c u m s t a n c e s c a n , a t l e a s t i n p a r t , a c h i e v e t h i s g o a l . T h i s i s s e e n b y W e i t z r n a n ( 1 9 7 8 ) . I n h i s p a p e r , W e i t z r n a n h a s a r e g u l a t o r c h o o s e t o e m p l o y e i t h e r a s i n g l e ( p u r e ) t a x , a s i n g l e ( p u r e ) c a p , o r a c o m b i n a t i o n o f a q u a n t i t y a n d p r i c e r e s t r a i n t o n a s e t o f fi r m s t o c o n t r o l a n e x t e r n a l i t y . W e i t z r n a n fi n d s t h a t w h e r e t h e m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t a r e m o r e h o m o g e n e o u s , t h e s i n g l e s t a n d a r d i s m o r e e f f i c i e n t t h a n t h e t a x . W h e n t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s a r e m o r e h o m o g e n e o u s , W e i t z m a n fi n d s t h e s i n g l e t a x i s s u p e r i o r t o t h e s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d w h e r e m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s a r e h e t e r o g e n e o u s . W e i t z r n a n i n d i c a t e s t h a t r e g u l a t i o n t h a t m a k e s u s e o f b o t h t a x e s a n d q u a n t i t y r e s t r i c t i o n s c a n b e s u p e r i o r t o e i t h e r a t a x o r a c a p . 8 H o w e v e r , W e i t z m a n ’ s r e s u l t s ( 1 9 7 8 ) h a v e u n e x p e c t e d i m p l i c a t i o n s r e g a r d i n g t h e e f f i c i e n c y o f a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o a c a p . T h e y w o u l d s e e m t o i n d i c a t e t h a t t h e e f f i c i e n c y o f a m a r k e t f o r a s e t q u a n t i t y o f a l l o w a n c e s , w h i c h i s b y d e fi n i t i o n a s y s t e m o f b o t h p r i c e s a n d q u a n t i t i e s , m a y d e p e n d o n t h e r e l a t i v e h o m o g e n e i t y o f t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s o f a l l fi r m s i n t h e m a r k e t . W h e r e t h e s e c o s t s a r e s i m i l a r , t h e s i n g l e p r i c e m e c h a n i s m o f t h e m a r k e t w i l l “ c o r r e c t ” t h e d i f f e r e n c e s t h a t m a y e x i s t i n m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s — t h u s i m p r o v i n g e f f i c i e n c y v i a t h e r e s u l t s i n W e i t z r n a n ( 1 9 7 4 ) , S e n e c a a n d T a u s s i g ( 1 9 7 4 ) , D a l e s ( 1 9 6 8 ) , B a r o n ( 1 9 8 5 ) , S p u l b u r ( 1 9 8 5 ) , a n d J u n g ( 1 9 9 6 ) . 9 H o w e v e r , w h e r e t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s o f t h e f i r m s a r e h e t e r o g e n e o u s , t h e s i n g l e p r i c e o f f e r e d b y t h e m a r k e t m a y r e d u c e w e l f a r e r e l a t i v e t o t h e c a p — v i a t h e W e i z m a n ’ s r e s u l t t h a t a t a x m a y b e l e s s e fl i c i e n t t h a n a c a p i n s i m i l a r c i r c u m s t a n c e . 8 H i s r e g u l a t i o n a c h i e v e s b e t t e r r e s u l t s t h a n e i t h e r p u r e r e g u l a t i o n b y p l a c i n g m o r e o r l e s s w e i g h t o n a t a x o r t h e q u a n t i t y s t a n d a r d d e p e n d i n g o n t h e r e l a t i v e h o m o g e n e i t y o f a b a t e m e n t a n d e x t e r n a l c o s t s o f t h e fi r m s . S e e M a r t i n W e i t z r n a n , “ O p t i m a l R e w a r d s f o r E c o n o m i c R e g u l a t i o n , ” £ 3 , S e p t e m b e r 1 9 7 8 , 6 8 , n o . 4 , P a g e s 6 8 3 - 6 9 1 . 9 A s n o t e d a b o v e , a l l o f t h e s e a u t h o r s i n d i c a t e t h a t a s i n g l e t a x ( p r i c e ) w i l l b e m o r e e f f i c i e n t t h a n a s t a n d a r d w h e n m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s a r e h e t e r o g e n e o u s a c r o s s fi r m s — — u n l e s s s t a n d a r d s a r e s e t o n a n i n d i v i d u a l b a s i s t o e q u a t e m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s a c r o s s fi r m s . 1 0 T h e p r o b l e m w i t h t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s , u n l i k e W e i t z m a n ’ s p r o p o s e d r e g u l a t i o n , i s t h a t t h e p r o p o r t i o n o f p r i c e o r i e n t e d a n d q u a n t i t y o r i e n t e d e f f e c t s o f t h e m a r k e t f o r p e r m i t r e g u l a t i o n , a s d e fi n e d , i s n o t a d j u s t a b l e . W h e r e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s a r e h e t e r o g e n e o u s a c r o s s fi r m s , t h e s i n g l e p r i c e o f f e r e d b y t h e m a r k e t w i l l b e , v i a W e i t z m a n ’ s a n a l y s i s o f t h e s i n g l e t a x , l e s s e f f i c i e n t t h a n t h e s i n g l e s t a n d a r d . Y e t t h e r e i s n o m e c h a n i s m t o r e d u c e t h e m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s m o o t h i n g e f f e c t o f t h e m a r k e t w h e n i t i s i n a p p r o p r i a t e . T h i s i m p l i c a t i o n o f W e i t z m a n ’ s w o r k h a s b e e n m i s s e d b y t h e m o s t c u r r e n t l i t e r a t u r e r e g a r d i n g t h e u s e o f a m a r k e t r a t h e r t h a n a s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p . W h e r e m a r k e t s f o r a l l o w a n c e s a r e s p e c i fi c a l l y e x a m i n e d i n t h e l i t e r a t u r e , t h e e f f e c t o f h e t e r o g e n e o u s m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s o n t h e e f f i c i e n c y o f t h e m a r k e t d o n o t r e c e i v e m u c h , i f a n y , i n t e r e s t . T h i s i s n o t t o s a y t h a t l o c a t i o n a l o r fi r m s p e c i fi c e x t e m a l i t i e s a r e n o t r e c o g n i z e d i n t h e l i t e r a t u r e , m e r e l y t h a t t h i s i s s u e i s t r e a t e d i n p a s s i n g a s a s i d e i s s u e , o r a s s u m e d a w a y . M i s i o l e k a n d H a r o l d ( 1 9 8 9 ) “ ) , f o r e x a m p l e , e x a m i n e i m p e r f e c t c o m p e t i t i o n e f f e c t s o n t h e e f fi c i e n c y o f a n a l l o w a n c e m a r k e t . I t i s i m p l i c i t l y a s s u m e d t h a t m r g i n a l e x t e r n a l c o s t s a r e c o n s t a n t a c r o s s t h e fi r m s i n t h e a n a l y s i s w h e n a r g u i n g t h a t m a r k e t m a n i p u l a t i o n s b y fi r m s a r e a l w a y s d e t r i m e n t a l t o e f f i c i e n c y , r e l a t i v e t o a s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p . W h e n J u n g , K r u t i l l a , a n d B o y d ( 1 9 9 6 ) 1 1 l o o k a t i n c e n t i v e s t o i r m o v a t e i n a b a t e m e n t t e c h n o l o g y a c r o s s v a r i o u s r e g u l a t o r y t o o l s t h e y s h o w t h a t a m a r k e t m a y n o t ' 0 W a l t e r S . M i s i o l e k a n d H a r o l d W . E l d e r , “ E x c l u s i o n a r y M a n i p u l a t i o n o f M a r k e t s f o r P o l l u t i o n R i g h t s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 1 9 8 9 , N u m b e r 1 6 , P a g e s 1 5 6 - 1 6 6 . ” C h u l h o J u n g , K e r r y K r u t i l l a , a n d R o n B o y d , “ I n c e n t i v e s f o r A d v a n c e d P o l l u t i o n A b a t e m e n t T e c h n o l o g y a t t h e I n d u s t r y L e v e l : A n E v a l u a t i o n o f P o l i c y A l t e r n a t i v e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 1 9 9 6 , n u m b e r 3 0 , p a g e s 9 5 - 1 1 1 . 1 1 b e t h e m o s t e f f i c i e n t f o r m o f r e g u l a t i o n i n t e r m s o f l o w e r i n g c o s t s o v e r t i m e d u e t o i n n o v a t i o n . W h i l e t h e y m e n t i o n t h a t t h e i r p a p e r i s t i m e l y d u e t o t h e c u r r e n t T i t l e I V m a r k e t f o r a l l o w a n c e s , t h e i r s t u d y w a s m a d e w i t h o u t r e g a r d t o l o c a t i o n d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s o f s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s . 1 2 T h e y i n d i c a t e t h a t a n a u c t i o n i s t h e m o s t e f f i c i e n t m e a n s o f p o l l u t i o n c o n t r o l i n t e r m s o f i n n o v a t i o n , b u t t h a t t h e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s i s n o t r e l e v a n t . W e i t z r n a n ( 1 9 7 4 ) , t a k e s a l o o k a t m u l t i p l e fi r m s f a c i n g a m a r k e t o r a s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d c a p . I n t h i s p a p e r , t h e m a r k e t w i l l i m p r o v e o n a c a p b y e q u a t i n g m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t a c r o s s fi r m s . A s n o t e d p r e v i o u s l y , t h i s r e s u l t i s o n l y g e n e r a l l y t r u e w h e n m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s a r e h o m o g e n o u s a c r o s s fi r m s i n t h e m a r k e t . I n t h e c a s e w h e r e t h e s t u d i e s a r e s p e c i fi c a l l y m a d e i n r e g a r d t o t h e d e v e l o p i n g a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r t i t l e I V , w h e r e t h e r e i s e v e r y i n d i c a t i o n t h a t e x t e r n a l c o s t e f f e c t s a r e n o t h o m o g e n e o u s a c r o s s fi r m s , t h e i s s u e o f l o c a t i o n d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s h a v e r e c e i v e d a m i x e d t r e a t m e n t . O n e o f t h e m o s t r e c e n t e x a m i n a t i o n s o f t h e T i t l e I V a l l o w a n c e m a r k e t s e t u p b y t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t i s b y C o g g i n s a n d S m i t h ( 1 9 9 3 ) . I n t h e i r p a p e r r e g a r d i n g a s i m u l a t i o n o f a t w o fi r m a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r t w o r e g u l a t o r s , t h e r e i s a n e x p l i c i t a s s u m p t i o n t h a t t h e e x t e r n a l i m p a c t o f t r a d e s o f s u l f u r d i o x i d e a l l o w a n c e s a r e n o t d e p e n d e n t o n t h e r e l a t i v e s o u r c e s o f t h e e m i s s i o n s . I t i s a s s u m e d t h a t s i n c e t h e c o m m a n d a n d c o n t r o l ( C A C ) a n d i n c e n t i v e b a s e d ( I B ) r e g u l a t i o n w i l l a c h i e v e t h e ' 2 I n a d d i t i o n , t h e f a c t t h a t t h e y e x a m i n e a n e m i s s i o n s t a n d a r d r a t h e r t h a n a n e m i s s i o n c a p , i n d i c a t e s t h a t t h e i r c o n c l u s i o n s r e g a r d i n g t h e r e l a t i v e e f f i c i e n c y o f a m a r k e t i n t e r m s o f 1 2 s a m e e m i s s i o n g o a l s t h e y w i l l b e e q u i v a l e n t i n e x t e r n a l i m p a c t : “ B e c a u s e t h e p o l l u t i o n l e v e l s f o r e a c h fi r m a r e h e r e h e l d fi x e d - « a n d b e c a u s e t h e o v e r a l l e m i s s i o n s t a n d a r d i s a s s u m e d t o b e i d e n t i c a l i n t h e C A C a n d i n t h e a l l o w a n c e t r a d i n g c a s e — t h e r e i s n o n e e d t o a c c o u n t f o r t h e e n v i r o n m e n t a l d a m a g e i n t h e w e l f a r e m e a s u r e . . . e n v i r o n m e n t a l d a m a g e i s n o t u n i m p o r t a n t ; i t s i m p l y d o e s n o t c h a n g e . ” 1 3 C o g g i n s a n d S m i t h a r e i m p l i c i t l y a s s u m i n g t h a t t h e r e l a t i v e l o c a t i o n o f t h e s o u r c e s d o e s n o t i m p a c t t h e c o s t s i n f l i c t e d b y s u l fi i r d i o x i d e e m i s s i o n s . H o w e v e r , i n t h e c a s e o f s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s , e n v i r o n m e n t a l d a m a g e d o e s c h a n g e w i t h t h e l o c a t i o n a n d l e v e l s o f e m i s s i o n s . U n d e r t h e s e c i r c u m s t a n c e s e a c h a n d e v e r y t r a d e o r r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s i n t h e m a r k e t c a n a n d w i l l c a u s e s o m e c h a n g e i n e n v i r o n m e n t a l d a m a g e — t h u s t h e r e i s a n e e d t o a c c o u n t f o r e n v i r o n m e n t a l d a m a g e a s a w e l f a r e m e a s u r e . T h i s i s a f a c t r e c o g n i z e d b y S c h m a l e n s e e w h e n h e s t a t e s , “ p e r m i t t i n g a l l o w a n c e s t o b e t r a d e d f r e e l y a n y w h e r e i n t h e U n i t e d S t a t e s w o u l d b e a fi r s t - b e s t p o l i c y i f a n d o n l y i f e m i s s i o n s e v e r y w h e r e i n t h e U n i t e d S t a t e s h a d t h e s a m e m a r g i n a l d a m a g e , w h i c h t h e y p l a i n l y d o n o t . ” ‘ 4 H o w e v e r , t h e e f f e c t s o f t r a d e s a r e b e y o n d t h e s c o p e o f S c h m a l e n s e e p a p e r a n d h e d o e s n o t i n c l u d e t h e m i n h i s d i s c u s s i o n o f t h e c u r r e n t , e a r l y P h a s e I m a r k e t . T h i s w a s b e y o n d t h e s c o p e o f J o s k o w , i n n o v a t i o n a r e s u s p e c t i n r e g a r d s t o t h e i m p a c t o f T i t l e I V . ' 3 C o g g i n s a n d S m i t h , “ S o m e W e l f a r e E f f e c t s o f E m i s s i o n A l l o w a n c e T r a d i n g i n a T w i c e - R e g u l a t e d I n d u s t r y ” , J o u r n a l o f E n v i r o n m a n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t 2 5 , 2 7 5 — 2 9 7 ( 1 9 9 3 ) . 1 4 R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 5 4 . 1 3 S c h m a l e n s e e , a n d B a i l e y ( 1 9 9 8 ) a s w e l l . ' 5 H e r e , t h e a u t h o r s a r g u e t h a t t h e m a r k e t f o r s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s ( a l l o w a n c e s o r a l l o w a n c e s ) i s v e r y e f f i c i e n t , s o m u c h s o t h a t “ t h e fi i c t i o n l e s s , p e r f e c t l y c o m p e t i t i v e i d e a l i s a g o o d a p p r o x i m a t i o n t o r e a l i t y . ” 1 6 W h i l e J o s k o w ( e t a 1 ) a r g u e s t h a t t h e m a r k e t l a c k s m u c h i n t h e w a y o f t r a n s a c t i o n c o s t s , h e d o e s n o t a d d r e s s t h e p o t e n t i a l i m p a c t o n e x t e r n a l c o s t s o f a r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s t h r o u g h t r a d e — a n d w h a t i m p a c t t h i s m a y h a v e o n t h e n e t e f f i c i e n c y o f t h e m a r k e t . A s o f t h e w r i t i n g o f t h i s p a p e r , t h e r e h a s n o t b e e n a n e x p l i c i t t r e a t m e n t o f l o c a t i o n - d e p e n d e n t m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s i n a c o m p a r i s o n o f m a r k e t s a n d s i n g l e - e m i s s i o n r u l e c a p s i n t h e l i t e r a t u r e . I n c o m p a r i n g a n a l l o w a n c e m a r k e t t o a s i n g l e - e m i s s i o n r u l e c a p , t h i s p a p e r f o l l o w s i n t h e t r a d i t i o n o f t h e p r e v i o u s l i t e r a t u r e t h a t e x a m i n e s t h e r e l a t i v e s t r e n g t h s o f v a r i o u s f o r m s o f e x t e r n a l i t y r e g u l a t i o n u n d e r v a r y i n g c i r c u m s t a n c e s . A s i n W e i t z r n a n ( 1 9 7 2 , 1 9 7 8 ) , K w e r e l ( 1 9 7 7 ) , D a l e s ( 1 9 6 8 ) , a n d B a r o n ( 1 9 8 5 ) , t h i s p a p e r p r e s e n t s a r e g u l a t o r w i t h l i m i t e d i n f o r m a t i o n t h a t m u s t c h o o s e b e t w e e n i m p e r f e c t i n s t r u m e n t s i n a t t e m p t t o m a x i m i z e w e l f a r e . T h i s p a p e r d i f f e r s i n t h a t i t e x a m i n e s t h e w e l f a r e e f f e c t s o f u s i n g a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s r a t h e r t h a n a s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p t o r e a c h a g i v e n e m i s s i o n g o a l , w h e r e a s t h e b u l k o f r e s e a r c h h a s b e e n i n r e g a r d s t o c o m p a r i s o n s o f s t a n d a r d s a n d t a x e s . U n l i k e t h e e a r l i e r c o m p a r i s o n s b e t w e e n s i n g l e - e m i s s i o n s s t a n d a r d s a n d a m a r k e t , ‘ 5 P a u l L . J o s k o w , R i c h a r d S c h m a l e n s e e , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ T h e M a r k e t f o r S u l fi r r D i o x i d e E m i s s i o n s , ” T h e A m e r i c a n E c o n o m i c R e v i e w , V o l . 8 8 , N O . 4 , S e p t e m b e r 1 9 9 8 , 6 6 9 - 6 8 3 . ' 6 P a u l L . J o s k o w , R i c h a r d S c h m a l e n s e e , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ T h e M a r k e t f o r S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s , ” T h e A m e r i c a n E c o n o m i c R e v i e w , V o l . 8 8 , N O . 4 , S e p t e m b e r 1 9 9 8 , P a g e 6 8 2 . 1 4 t h i s p a p e r e x a m i n e s t h e e f f e c t o f a l o c a t i o n a l d e p e n d e n c e o f e x t e r n a l c o s t s o n t h e n e t w e l f a r e o f e a c h r e g u l a t o r y f o r m . 1 1 1 . S i n g l e E m i s s i o n S t a n d a r d C a p s a n d M a r k e t s f o r A l l o w a n c e s : T h e N e t W e l f a r e E f f e c t s o f M a r k e t R e a l l o c a t i o n s o f A l l o w a n c e s T h i s s e c t i o n o f t h e p a p e r i s d i v i d e d i n t o s e v e r a l s e c t i o n s . P a r t 1 i n t r o d u c e s t h e e c o n o m i c u n i t s ( fi r m s ) t h a t p r o d u c e a n e x t e r n a l i t y a l o n g w i t h a n o u t p u t . E a c h o f t h e s e u n i t s i s d e s c r i b e d a s a r e g i o n a l fi r m w i t h i t s o w n fi r m - s p e c i fi c d o w n w a r d s l o p i n g d e m a n d c u r v e s . T h i s s e c t i o n i s f u r t h e r d i v i d e d i n t o a n u m b e r o f s e c t i o n s t h a t i n t r o d u c e t h e l o c a t i o n a l l y d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s o f e a c h u n i t , a n d t h e a b a t e m e n t ( p o l l u t i o n c o n t r o l c o s t ) f u n c t i o n . P a r t 2 i s d i v i d e d i n t o s e v e r a l s u b s e c t i o n s . T h e fi r s t t w o s e c t i o n s , a a n d b , i n t r o d u c e t h e t w o i n d e p e n d e n t r e g u l a t o r s o f t h e u n i t : t h e e n v i r o n m e n t a l r e g u l a t o r a n d t h e F i r m S p e c i fi c R e g u l a t o r ( F S R ) . T h e s e s e c t i o n s a l s o d i s c u s s t h e s e t t i n g o f t h e s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p a n d t h e a l l o c a t i o n o f t h e a l l o w a n c e s . P a r t c e x p l a i n s t h e a b a t e m e n t c o s t a n d t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t s w i t h i n t h e c o n t e x t o f t h e m o d e l . P a r t ( 1 d i s c u s s e s t h e e f f e c t o f t h e c a p o n t h e fi r m s a n d h o w t h e F S R r e s p o n d s t o t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a p p l i e d a s a c a p . P a r t 6 d i s c u s s e s t h e r e a c t i o n o f t h e fi r m a n d t h e F S R w h e n t h e c a p i s a p p l i e d a s s e t o f m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s o n t h e fi r m s . P a r t f i n d i c a t e s t h e t w o d i s t i n c t w e l f a r e e f f e c t s o f m a r k e t r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s — t h e a b a t e m e n t c o s t a n d t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t s — r e l a t i v e t o t h e E P A ’ s i n i t i a l a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s u n d e r t h e s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p . P a r t f b r i e fl y d e s c r i b e s t h e c o n d i t i o n s u n d e r w h i c h t h e m a r k e t w i l l c a u s e b o t h e f f e c t s a n d w h e r e a n e t l o s s i s p o s s i b l e r e l a t i v e t o t h e u s e o f t h e c a p . 1 5 A . T h e B a s i c E c o n o m i c U n i t : T h e F i r m . T h e r e e x i s t a n u m b e r o f p r o fi t - m a x i m i z i n g fi r m s i n d e x e d b y i . E a c h fi r m i s a m o n o p o l i s t i n i t s o w n m a r k e t a n d t h e r e i s n o i n t e r d e p e n d e n c e o f d e m a n d f u n c t i o n s a m o n g t h e fi r m s f o r t h e o u t p u t ( Q i ) p r o d u c e d b y e a c h fi r m . L e t e a c h fi r m ’ s d e m a n d f u n c t i o n b e d e fi n e d b y t h e f o l l o w i n g : P i f . Q i ? - W h e r e P i i s t h e p r i c e r e c e i v e d f o r e a c h u n i t f o r Q i - P r i c e i s t o b e d e c r e a s i n g w i t h r e s p e c t t o o u t p u t s o l d : F o r s i m p l i c i t y , e a c h f i r m ’ s d e m a n d c u r v e i s a s s u m e d t o b e i d e n t i c a l . L e t C 3 Q i b e t h e c o s t o f p r o d u c i n g Q i u n i t s o f t h i s o u t p u t a t a fi r m ’ s p r o d u c t i o n f a c i l i t y . T h e c o s t fi r n c t i o n i s a s s u m e d t o b e s t r i c t l y i n c r e a s i n g i n t e r m s o f Q 5 a n d t w i c e d i f f e r e n t i a b l e i n t e r m s o f Q i - F o r s i m p l i c i t y , t h e c o s t s o f p r o d u c t i o n a r e a s s u m e d t o b e i d e n t i c a l a c r o s s a l l fi r m s . E a c h fi r m h a s a n i d e n t i c a l fi x e d p h y s i c a l c a p a c i t y c o n s t r a i n t o n i t s o u t p u t e q u a l t o Q m a x . Q m a x i s e q u a l t o t h e q u a n t i t y w h e r e t h e i d e n t i c a l , fi r m s p e c i fi c d e m a n d s r e t u r n a p r i c e e q u a l t o z e r o ( a t t h e i n t e r s e c t i o n , i f a n y , o f t h e d e m a n d c u r v e w i t h t h e h o r i z o n t a l a x i s ) . E a c h fi r m i s o n l y a b l e t o o w n o n e p r o d u c t i o n f a c i l i t y , s o Q m a x r e p r e s e n t s t h e m a x i m u m o u t p u t p o s s i b l e f r o m a n y o n e g i v e n fi r m . I n a d d i t i o n i t i s a s s u m e d t h a t e a c h fi r m m u s t s a t i s f y i t s fi r m s p e c i fi c d e m a n d b e f o r e a t t e m p t i n g t o s u p p l y a n o t h e r fi r m ’ s d e m a n d ( b e f o r e i t a t t e m p t s t o e n t e r a n o t h e r fi r m ’ s m a r k e t ) . T h e s e a s s u m p t i o n s p r e v e n t i n c u m b e n t fi r m s f i o m s u c c e s s f u l l y e n t e r i n g o t h e r m a r k e t s . I n a d d i t i o n , i n fi ' a s t r u c t u r e r e q u i r e m e n t s a l l o w o n l y o n e fi r m t o o p e r a t e i n a g i v e n a r e a . T h i s 1 6 c a n b e e x p l a i n e d b y a s s u m i n g e a c h fi r m h a s e x c l u s i v e c o n t r o l o f e a c h r e g i o n ’ s o n l y s u p p l y o f m a t e r i a l c a p a b l e o f p r o d u c i n g Q . T h i s a s s u m p t i o n p r e s e r v e s t h e a s s u m p t i o n t h a t e a c h fi r m i s a m o n o p o l i s t i n i t s o w n m a r k e t a n d t h e r e i s n o i n t e r d e p e n d e n c e o f d e m a n d f u n c t i o n s a m o n g t h e fi r m s f o r t h e o u t p u t ( Q i ) p r o d u c e d b y e a c h fi r m I n a d d i t i o n t h i s a s s u m p t i o n p r e v e n t s e n t r y f r o m n e w fi r m s . T h e a s s u m p t i o n o f n o e n t r y o r e x i t f r o m t h e i n d u s t r y i s n o t u n u s u a l i n t h e l i t e r a t u r e r e g a r d i n g c o m p a r i s o n s b e t w e e n e x t e r n a l i t y r e g u l a t i o n . T h i s l a s t f e a t u r e s i m p l i fi e s s t u d y o f a n a l l o w a n c e m a r k e t w h e r e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e fi x e d a n d p r o v i d e d o n l y t o i n c u m b e n t fi r m s . l 7 E a c h fi r m ’ s p r o fi t f u n c t i o n , w i t h o u t r e g a r d t o a b a t e m e n t a n d e x t e r n a l c o s t s i s t h u s d e fi n e d a s f o l l o w s : M a x w . r . t . Q n i Q i 1 = P i O i 0 , C i 0 , . Q i i Q m a ) 1 . T h e l o c a t i o n a l l y ( s p a t i a l l y ) d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s o f t h e fi r m s . I t i s a s s u m e d t h a t t h e f i r m s a r e d i s t r i b u t e d a m o n g s e v e r a l g e o g r a p h i c r e g i o n s i n d e x e d b y j . E a c h fi r m e m i t s a p o l l u t a n t t h a t i m p o s e s c o s t s o n t h e r e s i d e n t s o f t h e o t h e r g e o g r a p h i c r e g i o n s . T h e c o s t s a r e n o t i m p o s e d o n t h e fi r m s . N o r d o t h e p o l l u t a n t s a f f e c t t h e p o p u l a t i o n w h e r e t h e y a r e g e n e r a t e d . T h a t i s , e a c h r e g i o n a l m a r k e t a n d i n c u m b e n t fi r m i m p o s e s a n e x t e r n a l i t y o n t h e r e s i d e n t s o f o t h e r g e o g r a p h i c r e g i o n s . ' 7 T h i s a s s u m p t i o n i s o f t e n u s e d i n m o d e l s w h e r e a n e m i s s i o n g o a l i s b e i n g s e t f o r t h e c a p . S e e C h u l h o J u n g , K e r r y K r u t i l l a , a n d R o y B o y d , “ I n c e n t i v e s f o r A d v a n c e d P o l l u t i o n A b a t e m e n t T e c h n o l o g y a t t h e I n d u s t r y L e v e l : A n E v a l u a t i o n o f P o l i c y A l t e r n a t i v e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t . 3 0 , ( 1 9 9 6 ) , 9 5 - 1 1 1 ; M a r t i n W e i z t m a n , “ P r i c e s v s . Q u a n t i t i e s , ” R e v i e w o f E c o n o m i c S t u d i e s , O c t o b e r , 1 9 7 4 , 4 1 , 4 7 7 - 9 1 ; M a r t i n W e i t z r n a n , “ O p t i m a l R e w a r d s f o r E c o n o m i c R e g u l a t i o n , ” A E _ R , S e p t e m b e r 1 9 7 8 , 6 8 , n o . 4 , P a g e s 6 8 3 - 6 9 1 ; a n d D a v i d P . B a r o n , “ R e g u l a t i o n o f P r i c e s a n d P o l l u t i o n U n d e r I n c o m p l e t e I n f o r m a t i o n , ” J o u r n a l o f P u b l i c E c o n o m i c s . 2 8 ( 1 9 8 5 ) 2 1 1 - 3 1 . 1 7 T h e e x t e r n a l c o s t o f e a c h fi r m d e p e n d s o n s e v e r a l f a c t o r s . F i r s t o f a l l , t h e d a m a g e c a u s e d b y a g i v e n fi r m ( i ) t o a g i v e n g e o g r a p h i c r e g i o n ( i ) i s d e p e n d e n t o n w h a t p e r c e n t a g e o f t h e fi r m ’ s e m i s s i o n s ( 1 ‘ i i ) h i t a g i v e n r e c e p t o r r e g i o n . A s n o t e d i n t h e p a r a g r a p h a b o v e , t h e p e r c e n t a g e o f e m i s s i o n s t h a t h i t a f n m ’ s o w n r e g i o n i s e q u a l t o z e r o . E a c h u n i t o f e m i s s i o n s t h a t d o e s m a k e l a n d f a l l i s a s s u m e d t o d o t h e s a m e a m o u n t o f d a m a g e ( ( 1 ) r e g a r d l e s s o f i t s s o u r c e . E a c h u n i t o f o u t p u t ( Q i ) f r o m a n y fi r m i s a s s u m e d t o c r e a t e a u n i t o f e m i s s i o n s e q u a l t o E . E i s a s s u m e d t o b e e q u a l a c r o s s fi r m s b e f o r e t h e a p p l i c a t i o n o f a n y f o r m o f a b a t e m e n t c o n t r o l s , w h i c h a r e d e fi n e d i n t h e n e x t s e c t i o n . T o t a l e m i s s i o n s f r o m a fi r m , b e f o r e a b a t e m e n t , a r e t h e r e f o r e g i v e n a s Q i ‘ E - T h e r e f o r e , w h a t d e t e r m i n e s t h e t o t a l e x t e r n a l c o s t o f a g i v e n fi r m ( i ) i s t h e t o t a l p e r c e n t a g e o f i t s e m i s s i o n s m t h a t m a k e l a n d f a l l ( 0 ‘ : 1 r i j ’ I ) t i m e s t h e a m o u n t o f e m i s s i o n s g e n e r a t e d b y a fi r m j = 1 m < \ _ ‘ d - E - Q i - r , - ) . j = 1 C o n s i d e r t h e f o l l o w i n g f u n c t i o n a l f o r m f o r t h e e x t e r n a l i t y p r o d u c e d b y a fi r m : m , D l Q i l = L d ' E ' Q i - l " l j j = I W h e r e : j s u b s c r i p t t h a t i d e n t i fi e s a r e g i o n t h a t r e c e i v e s e m i s s i o n s i s u b s c r i p t t h a t i d e n t i fi e s e a c h u n i t t h a t p r o d u c e s a n e t e m a l i t y t h r o u g h e m i s s i o n s 1 ' i j r e p r e s e n t s t h e p e r c e n t a g e o f a g i v e n u n i t o f p o l l u t i o n f r o m u n i t i t h a t a f f e c t s r e g i o n j . E r e p r e s e n t s t h e u n i t s o f p o l l u t i o n t h a t e a c h u n i t o f o u t p u t ( Q ) g e n e r a t e s . 1 8 3’ l’ Q , r e p r e s e n t s o u t p u t f r o m u n i t i . ( 1 r e p r e s e n t s t h e d a m a g e c a u s e d b y e a c h u n i t o f p o l l u t i o n g e n e r a t e d t h a t m a k e s l a n d f a l l w i t h i n r e g i o n s i n d i c a t e d b y j . F o r e a s e , l e t t h e d a m a g e p e r e m i s s i o n u n i t b e d e n o t e d a s e q u a t i o n 1 . 3 : ‘ r 1 . 3 M D i = d - l " l j l . 1 W h e r e M D s t a n d s f o r t h e m a r g i n a l d a m a g e c a u s e d b y e a c h u n i t o f p o l l u t i o n g e n e r a t e d b y fi r m i . T o t a l d a m a g e f r o m a fi r m i s t h e n g i v e n a s : D r Q r = B Q r M D i T o t a l e x t e r n a l c o s t s a c r o s s a l l fi r m s i s g i v e n a s : l _ 1 1 l l , 1 ~ 1 : D r Q i = \ “ B Q r M D i ‘ — ‘ ' . — . J ‘ 1 = 1 2 . T h e a b a t e m e n t o r e m i s s i o n r e d u c t i o n c o s t f u n c t i o n o f fi r m s I t i s a s s u m e d t h a t t e c h n o l o g y t o r e m o v e e m i s s i o n s f r o m a fi r m ’ s p r o d u c t i o n p r o c e s s e x i s t s . S i n c e t h e p r o fi t m a x i m i z i n g fi r m s d o n o t i n c l u d e t h e e x t e r n a l i t y i n t h e i r c a l c u l a t i o n s , t h e t e c h n o l o g y i s l e f t u n u s e d u n l e s s t h e c o s t s o f e m i s s i o n s ( M D ) a r e i n t e r n a l i z e d t h r o u g h r e g u l a t i o n t h a t w i l l b e i n t r o d u c e d l a t e r i n t h i s c h a p t e r . A b a t e m e n t e f f o r t i s m e a s u r e d i n t h e p e r c e n t a g e o f e m i s s i o n s t h a t a g i v e n l e v e l o f a b a t e m e n t w i l l r e m o v e f r o m t h e e m i s s i o n s t r e a m ( R E i ) - A s s u c h , t h e v a l u e o f a b a t e m e n t e f f o r t r a n g e s f r o m 0 t o 1 0 0 p e r c e n t o f e m i s s i o n s . 1 9 U n l i k e p r o d u c t i o n c o s t s , t h e c o s t t o g e n e r a t e a u n i t o f R E ( a p e r c e n t a g e p o i n t o f r e m o v a l ) i s u n i t s p e c i fi c a n d d e p e n d e n t o n t h e r e t r o fi t r e q u i r e m e n t s o f t h e i n d i v i d u a l u n i t a n d t h e a m o u n t o f e m i s s i o n s r e m o v e d . I t i s a s s u m e d t h a t e a c h r e g i o n ’ s a v a i l a b l e r e s o u r c e s h a v e a u n i q u e q u a l i t y t h a t a f f e c t s t h e c o s t s o f r e m o v i n g e m i s s i o n s f r o m t h e p r o d u c t i o n p r o c e s s ( a s v a r i o u s c o a l t y p e s a f f e c t t h e c o s t s o f F G D u s e i n u t i l i t i e s ) . A b a t e m e n t c o s t s a r e a f u n c t i o n o f o u t p u t ( Q ) a n d t h e p e r c e n t a g e o f e m i s s i o n s r e m o v e d ( R E ) . L e t A n g i , R E i } b e t h e c o s t o f a b a t e m e n t f o r r e m o v i n g a s p e c i fi c p e r c e n t ( R E ) o f e m i s s i o n s c r e a t e d w i t h t h e p r o d u c t i o n o f Q i n o u t p u t a t a g i v e n fi r m T h i s c o s t f u n c t i o n i s a s s u m e d t w i c e d i f f e r e n t i a b l e a n d s t r i c t l y i n c r e a s i n g i n t e r m s o f o u t p u t ( Q ) a n d a b a t e m e n t ( R E ) . T h i s m o d e l o f a b a t e m e n t c o s t s i s s i m i l a r t h a t u s e d b y B a r o n ( 1 9 8 5 ) , W e i t z r n a n ( 1 9 7 4 , 1 9 7 8 ) , a n d J u n g ( 1 9 9 6 ) . D i f f e r e n t i a t i n g A { Q i , R E i ‘ - i w i t h r e s p e c t t o a b a t e m e n t ( R E ) : 5 1 " “ A i - Q i ’ R E i > 0 d R E i a n d d 2 — — * » r — — A i i Q i r R E i r O 2 , . . d R E i D i f f e r e n t i a t i n g w i t h r e s p e c t t o o u t p u t : d ‘ M A i i Q i ’ R E i ? > 0 m i 2 d . r “ - A i ' a Q i ’ R E i } * 0 i n Z 2 0 B . T h e T w o R e g u l a t o r s T h i s p a r t o f s e c t i o n V i n t r o d u c e s t h e t w o r e g u l a t o r s t h a t g o v e r n t h e b e h a v i o r o f t h e m o n o p o l i s t i c u n i t d e s c r i b e d a b o v e . T h e fi r s t r e g u l a t o r i s d e s c r i b e d a s a fi r m s p e c i fi c r e g u l a t o r ( F S R ) . T h e F S R i s m o d e l e d a f t e r a fi r m - s p e c i fi c u t i l i t y r e g u l a t o r . T h e o b j e c t i v e o f e a c h F S R i s t o m a x i m i z e t h e s u r p l u s t h a t e x i s t s i n t h e r e g i o n a l m a r k e t i t o v e r s e e s b a s e d o n t h e p r i v a t e c o s t s o f t h e r e g i o n a l fi r m . T h a t i s , w e l f a r e i s m a x i m i z e d w i t h o u t r e g a r d t o e x t e r n a l c o s t s g e n e r a t e d b y fi r m u n d e r t h e F S R ’ s j u r i s d i c t i o n . E a c h F S R ’ s o b j e c t i v e f u n c t i o n i s m a x i m i z e d s u b j e c t t o a b r e a k - e v e n c o n s t r a i n t o n t h e fi r m i t o v e r s e e s . T h i s r e g u l a t o r i s d e s c r i b e d i n p a r t ( a ) b e l o w . T h e s e c o n d r e g u l a t o r , t h e E n v i r o n m e n t a l P l a n n i n g A d m i n i s t r a t o r ( E P A ) , i s m o d e l e d a f t e r a s t y l i z e d E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y . T h e o b j e c t i v e o f t h e E P A i s t o m a x i m i z e t o t a l r e g i o n a l s u r p l u s e s ( w e l f a r e ) b y i n t e r n a l i z i n g t h e e x t e r n a l c o s t s g e n e r a t e d b y t h e fi r m s . T h e E P A h a s l i m i t e d i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g t h e e x t e r n a l c o s t s g e n e r a t e d b y t h e fi r m s a s a w h o l e , a s w e l l a s l i m i t e d i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g i n d u s t r y - w i d e c o s t s o f a b a t e m e n t . I n a d d i t i o n , t h e E P A i s l i m i t e d t o t w o f o r m s o f r e g u l a t o r y i n t e r v e n t i o n — a s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d c a p a p p l i e d t o e v e r y fi r m o r a s i m i l a r l y d i s t r i b u t e d a l l o c a t i o n o f m a r k e t a b l e e m i s s i o n s a l l o w a n c e s . T h e s t y l i z e d E P A i s d e s c r i b e d i n p a r t ( b ) b e l o w . T h e b e h a v i o r o f b o t h r e g u l a t o r s i s m o d e l e d i n t o t w o d i s t i n c t s t a t i c e q u i l i b r i u m p e r i o d s — t h e p e r i o d b e f o r e E P A r e g u l a t i o n a n d t h e p e r i o d a f t e r E P A r e g u l a t i o n . T h i s i s n o t a n i n t e r - t e m p o r a l p l a n n i n g m o d e l . N o r e a c t i o n f u n c t i o n s a r e m o d e l e d b e t w e e n t h e t w o r e g u l a t o r s d u e t o t h e f a c t t h a t n e i t h e r r e g u l a t o r h a s i n f o r m a t i o n n e e d e d t o a n t i c i p a t e t h e o t h e r s r e s p o n s e s . I t i s a s s u m e d t h a t t h e F S R a n d t h e fi r m c a n n o t a n t i c i p a t e t h e E P A ’ s r e g u l a t i o n b e f o r e i t o c c u r s . N o r c a n t h e E P A a n t i c i p a t e t h e r e a c t i o n o f t h e F S R t o i t s c a p o r m a r k e t r e g u l a t i o n o f e m i s s i o n s . P a r t 0 d e s c r i b e s t h e a c t i o n s o f t h e 2 1 F S R a f t e r t h e E P A h a s a t t e m p t e d t o i n t e r n a l i z e t h e c o s t s o f e m i s s i o n s b y w a y o f a c a p o r a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s . l . T h e F i r m S p e c i fi c R e g u l a t o r : t h e F S R E a c h F S R ’ s o b j e c t i v e i s t o m a x i m i z e t h e s t a t i c e q u i l i b r i u m s u r p l u s w i t h i n a r e g i o n a l m a r k e t g i v e n t h e p r i v a t e c o s t s o f t h e fi r m i t i s r e g u l a t i n g . T h e F S R ’ s o b j e c t i v e fi i n c t i o n i s c o n s t r a i n e d b y t h e f a c t t h a t r e v e n u e s m u s t a t l e a s t c o v e r t h e p r i v a t e c o s t s o f t h e r e g u l a t e d fi r m i n t h e m a r k e t i n q u e s t i o n i n e a c h p e r i o d . P r i o r t o i n t e r v e n t i o n i n f r o m t h e E P A , e x t e r n a l c o s t s a r e n o t , b y d e fi n i t i o n , i n c l u d e d i n t h e o b j e c t i v e f u n c t i o n o f t h e F S R . T h e p e r i o d b e f o r e E P A a c t i o n i s r e f e r r e d t o a s p e r i o d t - l . T h e H e q u i l i b r i u m l e v e l s o f o u t p u t a n d e m i s s i o n s a r e a s s u m e d t o b e h i s t o r i c a l i n f o r m a t i o n f o r t h e E P A w h e n t h e E P A i m p o s e s e m i s s i o n r e g u l a t i o n i n p e r i o d t , d e s c r i b e d i n t h e n e x t p a r t o f t h i s s e c t i o n . I t i s a s s u m e d t h a t n e i t h e r t h e fi r m n o r t h e F S R c a n a n t i c i p a t e a n y a c t i o n , i f a n y , t h a t w i l l b e m a d e b y t h e E P A i n p e r i o d t . T h e o b j e c t i v e f u n c t i o n o f a F S R i n p e r i o d t - l , b e f o r e E P A r e g u l a t o r y a c t i o n i s a s f o l l o w s : 1 . 4 M a x w . r . t Q l f Q i J l . W ( Q ) = ‘ } P X ! d X ' P Q i f ' Q i l ' i a n Q i f o i C Q i - i 1 , 0 g ' S u b j e c t t o : Q i u o Q i i Q m a ) 2 2 Q i 3 0 9 Q i — Q m a ) , a n d . Q i ' K 8 6 ; K Q l ’ k l l / ) - 0 T h e K u h n T u c k e r m a x i m i z a t i o n c o n d i t i o n s f o r m a x i m i z a t i o n o f t h e L a g r a n g i a n ( C ) w i t h r e s p e c t t o Q a n d M a r e a s f o l l o w s : d . . . . r , w - , E d 1 . 5 m § | \ Q i , A l I ) = P K Q i / l Q i “ C i \ Q i / j 3 0 ’ A ] 1 : 0 9 a n d A l i ' ! — — i d k l i : ( Q , , x 1 , ) ) = o v l I d I : i v - , d * r d r , l . 3 d I “ i . _ _ : Q . , } , 1 - - P ( \ Q - ) — — — — C Q - + 1 1 ~ K — — — P Q - ~ Q - + P Q - — — — — C Q - - s o 1 6 i n s K r r / _ r , d K r / i n Q i K 1 4 ) ) r K r ) i n K r ) 1 \ W h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s n o t b i n d i n g ( 1 1 i > 0 a n d 1 1 : 0 ) , w e l f a r e i s m a x i m i z e d , s u b j e c t t o t h e s o l u t i o n s a t i s f y i n g t h e s e c o n d o r d e r c o n s t r a i n t s , w h e r e q u a n t i t y i s s u c h t h a t p r i c e e q u a l s m a r g i n a l c o s t , s e e n f r o m 1 . 6 a b o v e : 1 8 d . . . d , _ - ~ $ 1 9 1 , “ 0 : 1 ) t h i ) - E S C K Q i F O i 1 0 1 ' . . d , . P ’ Q - ‘ - = . — — C ‘ Q - 3 K I ) ‘ \ 1 / i n W h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s b i n d i n g ( [ 1 l = 0 , 1 1 i < 0 ) , t h e c o n s t r a i n t y i e l d s t h e t r i v i a l s o l u t i o n t h a t p r i c e i s s e t e q u a l t o a v e r a g e c o s t ( f r o m 1 . 5 ) : C ( Q i ) P K Q i ) : i ' 8 F o r t h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s s e e A p p e n d i x L a t t h e e n d o f t h i s d i s s e r t a t i o n . 2 3 n = : E i W I K Q U . f j L i n Z z ‘ Q ' r l ] J 0 , K P . K x i ' l l d x i ‘ P K i " Q i r / ) ‘ Q i 1 r + 1 : ‘ V K P K Q " r m l “ - Q i r - C K Q . r " - ) ] - D K " I Q . r ‘ - . / 7 . w i t h l l a K Q ‘ i n / I I , - C Q : ‘ d " . K 1 ) d . , . _ Q . ‘ ' Q — — — — C Q " [ K i n K 1 ) ) i Q , i n K 1 / S u b j e c t t o t h e s a t i s f a c t i o n o f t h e f a m i l i a r s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s , w h i c h a r e n o t g i v e n h e r e . T h e Q t h a t s a t i s fi e s 1 . 5 a n d 1 . 6 , a n d t h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s , r e p r e s e n t s t h e s t a t i c e q u i l i b r i u m o f t h e i t h fi r m b e f o r e t h e E P A s e t s e m i s s i o n r e g u l a t i o n . T h i s l e v e l o f Q w i l l b e r e f e r r e d t o a s Q i ' t h r o u g h o u t t h e r e s t o f t h i s p a p e r . G i v e n t h e a s s u m p t i o n s a b o u t d e m a n d a n d p r o d u c t i o n c o s t s , Q i ' i s e q u a l a c r o s s a l l fi r m s . T o t a l e m i s s i o n s a r e e q u a l t o 1 1 Z 5 Q i ’ . T o t a l d a m a g e fi ' o m e m i s s i o n s i s e q u a l t o i = 1 n n 1 Z D K Q U ‘ Z . E ' Q i r ‘ M D i l i = 1 i = 1 J T o t a l w e l f a r e a c r o s s a l l r e g i o n s i s g i v e n b y 2 4 2 . T h e E n v i r o n m e n t a l P l a n n i n g A d m i n i s t r a t o r : T h e E P A T h e s t y l i z e d E P A m o d e l e d h e r e i s b a s e d o n t h e T i t l e I V a l l o w a n c e p r o g r a m c u r r e n t l y b e i n g a d m i n i s t e r e d b y t h e E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y . U n d e r t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 ’ s T i t l e I V p r o v i s i o n s , t h e E P A w a s e m p o w e r e d t o p e r m a n e n t l y r e d u c e t o t a l s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s o f t h e a f f e c t e d i n d u s t r y b y 8 m i l l i o n t o n s r e l a t i v e t o i t s h i s t o r i c a l 1 9 8 5 b a s e e m i s s i o n l e v e l s . H i s t o r i c a l l y , t h e E P A h a s h a d e f f e c t i v e l y o n e t o o l — — c a p s o n e m i s s i o n s . T h e 1 9 9 0 l a w f o l l o w e d i n t h i s t r a d i t i o n . T a k i n g t h e 1 9 8 5 e m i s s i o n l e v e l s , m i n u s 8 m i l l i o n t o n s , t h e l a w c a l l e d f o r t o t a l r e m a i n i n g e m i s s i o n s t o b e d i s t r i b u t e d t o e a c h b o i l e r a c c o r d i n g t o i t s p o r t i o n o f t h e t o t a l m m b t u o f f u e l b u r n e d b y t h e a f f e c t e d fi r m s i n 1 9 8 5 t h r o u g h 1 9 8 6 . H o w e v e r , u n l i k e e a r l i e r r e g u l a t i o n s , t h e c a p s o n e m i s s i o n s t a k e t h e f o r m o f m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s . T h e t h o u g h t b e i n g , a s o u t l i n e d a b o v e , t h a t t h i s w o u l d l o w e r t h e c o s t s o f c o m p l i a n c e , a l l e l s e b e i n g e q u a l . A c t u a l n e t e f f e c t o f t r a d i n g a l l o w a n c e s b e y o n d p o s s i b l e a b a t e m e n t c o s t s s a v i n g s w e r e n o t c o n s i d e r e d o r k n o w n . I n l i n e w i t h t h e s e s t y l i z e d f a c t s , t h e E n v i r o n m e n t a l P l a n i n g A d m i n i s t r a t o r t h a t i s m o d e l e d h e r e i s a s s u m e d t o h a v e l i m i t e d a u t h o r i t y a n d i n f o r m a t i o n c o n c e r n i n g b o t h t h e fi r m s a n d t h e c o s t s c a u s e d b y e m i s s i o n s . T h e m o d e l o f t h e E P A r e g u l a t o r p r e s e n t e d h e r e i s s i m i l a r t o t h o s e u s e d b y W e i t z m a n ( 1 9 7 4 ) a n d W e i t z m a n ( 1 9 7 8 ) . T h e r e g u l a t o r i n t h i s l i t e r a t u r e f a c e s u n c e r t a i n t y r e g a r d i n g t h e c o s t s o f a b a t e m e n t o f t h e fi r m ( s ) a n d — i n t h e c a s e o f W e i t z m a n ( 1 9 7 8 ) — — t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s . H e r e , t h e E P A i s a s s u m e d t o o n l y k n o w t h e a v e r a g e b e n e fi t o f r e d u c i n g e m i s s i o n s a n d t h e a v e r a g e c o s t s o f i n d u s t r y - w i d e e m i s s i o n s r e d u c t i o n , a s w i l l b e i l l u s t r a t e d b e l o w . 2 5 n A s i n W e i t z m a n ( 1 9 7 4 , 1 9 7 8 ) , t h e E P A k n o w s t h e t o t a l d a m a g e ( Z D ( Q f ) ) i = 1 c a u s e d b y t h e e m i s s i o n s g e n e r a t e d b y t h e fi r m s i n t - l . T h e E P A a l s o k n o w s t h e h i s t o r i c a l n ( H ) o u t p u t ( Q i ' ) o f t h e fi r m s a n d t h e t o t a l e m i s s i o n s ( 2 E O i t ) g e n e r a t e d i n H , l i k e i = 1 t h e E P A u n d e r t h e C l e a n A i r A c t . 1 9 T h e E P A d o e s n o t k n o w t h e d a m a g e t h a t o c c u r s a t a s p e c i fi c l o c a t i o n , n o r w h i c h fi r m s a r e r e s p o n s i b l e f o r w h a t p o r t i o n o f t h e d a m a g e t h a t d o e s o c c u r . T h a t i s , fi r m s p e c i fi c M D i s h i d d e n f r o m t h e E P A . H o w e v e r t h e i n f o r m a t i o n a v a i l a b l e t o i t i s s u f fi c i e n t t o d e t e r m i n e t h e h i s t o r i c a l ( t - l ) a v e r a g e d a m a g e p e r u n i t o f e m r s s r o n s : D a v g : I t f o l l o w s t h a t e a c h u n i t o f e m i s s i o n s r e m o v e d b y t h e i n d u s t r y f r o m i t s e m i s s i o n s t r e a m w i l l , i n c r e a s e w e l f a r e o n a v e r a g e b y D u g . T h u s t o t a l e s t i m a t e d b e n e fi t o f e m i s s i o n I I r e m o v a l i s m e a s u r e d a s D a v g - 2 H Q { - R E w h e r e R E “ i s a n i n d u s t r y w i d e a b a t e m e n t i n d ’ i = 1 e f f o r t . ‘ 9 S t r a t e g i c b e h a v i o r b y fi r m s a n t i c i p a t i n g t h e E P A ’ s a c t i o n i s a s s u m e d a w a y . I n t h e c a s e o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t , h i s t o r i c a l o u t p u t l e v e l s , f r o m b e f o r e t h e l e g i s l a t i v e p r o c e s s f o r t h e a c t b e g a n , w e r e u s e d a s t h e b a s e y e a r t o l i m i t t h e a b i l i t y o f fi r m s t o m a k e u s e o f s t r a t e g i c b e h a v i o r . A s m e n t i o n e d a b o v e , t h e E P A k n o w s t h e a v e r a g e i n d u s t r y - w i d e c o s t s o f a b a t e m e n t , g i v e n h i s t o r i c a l o u t p u t l e v e l s Q { . 2 0 T h i s i n d u s t r y - w i d e a b a t e m e n t c o s t f o r a n i n d u s t r y e m i s s i o n r e d u c t i o n t a r g e t ( R E M ) i s g i v e n a s A a v g ( R E M ) - U s i n g t h i s i n f o r m a t i o n , t h e E P A ’ s g o a l i s t o m a x i m i z e w e l f a r e . I t i s a s s u m e d t h a t t h e E P A ’ s o n l y i n fl u e n c e u p o n t h e f i r m s a n d t h e F S R s i s t h r o u g h t h e u s e a c a p o f m a r k e t a b l e e m i s s i o n a l l o w a n c e s . T h i s t o t a l e m i s s i o n l i m i t w i l l t h e n b e d i v i d e d a m o n g t h e fi r m s a c c o r d i n g t o t h e i r h i s t o r i c o u t p u t ( Q i ’ ) f r o m H . T h i s a l l o c a t i o n m e t h o d i s u s e d t o f o r t w o r e a s o n s . T h e fi r s t a n d m o s t i m p o r t a n t r e a s o n i s t h a t t h i s m e t h o d o f a l l o c a t i o n m i m i c s t h a t u s e d u n d e r T i t l e I V — t h e l a w t h i s m o d e l i s d e s i g n e d t o i l l u s t r a t e . T h e s e c o n d r e a s o n i s t h a t b a r i n g m o r e s p e c i fi c i n f o r m a t i o n , t h e E P A m o d e l e d h e r e h a s n o b e t t e r m e a n s o f a l l o c a t i n g t h e a l l o w a n c e s a m o n g t h e fi r m s — a s r e c o g n i z e d b y W e i z t m a n ( 1 9 7 8 ) a n d S e n e c c a a n d T a u s s i g ( 1 9 7 9 ) , a n d D a l e s ( 1 9 6 8 ) . T h i s i s s e e n i n D a l e s ( 1 9 6 8 ) w h e n h e w r i t e s : “ T h e fi r s t p r o b l e m t h a t a r i s e s ( w h e n u s i n g a s t a n d a r d ) i s h o w t h e t o t a l a m o u n t o f w a s t e r e d u c t i o n s h o u l d b e a l l o c a t e d b e t w e e n t h e fi r m s . . . e q u i t y c r i t e r i a s u g g e s t s t h a t e a c h fi r m s h a r e t h e t a r g e t e d r e d u c t i o n e q u a l l y , a n d t h u s e a c h fi r m w o u l d b e r e q u i r e d t o r e d u c e w a s t e s @ r o p o r t i o n a l l y ) . . . r e g a r d l e s s o f a n y u n d e r l y i n g c o s t d i f f e r e n t i a l s . ” 2 1 B a r i n g a b e t t e r a l l o c a t i o n m e t h o d , t h e l i t e r a t u r e p r o p o s e s a n a l l o c a t i o n m e t h o d b a s e d o n s o m e m e a s u r e o f e q u i t y . 2 ° T h e c o s t e s t i m a t e s a v a i l a b l e t o t h e E P A a r e b a s e d o n p r e s e n t c o n t r o l m e a s u r e s w i t h a n d b e s t g u e s s e s o f p o t e n t i a l s u p p l i e r s , h o l d i n g o u t p u t c o n s t a n t a t t h e b a s e y e a r — a n e x p l a n a t i o n a l s o u s e d b y B a r o n : D a v i d P . B a r o n , “ R e g u l a t i o n o f P r i c e s a n d P o l l u t i o n U n d e r I n c o m p l e t e I n f o r m a t i o n , ” J o u r n a l o f P u b l i c E c o n o m i c s . 2 8 ( 1 9 8 5 ) , p a g e 2 1 3 . 2 7 I t i s f u r t h e r a s s u m e d t h a t o n c e t h e e m i s s i o n a l l o c a t i o n s a r e s e t , t h e E P A c a n n o t a d j u s t t h e m 2 2 2 3 T h e E P A w i l l n o t b e a b l e t o r e a c t t o a n y a d j u s t m e n t s o r t r a d e s t h a t t h e F S R m a k e s i n p e r i o d t a s i t i s c o m m i t t e d t o i t s e m i s s i o n a l l o c a t i o n s o n c e s e t . T h i s m e a n s t h a t t h e p e r i o d t , w h i c h o c c u r s a f t e r t h e E P A a l l o c a t e s e m i s s i o n s a l l o w a n c e s a n d t h e F S R r e s p o n d s t o t h e c h a n g e i n p e r c e i v e d p r i v a t e c o s t s , w i l l b e s o l v e d a s a s t a t i c e q u i l i b r i u m m o d e l . T h e m o d e l p r e s e n t e d h e r e i s t h e r e f o r e s i m i l a r t o t h e m o d e l s d e v e l o p e d b y B a r o n ( 1 9 8 5 ) , W e i t z m a n ( 1 9 7 4 , 1 9 7 8 ) , J u n g ( e t a 1 ) ( 1 9 9 6 ) , a n d C o g g i n s ( e t a 1 ) ( 1 9 9 6 ) . T h e r e a r e m a n y j u s t i fi c a t i o n s f o r t h e u s e o f a s i n g l e - p e r i o d m o d e l p r e s e n t e d i n t h e l i t e r a t u r e , w h i c h a r e a p p l i c a b l e h e r e . I n B a r o n ( 1 9 8 5 ) , “ i f a r e g u l a t o r c a n c o m m i t t o a m u l t i - p e r i o d p o l i c y a n d t h e p r i v a t e i n f o r m a t i o n o f t h e fi r m i s t h e s a m e i n e a c h p e r i o d , a s t a t i o n a r y r e g u l a t o r y p o l i c y i s o p t i m a l . . . a fi n i t e h o r i z o n m o d e l i s t h u s e q u i v a l e n t t o a s i n g l e t o a s i n g l e - p e r i o d m o d e l u n d e r t h e s e c i r c u m s t a n c e s . ” 2 4 S i m i l a r l y , i f t h e e m i s s i o n g o a l s e t h e r e b y t h e E P A i s c r e d i b l e o v e r t h e f o r e s e e a b l e f u t u r e , t h e p e r c e i v e d p r i c e o f t h e r e g u l a t i o n t o t h e fi r m s w i l l b e c o n s t a n t o v e r t i m e , a n d t h e s i n g l e p e r i o d m o d e l w i l l b e e q u i v a l e n t t o a m u l t i - p e r i o d m o d e l ’ s o u t c o m e . I n a d d i t i o n , i t h a s b e e n a r g u e d t h a t a s i n g l e , n o n - a d j u s t a b l e f o r m o f r e g u l a t i o n i s r e p r e s e n t a t i v e o f a c t u a l e n v i r o n m e n t a l p o l i c i e s d u e t o t h e 2 ‘ J o s e p h J . S e n e c a a n d M i c h a e l K . T a u s s i g , E n v i r o n m e n t a fi c o n o m i c s . P r e t i c e - H a l l , I n c . E n g l e w o o d C l i f f s , N e w J e r s e y 0 7 6 3 2 , 1 9 7 9 , 1 9 7 4 . 2 2 T h i s i s n o t t o s a y t h a t t h e r e w o u l d b e n o n e e d t o h a v e a n a d j u s t m e n t p r o c e s s , n o r i s i t a s s u m e d t h a t a d j u s t m e n t p r o c e s s e s a r e u n i m p o r t a n t . T h e a d j u s t m e n t p r o c e s s o f t h e E P A i s a l o n g o n e b a s e d o n p r e c e d e n t , a d m i n i s t r a t i v e r u l e s , a n d m o r e o f t e n t h a n n o t a c t u a l c o u r t p r o c e e d i n g s . M o d e l i n g o f s u c h b e h a v i o r , f o r t h e s a k e o f p r e s e n t i n g t h e p r o b l e m s a t h a n d , i s n o t r e l e v a n t . 2 3 T h e o u t p u t a n d e m i s s i o n s o f t h e b a s e y e a r a r e c o n s i d e r e d a h i s t o r i c r e c o r d f o r t h e m o d e l . T h u s , t h e fi r m s a n d t h e i r i m m e d i a t e e c o n o m i c r e g u l a t o r d o n o t h a v e t h e o p p o r t u n i t y t o a n t i c i p a t e t h e a c t i o n s o f t h e E P A d u r i n g t h e s i n g l e c a p s e t t i n g p e r i o d p r e s e n t e d a b o v e — t h e r e f o r e t h e c o n c e p t o f a b a s e y e a r o u t p u t . 2 8 c o s t s o f a d j u s t i n g t h e m W e i t z m a n a r g u e s t h a t i s i n a p p r o p r i a t e t o v i e w t h e r e g u l a t i o n a s a “ p r o c e s s o f c o n t i n u a l fi n e - t u n i n g . . . t h e r e a r e c o s t s t o a d j u s t i n g r e g u l a t i o n s , a n d t h e y a r e l i k e l y t o b e s u b s t a n t i a l . ” 2 5 T h e p o s s i b i l i t y t h a t a g i v e n r e g u l a t i o n , o n c e s e t , w i l l n o t b e a s e f f i c i e n t a s h o p e d i s o n e o f t h e r i s k s t h a t m u s t b e e x a m i n e d w h e n s t u d y i n g r e g u l a t i o n . W e i t z m a n w r i t e s , “ a b a s i c p r i n c i p l e o f r e g u l a t i o n i s t h a t t h e r e g u l a t o r s a r e f o r c e d t o m a k e d e c i s i o n s i n a n u n c e r t a i n e n v i r o n m e n t a n d t h e y m u s t l i e w i t h t h e c o n s e q u e n c e s f o r s o m e t i m e ” 2 6 T h e E P A ’ s w e l f a r e m a x i m i z a t i o n p r o b l e m i s t h e n : . . ‘ r , . W E P A K R E i n d W D a v g ' l , E ' Q i ' R E i n d A a n g E i n d = S u b j e c t t o R E i n d 0 T a k i n g t h e fi r s t o r d e r c o n d i t i o n i n t e r m s i n d u s t r y w i d e a b a t e m e n t ( R E i n d ) : n d . \ ‘ l ' d - I _ _ w . R E - = D . 5 . 0 . a 1 . 6 E P A . 1 n d a v g 1 1 ( 1 R E i n d A ‘ R E - 1 : 0 v g 1 n d d R E i n d a i = 1 2 " D a v i d P . B a r o n , “ R e g u l a t i o n o f P r i c e s a n d P o l l u t i o n U n d e r I n c o m p l e t e I n f o r m a t i o n , ” J o u r n a l o f P r i c e s a n d P o l l u t i o n U n d e r I n c o m p l e t e I n f o r m a t i o n , 2 8 , 1 9 8 5 , 2 1 1 - 2 3 1 . 2 5 M a r t i n W e i t z m a n , “ O p t i m a l R e w a r d s f o r E c o n o m i c R e g u l a t i o n , ” £ 1 3 , S e p t e m b e r 1 9 7 8 , 6 8 , n o . 4 , P a g e 6 8 4 . 2 6 M a r t i n W e i t z m a n , “ O p t i m a l R e w a r d s f o r E c o n o m i c R e g u l a t i o n , ” A E R , S e p t e m b e r 1 9 7 8 , 6 8 , n o . 4 , P a g e 6 8 5 . 2 9 I _ E q u a t i o n 1 . 6 s t a t e s t h a t t h e w e l f a r e m a x i m i z i n g l e v e l o f e m i s s i o n r e d u c t i o n o c c u r s w h e r e 1 1 t h e m a r g i n a l b e n e fi t o f t h e i n d u s t r y - w i d e a b a t e m e n t ( D a v g - : 1 H Q i t ) e q u a l s t h e i = 1 i n d u s t r y ’ s a v e r a g e m a r g i n a l c o s t o f a b a t e m e n t ( S R E A A a v g g R E i n d . § - ! ) ° i n d ' I n o r d e r f o r t h e s o l u t i o n t o 1 . 6 t o b e s u f f i c i e n t t o m a x i m i z e t h e E P A ’ s w e l f a r e f u n c t i o n , t h e R E M f o u n d m u s t s a t i s f y t h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n g i v e n i n 1 . 7 b e l o w : d 2 . . d 2 1 . 7 — T V W E P A . R E l n d i = * b I A R E i n d < 0 d R E i n d 2 d R E i n d 2 ’ a v g D e n o t i n g t h e R E i n d t h a t s a t i s fi e s b o t h 1 . 6 a n d 1 . 7 a s R E i n d E P A , t h e E P A d e t e r m i n e s , l : 3 " E P A = r l l I O o o ‘ 5 ' 0 i t K l ~ R E i n d , 1 I ) W l ' l l C h w r l l m a x r m r z e ‘ ‘ 1 l 1 . / t h e t a r g e t l e v e l o f e m i s s i o n s ( E t a r g e t = l w e l f a r e . S i n c e t h e E P A m u s t f o l l o w a s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p , t h e E P A g i v e s a p o r t i o n o f t h e t o t a l e m i s s i o n a l l o w a n c e s t o e a c h fi r m i n p r o p o r t i o n t o t h e fi r m ’ s r e g u l a t e d o u t p u t r e l a t i v e t o t h e t o t a l o u t p u t o f t h e i n d u s t r y i n t h e b a s e y e a r : S i n c e Q i ' i s e q u a l a c r o s s a l l fi r m s , a s o u t l i n e d i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n , 1 . 8 i n d i c a t e s t h a t t h e e m i s s i o n c a p s e t o n e a c h fi r m i s i d e n t i c a l ( A i ) - A i r e p r e s e n t s t h e n u m b e r o f t r a d a b l e a l l o w a n c e s a l l o c a t e d t o e a c h fi r m . G i v e n t h e n e e d t o a s s i g n t h e c a p s a c c o r d i n g t o e a c h fi r m ’ s p r o p o r t i o n o f t h e t o t a l o u t p u t i n t h e b a s e y e a r a n d t h e i n f o r m a t i o n a v a i l a b l e , t h e c a p a s s i g n e d b y t h e E P A w i l l 3 0 m a x i m i z e t h e p e r c e i v e d b e n e fi t r e l a t i v e t o a n y o t h e r s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p t h a t t h e E P A m a y i m p l e m e n t . T h e p r o o f o f t h i s i s s t r a i g h t f o r w a r d . S i n c e t h e c a p s a s s i g n e d t o e a c h fi r m m u s t b e i n p r o p o r t i o n t o i t s s h a r e o f t h e t o t a l b a s e y e a r o u t p u t , a n y c h a n g e t h e c a p a s s i g n m e n t s t o e a c h fi r m r e q u i r e s a c h a n g e i n t h e t a r g e t e m i s s i o n l e v e l . B u t , a s n o t e d a b o v e , t h e t a r g e t e m i s s i o n c h o s e n b y t h e E P A , i n s a t i s f y i n g 1 . 6 a n d 1 . 7 , m a x i m i z e s w e l f a r e . T h e r e f o r e a n y d e v i a t i o n f r o m t h i s e m i s s i o n t a r g e t w i l l , g i v e n t h e i n f o r m a t i o n a v a i l a b l e t o t h e E P A , r e d u c e w e l f a r e . 3 . E P A ’ s f o r c e d h a n d : t h e p o s s i b i l i t y o f a w e l f a r e l o s s f r o m m a r k e t t r a d e s A s i n t h e c a s e o f t h e a c t u a l E P A e n f o r c i n g t h e 1 9 9 0 T i t l e I V r e g u l a t i o n , i t i s a s s u m e d t h a t t h e c a p a l l o c a t i o n s r e p r e s e n t e d b y A a r e t r a d a b l e a m o n g t h e fi r m s . T h a t i s , t h e d e c i s i o n t o u s e a m a r k e t r a t h e r t h a n a c a p i s p r e d e t e r m i n e d b y t h e l e g i s l a t i o n t h a t a l l o w s t h e E P A t o r e d u c e e m i s s i o n s v i a s i n g l e - e m i s s i o n — s t a n d a r d - c a p - a l l o c a t i o n s . T h i s i s n o t i n c o n s i s t e n t w i t h t h e w e l f a r e - m a x i m i z i n g o b j e c t i v e o f t h e E P A , g i v e n t h e i n f o r m a t i o n a v a i l a b l e r e g a r d i n g e m i s s i o n s a n d a b a t e m e n t c o s t s — a s o u t l i n e d a b o v e . W i t h o u t s p e c i fi c i n f o r m a t i o n a s t o t h e r e l a t i v e d i s t r i b u t i o n o f t h e fi r m ’ s M D a n d a b a t e m e n t c o s t s , t h e E P A i s i n d i f f e r e n t a b o u t w h e t h e r o r n o t a l l o w a n c e s a r e m a r k e t a b l e o r n o t . H o w e v e r , a s d i s c u s s e d b r i e fl y i n t h e i n t r o d u c t i o n , w h e r e t h e e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s a n d t h e c o s t s o f a b a t e m e n t v a r y a c r o s s fi r m s , w h e t h e r o r n o t t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e t r a d a b l e o r n o t w i l l a f f e c t t h e t o t a l s u r p l u s g e n e r a t e d u n d e r t h e E P A ’ s e m i s s i o n r e d u c t i o n r e g u l a t i o n . T h i s s e c t i o n b r i e fl y d e s c r i b e s h o w t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s c a n c a u s e a l o s s i n t o t a l w e l f a r e r e l a t i v e t o a m o r e t r a d i t i o n a l c a p w i t h t h e s a m e t o t a l e m i s s i o n g o a l . 3 1 B o t h t h e m a r k e t a b l e a n d u n m a r k e t a b l e f o r m o f a l l o w a n c e s , a s p r e s e n t e d i n t h i s p a p e r , w i l l i m p r o v e t o t a l w e l f a r e o v e r t h e c a s e w h e r e n e i t h e r r e g u l a t o r y f o r m i s u s e d t o c u r b e m i s s i o n s ( w h e r e M D e f f e c t s a r e , o n a v e r a g e , g r e a t e r t h a n z e r o ) . B o t h r e g u l a t o r y f o r m s w o r k b y i n d i r e c t l y i n t e r n a l i z i n g t h e e x t e r n a l c o s t s c r e a t e d b y t h e fi r m s . H o w w e l l o n e f o r m o f t h e c a p p e r f o r m s i n t e r m s o f t o t a l w e l f a r e e f f e c t s i s d e p e n d e n t h o w c l o s e l y t h e i n t e r n a l i z e d c o s t s o f e m i s s i o n s u n d e r t h e c a p o r t h e m a r k e t m i m i c t h e a c t u a l M D o f t h e fi r m s . W h a t d e t e r m i n e s w h e t h e r o r n o t t h e m a r k e t o r t h e c a p b e t t e r i n t e m a l i z e s M D a c r o s s a l l fi r m s , i s w h e t h e r o r n o t i n t e r n a l i z e d ( s h a d o w p r i c e s ) o f e m i s s i o n s r e g u l a t i o n i s c l o s e r o r fi r r t h e r a w a y f r o m t h e a c t u a l M D o f t h e fi r m s a f t e r t r a d e s . T h e r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s t h r o u g h t r a d e h a s t w o e f f e c t s . T h e fi r s t e f f e c t i s i n t e r m s o f r e l a t i v e a b a t e m e n t c o s t s . T h e s e c o n d e f f e c t i s i n t e r m s o f r e l a t i v e e x t e r n a l c o s t s . T h e s u m o f t h e t w o e f f e c t s d e t e r m i n e s w h e t h e r n o t a l l o w i n g a l l o w a n c e s t o b e m a r k e t e d w i l l i m p r o v e s o r d e g r a d e t o t a l s u r p l u s ( w e l f a r e ) r e l a t i v e t o t h e c a s e w h e r e a l l o w a n c e s r e m a i n u n m a r k e t a b l e ( i m p o s e d a s a c a p ) . T h i s n e t e f f e c t o f t r a d e s i s e q u i v a l e n t t o t h e m e a s u r e o f t h e r e d u c t i o n o r i n c r e a s e i n t h e d e a d w e i g h t l o s s c a u s e d b y t h e s h a d o w p r i c e s o f e m i s s i o n r e g u l a t i o n m o v i n g c l o s e r o r fi r r t h e r a w a y f r o m t h e a c t u a l M D o f t h e fi r m s a f t e r p o t e n t i a l a l l o w a n c e t r a d e s . T h e fi r s t e f f e c t o f t h e t r a d e s i n a m a r k e t i s t h e a b a t e m e n t c o s t s s a v i n g s r e l a t i v e t o a c a p . F o r t r a d e t o o c c u r t h e r e m u s t b e d i f f e r e n c e s i n t h e a b a t e m e n t c o s t s a c r o s s fi r m s . T h e e n d r e s u l t o f t r a d e i s t h a t i t r e d u c e s t h e h e t e r o g e n e i t y i n t h e m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t a c r o s s a l l fi r m s . T h i s i s d u e t o t h e f a c t t h a t e a c h fi r m w i l l h a v e a n i n c e n t i v e t o u s e a b a t e m e n t u n t i l i t s m a r g i n a l c o s t o f a b a t e m e n t e q u a l s t h e m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s . T h e r e f o r e a t t h e m a r k e t - c l e a r i n g p r i c e f o r a l l o w a n c e s , t h e m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t w i l l 3 2 b e e q u a l a c r o s s a l l fi r m s . T h i s h a s t h e e f f e c t o f r e d u c i n g t h e t o t a l c o s t s o f a b a t e m e n t f o r a g i v e n e m i s s i o n g o a l , r e l a t i v e t o t h e s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p . H o l d i n g e x t e r n a l c o s t s c o n s t a n t w i t h t r a d e , t h i s r e d u c t i o n i n t o t a l a b a t e m e n t c o s t s i m p r o v e s t o t a l w e l f a r e r e l a t i v e t o t h e c a p . I t i s t h i s e f f e c t t h a t h a s s o l d m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m s i n t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t . T h e s e c o n d e f f e c t o f a l l o w a n c e t r a d e s i s t h e i m p a c t t h a t t h e r e a l l o c a t i o n o f e m i s s i o n s h a s o n e x t e r n a l c o s t s . I n o r d e r f o r t o t a l e x t e r n a l c o s t s t o b e t h e s a m e b e f o r e a n d a f t e r t r a d e , t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s m u s t b e i d e n t i c a l a c r o s s a l l a l l o w a n c e t r a d i n g fi r m s — a s s u m i n g t o t a l e m i s s i o n s r e m a i n t h e s a m e u n d e r b o t h t h e c a p a n d t h e m a r k e t . 2 7 I f t h e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s d o v a r y b y fi r m , t h e a b s o l u t e v a l u e o f s e c o n d e f f e c t o f t h e m a r k e t o n w e l f a r e i s g r e a t e r t h a n z e r o . T h e g r e a t e r t h e d i f f e r e n c e s a m o n g t h e e x t e r n a l c o s t s a m o n g t h e fi r m s , t h e g r e a t e r t h e v a l u e o f t h e e x t e r n a l i t y e f f e c t o n t o t a l w e l f a r e . T h i s i s d u e t o t h e f a c t t h a t a n y t r a d e s a n d r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s w i l l a f f e c t t h e e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s r e l a t i v e t o t h e a l l o c a t i o n u n d e r t h e c a p . U n l i k e t h e a b a t e m e n t c o s t e f f e c t , t h e e x t e r n a l i t y e f f e c t o f t r a d e s c a n b e e i t h e r p o s i t i v e o r n e g a t i v e r e l a t i v e t o t o t a l w e l f a r e u n d e r t h e c a p . W h e r e t h e s u m o f d i f f e r e n c e s i n m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s a c r o s s t h e fi r m s i s g r e a t e r t h a n t h e d i f f e r e n c e s i n t h e m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s , t h e a b s o l u t e v a l u e t h e e x t e r n a l i t y e f f e c t o f a l l o w a n c e t r a d e s w i l l b e g r e a t e r t h a n t h e a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s e f f e c t o f t h e t r a d e s i n t h e a l l o w a n c e m a r k e t . I n t h i s s i t u a t i o n , t h e s i g n o f t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t w i l l 2 7 W h e r e t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t s a r e b i n d i n g o n a l l fi r m s , a s t h e y a r e i n t h i s m o d e l , t o t a l e m i s s i o n s w i l l r e m a i n c o n s t a n t u n d e r b o t h t h e c a p a n d t h e m a r k e t — a s s u m i n g w e l l - b e h a v e d fi r m s p e c i fi c c o s t s . 3 3 d e t e r m i n e w h e t h e r o r n o t t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i s s u p e r i o r o r i n f e r i o r t o t h e s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p i n t e r m s o f t o t a l w e l f a r e i m p r o v e m e n t . W i t h o u t s p e c i fi c i n f o r m a t i o n a s t o t h e r e l a t i v e d i s t r i b u t i o n o f t h e fi r m ’ s M D a n d a b a t e m e n t c o s t s , t h e E P A c a n n o t f o r e s e e t h e p o s s i b l e n e t e f f e c t — p o s i t i v e o r n e g a t i v e — o f a l l o w i n g a l l o w a n c e s t o b e m a r k e t a b l e o r n o t b e f o r e t r a d e s o c c u r . T h e E P A i s , t h e r e f o r e i n d i f f e r e n t a b o u t w h e t h e r o r n o t t h e a l l o w a n c e s i t a l l o c a t e s a r e m a r k e t a b l e o r n o t a t t h e t i m e i t a l l o c a t e s t h e m a m o n g t h e fi r m s . H o w e v e r , a s d i s c u s s e d a b o v e , t h e h o m o g e n e i t y a n d d i s t r i b u t i o n o f a b a t e m e n t a n d e x t e r n a l c o s t s — w h i c h a r e h i d d e n f r o m t h e E P A — w i l l d e t e r m i n e t h e t o t a l w e l f a r e o f t h e e m i s s i o n c a p s e t b y t h e E P A . T h e f a c t t h a t a l l o w a n c e s a r e t r a d a b l e m a y i n c r e a s e o r d e c r e a s e w e l f a r e r e l a t i v e t o t h e l e v e l p r e d i c t e d b y t h e E P A . T h e i m p a c t o f w h e t h e r o r n o t a l l o w a n c e s a r e m a r k e t a b l e o n t h e F S R ’ s d e c i s i o n s i s d i s c u s s e d i n t h e n e x t t w o s e c t i o n s . 4 . T h e F S R ’ s r e a c t i o n t o t h e s i n g l e e m i s s i o n r u l e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s w h e r e a l l o w a n c e s a r e n o t t r a d a b l e T h i s s e c t i o n d i s c u s s e s t h e a f f e c t o f a p p l y i n g t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s i n t h e i r m o r e t r a d i t i o n a l f o r m a s n o n - t r a d a b l e e m i s s i o n c a p s . T h e i m p a c t o f t h i s c a p o n t h e F S R a n d t h e fi r m i s u s e d t o e x a m i n e t h e h o w a l l o w i n g t h e t r a d e o f a l l o w a n c e s a f f e c t s t h e s h a d o w p r i c e o f t h e e m i s s i o n r e g u l a t i o n i m p o s e d b y t h e E P A . W h e n t h e c a p i s a p p l i e d t o t h e fi r m s , t h e c o s t s o f c o m p l y i n g w i t h t h e e m i s s i o n c a p m u s t b e i n c l u d e d i n t h e p r o fi t f u n c t i o n o f t h e fi r m . T h e F S R s m u s t , i n t u r n , a d j u s t t h e i r o u t p u t a n d p r i c e s i n o r d e r t o a c h i e v e t h e i r o b j e c t i v e s a s o u t l i n e d i n t h e s e c t i o n s a b o v e . T h e 3 4 s w H 0 o i u b g j i 1 f 0 0 o e o Q i a s i v g , ( , 0 I P X , d x i P ‘ Q i ” Q i . [I . K . . P ' : . Q i . ‘ } ° Q i C a Q i , ” A i n k E i - j c m t a t o : - 1 1 1 1 " ! ' K d — d — A " § l i Q i , R E i , ) . 1 1 , 1 7 1 ; - 2 : . 0 F S R ’ s o b j e c t i v e f u n c t i o n , w h i c h n o w i n c l u d e s a b a t e m e n t c o s t s , i s n o w m a x i m i z e d s u b j e c t t o a n e m i s s i o n c o n s t r a i n t g i v e n b y A . T h e F S R ’ s o b j e c t i v e fi m c t i o n i s a s f o l l o w s : 1 . 9 M a x w . r . t . Q , R E T h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t i s a s s u m e d t o b e b i n d i n g o n a l l fi r m s , g i v e n t h e f a c t t h a t e m i s s i o n s b e f o r e a b a t e m e n t a r e e q u a l a c r o s s fi r m s a n d a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e e q u a l a c r o s s fi r m s a s w e l l — t h e r e f o r e 1 5 : 0 i ‘ _ 1 - - R E L A . 8 0 . T h e K u h n - T u c k e r m a x i m i z a t i o n c o n d i t i o n s f o r t h e L a g r a n g i a n ( Q ) w i t h r e s p e c t t o Q , R E , M , a n d 1 2 a r e a s f o l l o w s : F L d l l 1 1 0 ‘ é Q P R E i J s l 1 ’ 1 2 1 = P Q I ' Q i r C ‘ Q i , r A i Q i , R B i l } 3 ‘ 0 , A l 1 5 . 0 , a n d l 3 5 1 , 1 1 d - g Q i , R E i , 1 1 i , 1 2 i } = E - Q i - 1 R 1 3 1 - A i ‘ 0 , 1 2 i ‘ 0 , a n d c 1 1 2 i : d 1 , 1 2 " - ~ § ; , Q - , R E - , l . l 3 1 2 - 1 : 0 1 1 d ” . 1 1 1 1 , K ‘ I d d d 1 . 1 2 £ Q i . R - E i . f \ 1 i . m i = - A i Q i J Q E i - m i ' E ' Q i - f \ 1 i ' A i Q i , R E i 5 0 , R E ' 0 , . K 1 , R , 1 1 m , ( 1 1 1 1 3 . 1 , a n d R E - d . g ' Q i , R E i , M i , 1 2 i ; E = O K d R E i ' ‘ 1 1 . 1 3 d d ' . d . . 1 " d . . d , d , i § , Q - . R E ~ , 1 1 . , 1 . 2 - j = P r Q ~ . C a n A . ‘ Q - . R l < . g 1 . - 2 1 2 - 1 3 . 1 1 R E - ‘ 1 1 1 « - - - 1 > : Q g 1 u Q ~ + P n g ) » - - — C ( Q - ‘ - A 1 0 , 1 1 1 5 » : . l T h e v a l u e s o f Q , R E , A 1 , a n d ) 2 t h a t s a t i s f y t h e 1 . 1 0 t h r o u g h 1 . 1 3 a n d t h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s ( n o t g i v e n h e r e ) m a x i m i z e w e l f a r e s u b j e c t t o t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t . 2 8 W h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s b i n d i n g ( 1 1 : 0 , 2 . 1 < 0 ) , t h e c o n s t r a i n t y i e l d s t h e t r i v i a l s o l u t i o n t h a t p r i c e w i l l s e t e q u a l t o a v e r a g e c o s t ( fi ' o m 1 . 1 0 w h e r e Q a n d R E s a t i s f y t h e K u h n T u c k e r m a x i m i z a t i o n c o n d i t i o n s ) : 1 . 1 4 P ( Q ) = C ( Q ) 1 A ( Q , R § ) N o t e t h a t t o t a l c o s t s n o w i n c l u d e t h e c o s t s o f a b a t e m e n t r e q u i r e d t o m e e t t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t . T h e o u t p u t a n d a b a t e m e n t l e v e l s t h a t s a t i s f y 1 . 1 4 m u s t a l s o s a t i s f y 1 . 1 1 t h r o u g h 1 . 1 3 . C o n d i t i o n 1 . 1 2 r e q u i r e s t h a t t h e m a r g i n a l c o s t o f a b a t e m e n t e f f o r t p e r u n i t o f e m i s s i o n s , s u b j e c t t o t h e b u d g e t c o n s t r a i n t ( c a p t u r e d i n 9 . 1 ) m u s t e q u a l t h e s h a d o w p r i c e o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( A 2 ) : 3 6 1 . 1 5 U f a - ' — * ~ — " — * A i " Q i , R E i o r , e q u i v a l e n t l y , 1 . 1 6 1 . 2 1 3 - 0 : 1 ; 1 - i l l - g fi E M Q R E ) E q u a t i o n 1 . 1 6 s h o w s t h a t a b a t e m e n t e f f o r t i s s e t , s u b j e c t t o t h e b u d g e t c o n s t r a i n t , w h e r e t h e m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t e q u a l s t h e m a r g i n a l e f f e c t o f a b a t e m e n t o n t h e o f t h e s h a d o w p r i c e o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( 1 z - E - Q ) o n t h e fi r m . S i m i l a r l y , f r o m 1 . 1 3 , t h e o u t p u t o f t h e fi r m i s s e t w h e r e t h e n e t m a r g i n a l c o s t s o f Q ( n e t o f r e v e n u e s g e n e r a t e d b y t h e s a l e o f Q ) — — — d i v i d e d b y t h e n u m b e r o f e m i s s i o n u n i t s g e n e r a t e d p e r u n i t o f o u t p u t ( E - E * R E ) — e q u a l s t h e s h a d o w p r i c e o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t s u b j e c t t o t h e b u d g e t c o n s t r a i n t : 1 P ( Q ) - Q P ( Q ) v d e C ( Q ) r d A ( Q . R E ) " i P ( Q ) 1 d — C ( Q ) + L A ( Q . R E ) K - ‘ _ . Q r _ _ _ _ _ _ d Q d Q _ . . _ _ _ _ 1 _ . . _ ” . 9 5 2 M m 9 9 w . . . _ _ _ ; " 1 . 1 7 1 2 . i 1 . ” ( 1 3 T I E — R E “ ) ( E E - R E ) E q u a t i o n 1 . 1 7 i s w r i t t e n a s 1 . 1 8 A 2 - ( 1 5 - E - R E ) = f f ‘ P ( Q ) - Q — P 1 0 ) + ‘ i C ( Q ) 9 - A ( Q . R I ~ : ) ' - 1 2 1 - » - P 1 0 ) + L a o ) ‘ 1 - - A ( Q , R E ) } d Q d Q d Q ; \ d Q d Q E q u a t i o n 1 . 1 8 s h o w s t h a t t h e m a r g i n a l c o s t o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t o n t h e fi r m i s d e p e n d e n t o n t h e l e v e l o f a b a t e m e n t ( R E ) . T h e h i g h e r t h e l e v e l o f R E , t h e l o w e r t h e m a r g i n a l c o s t o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t o n t h e fi r m p e r u n i t o f o u t p u t p r o d u c e d , w h i c h i n t u r n m e a n s t h a t o u t p u t i n c r e a s e s a s R E i n c r e a s e s — s u b j e c t t o t h e b u d g e t c o n s t r a i n t . T h a t 2 8 T h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s a r e g i v e n i n A p p e n d i x L . 3 7 m a x i m u m o u t p u t i n c r e a s e s w i t h a b a t e m e n t ( R E ) c a n b e s e e n i n t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t i t s e l f : 1 . 1 9 E - Q - ( l — R E ) — A = 0 S o l v i n g 1 . 1 9 f o r Q : _ _ _ , _ _ : ‘ _ ( E - - E - R E ) O u t p u t ( Q ) i s c o n s t r a i n e d b y t h e l e v e l o f a b a t e m e n t ( R E ) a n d t h e n u m b e r o f a l l o w a n c e s h e l d ( A ) . A s R E i n c r e a s e s , Q i n c r e a s e s , a n d v i c e - v e r s a . W h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t ( 1 . 1 0 ) i s n o t b i n d i n g ( I T > O ) , t h e s h a d o w p r i c e o f t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s z e r o ( 1 1 : 0 ) . A g a i n , c o n d i t i o n 1 . 1 2 r e q u i r e s t h a t t h e m a r g i n a l c o s t o f a b a t e m e n t e f f o r t p e r u n i t o f e m i s s i o n s m u s t e q u a l t h e s h a d o w p r i c e o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( ) 2 ) : 1 . 2 0 1 2 1 3 - 0 : 3 w A ( Q , R E ) d R E S i m i l a r l y , f r o m 1 . 1 3 , t h e o u t p u t o f t h e fi r m i s s e t w h e r e t h e n e t m a r g i n a l c o s t s o f Q p e r u n i t o f e m i s s i o n e a c h u n i t o f Q g e n e r a t e s , e q u a l s t h e s h a d o w p r i c e o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t : . d d ' , P ( Q ) * C ( Q ) A ( Q . R E ) _ . d 0 d 0 ' 1 . 2 1 1 2 - 7 r , ( E E - R E ) A l t e r n a t i v e l y , Q i s s e t s u c h t h a t p r i c e i s e q u a l t o t h e m a r g i n a l c o s t o f p r o d u c t i o n , i n c l u d i n g t h e m a r g i n a l c o s t o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t : 1 . 2 2 P ( Q ) = d e C ( Q ) L d A ( Q , R E ) ¢ 1 2 - ( E E ' R E ) d Q d Q 3 8 B o t h e q u a t i o n s 1 . 2 1 a n d 1 . 2 2 a g a i n s h o w t h a t t h e m a r g i n a l c o s t o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t o n t h e fi r m , i s d e p e n d e n t o n t h e l e v e l o f a b a t e m e n t ( R E ) . T h e h i g h e r t h e l e v e l o f R E , t h e l o w e r t h e m a r g i n a l c o s t o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t o n t h e fi r m p e r u n i t o f o u t p u t p r o d u c e d , w h i c h i n t u r n m e a n s t h a t o u t p u t i n c r e a s e s a s R E i n c r e a s e s — — s u b j e c t t o t h e b u d g e t c o n s t r a i n t . T h e s o l u t i o n t o 1 . 9 f o r a n i n d i v i d u a l fi r m s h a l l b e r e f e r r e d t o a s R E * , Q * , 1 1 * , a n d 2 2 * . H o w e f f i c i e n t t h e c a p i s i n t h e c a s e o f t h e i n d i v i d u a l fi r m i s d e p e n d e n t o n h o w c l o s e l y t h e s h a d o w p r i c e o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( ) 2 ) i s t o t h e a c t u a l M D o f t h a t fi r m . W h e r e t h e e m i s s i o n c a p i s s e t s u c h t h a t 1 2 i = M D i , t h e o u t p u t a n d a b a t e m e n t d e c i s i o n s o f t h e F S R , s u b j e c t t o t h e e m i s s i o n c a p , w i l l m a x i m i z e w e l f a r e . T a k e , f o r e x a m p l e , t h e c a s e a b o v e w h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s n o t b i n d i n g . I f 1 2 F M D i , t h e n t h e F S R w i l l s e t a b a t e m e n t e f f o r t s o t h a t t h e m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t , p e r u n i t o f e m i s s i o n s , e q u a l s t h e m a r g i n a l c o s t t h e e x t e r n a l i t y p e r u n i t o f e m i s s i o n s ” : 9 ‘ - A y Q i , R E i d R E i 1 1 1 . 2 3 M D i = - — = 1 2 i E - Q i O u t p u t w i l l s e t w h e r e t h e p r i c e f o r o u t p u t ( P ( Q ) ) e q u a l s t h e m a r g i n a l s o c i a l c o s t o f o u t p u t : 1 . 2 4 P ( Q ) = g — C ( Q ) + . : Q A ( Q , R E ) 1 M D i - ( E - - E - R E ) T h e r e f o r e w h e r e 1 2 1 8 M B 1 , t h e r e i s n o d e a d w e i g h t l o s s ( D W L ) a s s o c i a t e d w i t h t h e F S R ’ s c h o i c e o f R E a n d Q w h e n f a c e d b y t h e e m i s s i o n c a p s e t b y t h e E P A . I f , o n t h e 2 9 M D i s t h e m a r g i n a l c o s t o f e m i s s i o n s p e r u n i t o f e m i s s i o n s , a s s e e n i n e q u a t i o n 1 . 3 a b o v e . 3 9 o t h e r h a n d 1 2 i I M D i , i t f o l l o w s t h a t t h e F S R ’ s c h o i c e o f R E a n d Q w i l l c a u s e s o m e a m o u n t o f D W L r e l a t i v e t o t h e o p t i m a l s o l u t i o n F o r t h e c a p t o p r o v i d e t h e fi r s t b e s t o u t c o m e a c r o s s a l l fi r m s , 1 2 F M D i m u s t h o l d t r u e f o r a l l f n ' m s f r o m 1 t o 1 1 . N o t e t h a t a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e e q u a l a c r o s s a l l fi r m s ( A f A i i j ) . G i v e n t h i s , i f a b a t e m e n t c o s t s v a r y a c r o s s fi r m s , s u c h t h a t t h e m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t v a r y a c r o s s fi r m s a t Q * a n d R E “ , t h e n w h e r e t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t i s b i n d i n g t h e s h a d o w p r i c e o f t h e c o n s t r a i n t a l s o v a r i e s a c r o s s fi r m s . T h a t i s , 1 2 { : 1 2 } . t r F o r t h e n o n — t r a d a b l e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s t o p r o v i d e t h e fi r s t b e s t o u t c o m e , i t m u s t a l s o b e t r u e t h a t M D . 4 3 1 2 i a n d M D j 1 , 3 7 1 2 ] . : 1 . T h i s i n t u r n r e q u i r e s t h a t M D i ' v ‘ M D H w h e n 9 1 2 i 7 1 2 ] . 3 . N o t o n l y m u s t M D a l s o v a r y a c r o s s fi r m s , b u t t h e y m u s t a l s o v a r y e x a c t l y a s m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s s o t h a t M D { I B M i a n d M D j i i 1 2 ) . : 1 “ W h e r e t h i s d o e s n o t h o l d , t h e a l l o c a t i o n o f n o n - t r a d a b l e a l l o w a n c e s w i l l c a u s e D W L r e l a t i v e t o t h e s i t u a t i o n w h e r e 1 2 5 M B i h o l d s t r u e a c r o s s a l l fi r m s . 5 . T h e s i n g l e r u l e e m i s s i o n c a p a p p l i e d a s m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s A f t e r t h e E P A d i s t r i b u t e s t h e a l l o w a n c e s t o e a c h fi r m a c c o r d i n g t o t h e s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p , t h e fi r m s a n d t h e i r i n d i v i d u a l e c o n o m i c r e g u l a t o r s m u s t a d j u s t t h e i r o u t p u t a n d p r i c e i n o r d e r t o a c h i e v e t h e i r o b j e c t i v e s a s o u t l i n e d i n t h e a b o v e s e c t i o n s . T h e w e l f a r e f u n c t i o n o f t h e r e g i o n a l fi r m r e g u l a t o r m u s t o n c e a g a i n i n c l u d e t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t r e p r e s e n t e d b y t h e n u m b e r o f a l l o w a n c e s a s s i g n e d t o t h e fi r m a n d t h e c o s t s o f t h e a b a t e m e n t t e c h n o l o g y . B u t u n l i k e t h e s i t u a t i o n u n d e r t h e u n m a r k e t a b l e c a p , t h e r e g i o n a l fi r m r e g u l a t o r f a c e s a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s w h i c h w i l l i n fl u e n c e t h e w e l f a r e 4 0 n _ \ , f ‘ 1 1 E i ' Q i ' 1 ‘ " 1 ‘ R E M A 1 1 l 1 ! 1 - - 0 ) m a x i m i z i n g a b a t e m e n t a n d o u t p u t d e c i s i o n t h r o u g h t h e m a r k e t e q u i l i b r i u m p r i c e f o r a l l o w a n c e s ( P a ) . F i r m p r o fi t s n o w i n c l u d e n e t r e v e n u e s f r o m a c t i v i t y i n t h e a l l o w a n c e m a r k e t . T h e r e v e n u e / e x p e n s e o f s e l l i n g / b u y i n g a l l o w a n c e s i s e x p r e s s e d b y t h e n e t d e m a n d f o r a l l o w a n c e s ( E i - Q i 5 1 1 R E i } ~ A i ) t i m e s t h e m a r k e t d e t e r m i n e d p r i c e f o r a l l o w a n c e s ( P a - 1 E i ' Q i ' 1 ' 1 , , R E i 7 A i 1 ) ~ I t i s a s s u m e d i n t h i s m o d e l t h a t t h e fi r m i s a p r i c e t a k e r i n t h e a l l o w a n c e m a r k e t d u e t o t h e l a r g e n u m b e r o f fi r m s t h a t p a r t i c i p a t e i n i t . T h e m a r k e t c l e a r i n g a l l o w a n c e p r i c e i s d e t e r m i n e d e x t e r n a l l y t o t h e fi r m s , a s i s d e fi n e d b y t h e p r i c e t h a t s e t s t h e s u m o f a l l fi r m ’ s n e t d e m a n d s e q u a l t o z e r o ( 3 0 . I n c l u d i n g t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s , t h e F S R ’ s w e l f a r e f u n c t i o n i s n o w w r i t t e n : 1 . 2 5 M a x w . r . t . Q i , R E i : l ' Q i . . W 1 1 n g i ’ R E i , 7 ' = 1 i P 5 X i f ‘ d x i P E Q i ’ Q i 1 * P 2 0 1 1 1 0 1 " C i Q i J A i ‘ i Q i ’ R E i i ‘ " P A ' 1 E ' Q i ’ 1 ' ' R E i l ' A i 1 I ‘ l y o f O : 1 s u b j e c t t o : I ] { : 0 Q i : E Q m a ) R E i f f o R E i 1 3 0 W h e r e t h i a n d R M ; a r e t h e e q u i l i b r i u m o u t p u t a n d a b a t e m e n t l e v e l f o r a g i v e n fi r m a t a g i v e n m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s . T h e m a r k e t - c l e a r i n g p r i c e f o r a l l o w a n c e s i s d e fi n e d a s t h e p r i c e s u f fi c i e n t t o m a k e t h e i n d u s t r y ’ s n e t d e m a n d f o r a l l o w a n c e s t o e q u a l z e r o . 4 1 T a k i n g d e r i v a t i v e s o f t h e L a g r a n g i a n ( Q ) i n t e r m s o f Q , R E , a n d p r o v i d e s t h e K u h n T u c k e r m a x i m i z a t i o n c o n d i t i o n s a s f o l l o w s : . d - _ A i - . . — g Q i , R E i , 1 i 1 - 0 1 . 2 7 L — é Q i , R E i , 1 i : 1 . - - A i 0 1 , 1 1 1 2 + P A ' E ' Q r 1 , : 9 — - - A , . Q , . R fi i , . w i t s - 0 , 1 2 2 0 , R E i _ O 9 R B } , a n d R E i - ‘ L » g o P R E i a i L = o d R E i d ' . 1 d . d v _ _ g . : Q - , R E - , 1 - ; = P : Q . _ , - C Q - » - - . _ A - r _ Q - , R E - ‘ . - P - E - ' l — - R E - . 1 . 2 8 i n r I r 1 r i n I . i n 1 r r A 1 I . . . + K i - I , _ - P 0 1 ' I ' Q i ‘ P ‘ Q i ; — « C Q i J ; — - - — — - 7 A i 1 Q i , R E i x , — P A ' E ' . ‘ 1 — R E l H 0 , . i n , i n 1 i n 1 . 1 Q i . 0 , Q p 0 W a n d Q r i d — § ; ' Q , , R s i , 1 i g = o 2 . i n , C o n d i t i o n s 1 . 2 6 t h r o u g h 1 . 2 8 d e s c r i b e a Q , R E , 2 » s e t t h a t m a x i m i z e s w e l f a r e a c c o r d i n g t o t h e p r i v a t e c o s t s o f t h e fi r m — s u b j e c t t o t h e s a t i s f a c t i o n o f t h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s ( n o t g i v e n h e r e ) . 3 1 W h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s b i n d i n g ( H = O , X < O ) , t h e c o n s t r a i n t y i e l d s t h e t r i v i a l s o l u t i o n t h a t p r i c e w i l l s e t e q u a l t o a v e r a g e c o s t ( f r o m 1 . 2 6 w h e r e Q a n d R E s a t i s f y t h e K u h n T u c k e r m a x i m i z a t i o n c o n d i t i o n s ) . N o t e t h a t r e v e n u e s f r o m t h e a l l o w a n c e m a r k e t 3 ‘ T h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s a r e g i v e n i n A p p e n d i x L . 4 2 d e p e n d o n t h e n u m b e r o f a l l o w a n c e s ( A ) t h e fi r m h a s b e e n a l l o c a t e d . R e a r r a n g i n g 1 . 2 6 s h o w s t h e F S R w i l l h a v e t h e fi r m i n v e s t i n a b a t e m e n t u n t i l t h e m a r g i n a l c o s t o f a b a t e m e n t o v e r u n c o n t r o l l e d e m i s s i o n s ( E * Q ) i s e q u a l t o t h e c o s t s o f e a c h u n i t o f e m i s s i o n s i n t e r m s o f a l l o w a n c e s ( P A ) : d A i Q i ’ R E i ' d R E i 1 . 2 9 P A : " — E ' Q . — — r r r 0 1 ' 1 . 3 0 P ~ E - “ L A , R E A Q = d R E ( Q ) E q u a t i o n 1 . 3 0 s h o w s t h a t a b a t e m e n t w i l l b e s e t s u c h t h a t t h e m a r g i n a l c o s t o f a b a t e m e n t e q u a l s t h e m a r g i n a l b e n e fi t o f a b a t e m e n t t o t h e fi r m E a c h u n i t o f R E w i l l c h a n g e t h e r e v e n u e / c o s t o f a l l o w a n c e s b y P A . E ~ Q . W h e t h e r o r n o t t h e fi r m i s b u y i n g o r s e l l i n g a t t h e p o i n t d e s c r i b e d b y 1 . 1 7 i s d e t e r m i n e d b y t h e l e v e l o f a b a t e m e n t w h i c h i s o c c u r r i n g a t t h a t p r i c e r e l a t i v e t o t h e n u m b e r o f a l l o w a n c e s t h a t w a s g r a n t e d t h e fi r m . I n o t h e r w o r d s , i t d e p e n d s o n w h e t h e r o r n o t t h e fi r m ’ s n e t d e m a n d f o r a l l o w a n c e s i s p o s i t i v e o r n e g a t i v e a t t h e m a r k e t c l e a r i n g p r i c e . I n e i t h e r c a s e , t h e m a r g i n a l c o s t o f a b a t e m e n t , p e r u n i t o f e m i s s i o n s w i t h o u t c o n t r o l s , e q u a l s t h e m a r g i n a l c o s t o f a l l o w a n c e s i n t h e m a r k e t ( P A ) . N o t e t h a t t h i s i s a l s o t r u e i n t h e c a s e w h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s n o t b i n d i n g o n t h e fi r m . S i m i l a r l y , e q u a t i o n 1 . 2 8 s h o w s t h a t t h e F S R w i l l s e t t h e p r i c e a n d o u t p u t o f t h e fi r m a t a p o i n t w h e r e t h e p r i c e f o r t h e o u t p u t Q , w i l l e q u a l t h e m a r g i n a l c o s t o f p r o d u c i n g i t . N o t e t h a t t h i s m a r g i n a l c o s t o f p r o d u c t i o n n o w i n c l u d e s t h e m a r g i n a l c o s t o f o u t p u t i n t e r m s o f c h a n g e s i n a l l o w a n c e s a n d t h e m a r g i n a l c o s t e f f e c t o f o u t p u t o n a b a t e m e n t c o s t s . 4 3 1 1 . . 3 0 p , 3 1 P Q Q i i = , . = “ E g ) - . 1 ‘ 1 _ i - . _ 1 l R E . i l i f l n - p w A p - o i d ' _ 1 . H Q i H E ' - 1 1 I l A i Q P R E - i — R E i = - P ‘ A + - d — — i - n A e r ' p R E i ; v ' — i d C i L * Q p 1 ' ’ 1 : 1 ‘ 1 , A g a i n , w h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s b i n d i n g , Q , w i l l b e s e t ( f o r a g i v e n R E i ) s u c h t h a t p r i c e e q u a l s t h e m a r g i n a l c o s t s o f p r o d u c t i o n : W h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s n o t b i n d i n g , e q u a t i o n 1 . 3 0 c a n b e w r i t t e n a s : d o l d o i E q u a t i o n 1 . 3 1 s i m p l y s t a t e s t h a t o u t p u t a n d p r i c e w i l l b e s e t b y t h e F S R t o t h e p o i n t , w h e r e f o r a g i v e n l e v e l o f a b a t e m e n t ( R E i ) , p r i c e ( P ( Q i ) ) e q u a l s t h e m a r g i n a l c o s t o f o u t p u t i n t e r m s o f p r o d u c t i o n , a b a t e m e n t , a n d a l l o w a n c e c o s t s . A n i n c r e a s e i n o u t p u t c a u s e s a n i n c r e a s e i n t h e n u m b e r o f a l l o w a n c e s r e q u i r e d t o c o v e r t h e e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s o f t h e fi r m . E a c h u n i t o f Q r e q u i r e s 1 3 - E - R E i n a l l o w a n c e s , a t a c o s t o f P A . I n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n s , t h e c o m b i n a t i o n o f Q a n d R E t h a t m a x i m i z e s 1 . 2 5 w i l l b e m k t r e f e r e n c e d a s Q i m k t a n d R E i . A s n o t e d i n t h e d i s c u s s i o n a b o v e , i t i s t h e p r i c e f o r a l l o w a n c e s ( P A ) t h a t a c t s a s t h e i n t e r n a l i z e d c o s t o f e m i s s i o n s v i a t h e E P A ’ s a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s ( A ) . H o w e f f i c i e n t t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i s i n t h e c a s e o f t h e i n d i v i d u a l fi r m i s d e p e n d e n t o n h o w c l o s e l y t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s ( P A ) i s t o t h e a c t u a l M D o f t h e fi r m . W h e r e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a c r o s s a l l f n m s a r e s u c h t h a t P A = M D i , t h e o u t p u t a n d a b a t e m e n t d e c i s i o n s o f t h e F S R w i l l m a x i m i z e w e l f a r e . T a k e f o r e x a m p l e , t h e c a s e a b o v e w h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s n o t b i n d i n g . I f P A = M D i , t h e n t h e F S R w i l l s e t a b a t e m e n t e f f o r t o f t h e fi r m s o t h a t t h e m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t ( 2 7 1 1 1 1 5 A i f Q i , R E i 1 ) e q u a l s t h e m a r g i n a l b e n e fi t o f e a c h u n i t o f e m i s s i o n r e d u c t i o n i ( M D ) : _ d - 1 . 3 2 M D i ' E ' Q r d R fi E i A i x Q i ’ R E i " P A ' E Q i 0 1 ' O u t p u t w i l l b e s e t w h e r e t h e p r i c e f o r o u t p u t ( P ( Q ) ) e q u a l s t h e m a r g i n a l s o c i a l c o s t s o f o u t p u t : 1 . 3 3 P . Q i ; = d ~ — C , Q i ~ d - — A i . Q i , R E i , . + M D , - , E ~ 1 2 1 1 5 , , . d , 1 , Q i d o ] T h e r e f o r e , w h e r e P A = M D i : t h e r e i s n o d e a d w e i g h t l o s s ( D W L ) a s s o c i a t e d w i t h t h e F S R ’ s c h o i c e o f R E a n d Q u n d e r t h e m a r k e t c r e a t e d b y t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s s e t b y t h e E P A . I f , o n t h e o t h e r h a n d , P A " M D i : i t f o l l o w s t h a t t h e F S R ’ s c h o i c e o f R E a n d Q ( Q { m a n d R E i m ‘ “ ) w i l l c a u s e s o m e a m o u n t o f D W L r e l a t i v e t o t h e o p t i m a l s o l u t i o n . F o r t h e a l l o w a n c e m a r k e t p r i c e ( P A ) t o p r o v i d e t h e fi r s t b e s t o u t c o m e a c r o s s a l l fi r m s , P A 8 M D i m u s t h o l d t r u e f o r a l l fi r m s 1 t o n . I t i s n e c e s s a r y t h e n , t h a t M D b e c o n s t a n t a c r o s s a l l fi r m s 1 t o n , f o r t h e a l l o w a n c e m a r k e t t o p r o v i d e t h e o p t i m a l a l l o c a t i o n o f r e s o u r c e s ( z e r o D W L ) f o r a g i v e n a l l o w a n c e m a r k e t c l e a r i n g p r i c e P A . 4 5 6 . C o m p a r i n g t r a d a b l e a n d n o n - t r a d a b l e a l l o w a n c e s B o t h t r a d a b l e a n d n o n - t r a d a b l e a l l o w a n c e s h a v e s o m e p o t e n t i a l i n e f f i c i e n c y w h e r e e x t e r n a l c o s t s a r e l o c a t i o n a l l y d e p e n d e n t . W h i c h i n c a r n a t i o n o f t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s b e t t e r i n t e m a l i z e s t h e e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s w i l l d e p e n d o n t h e r e l a t i v e h e t e r o g e n e i t y a n d d i s t r i b u t i o n o f t h e fi r m a b a t e m e n t c o s t fi i n c t i o n s r e l a t i v e t o t h e h e t e r o g e n e i t y a n d d i s t r i b u t i o n o f t h e e x t e r n a l c o s t s o f e a c h fi r m A s d i s c u s s e d i n s e c t i o n C a b o v e , t h e r e a r e t w o c o s t a f f e c t s a s s o c i a t e d w i t h t h e t r a d e s o f a l l o w a n c e s w h e r e e x t e r n a l c o s t s a r e fi r m d e p e n d e n t — t h e a b a t e m e n t c o s t e f f e c t a n d t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t . T h e s u m o f t h e s e t w o e f f e c t s d e t e r m i n e s w h e t h e r o r n o t a l l o w i n g m a r k e t t r a d e s i n c r e a s e s o r d e c r e a s e s w e l f a r e r e l a t i v e t o t h e i n i t i a l a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s . T h e c h a n g e i n w e l f a r e t a k e s t h e f o r m o f d e c r e a s i n g o r i n c r e a s i n g d e a d w e i g h t l o s s ( D W L ) a s s o c i a t e d w i t h t h e a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s — r e l a t i v e t o t h e c a s e w h e r e t h e a c t u a l m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s a r e i n t e r n a l i z e d . W h a t d e t e r m i n e s t h e s i z e o f t h e D W L i s w h e t h e r o r n o t t h e i n t e r n a l i z e d c o s t o f e m i s s i o n s i s c l o s e r t o t h e a c t u a l ( M D ) t o e a c h fi r m b e f o r e o r a f t e r a l l o w a n c e s t r a d e s . T h e s i z e o f t h e a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s e f f e c t f r o m t h e r e a l l o c a t i o n o f t h e a l l o w a n c e s ( A ) a m o n g t h e fi r m s i s d e p e n d a n t o n t h e m a g n i t u d e o f t h e d i f f e r e n c e s i n m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s a c r o s s a l l fi r m s e v a l u a t e d a t w h e r e t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t s a r e j u s t s a t i s fi e d b y e a c h fi r m . N o t e t h a t a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e e q u a l a c r o s s a l l fi r m s ( A 1 2 A 1 , 3 ) . I f a b a t e m e n t c o s t s v a r y a c r o s s fi r m s w h e n t h e y j u s t s a t i s f y t h e s e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s ( a fi r m k e e p i n g e m i s s i o n s w i t h i n i t ’ s a l l o w a n c e a l l o c a t i o n p e r c e i v e s a s h a d o w p r i c e o f t h e c o n s t r a i n t e q u i v a l e n t t o t h e 7 1 2 d i s c u s s e d a b o v e ) , a l l o w a n c e t r a d e s w i l l o c c u r a m o n g t h e fi r m s . T r a d i n g a l l o w a n c e s r e d u c e s t h e d i f f e r e n c e a m o n g t h e m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s o f t h e fi r m s — r e d u c i n g t h e d i f f e r e n c e s a m o n g t h e s h a d o w p r i c e o f t h e 4 6 e m i s s i o n c o n s t r a i n t a m o n g t h e fi r m s . T r a d e c o n t i n u e s u n t i l a l l d i f f e r e n c e s i n m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s a r e e x h a u s t e d ( a l l t r a d e o p p o r t u n i t i e s a r e u s e d ) . T h i s o c c u r s , b y d e fi n i t i o n , a t P A — t h e a l l o w a n c e - m a r k e t - c l e a r i n g p r i c e . A t P A t h e s h a d o w p r i c e o f t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t i s e q u a l a c r o s s a l l fi r m s a n d t h e s u p p l y o f a l l o w a n c e s e q u a l s t h e d e m a n d f o r a l l o w a n c e s . W h e t h e r o r n o t t h e a l l o w a n c e m a r k e t t r a d e s i m p r o v e w e l f a r e o r n o t i s d e p e d e n t o n w h e t h e r o f n o t t h e s h a d o w p r i c e o f e m i s s i o n s i s c l o s e r t o t h e a c t u a l c o s t s o f e m i s s i o n s ( M D ) b e f o r e o r a f t e r t r a d e s . W h e r e t r a d e s m o v e s t h e s u m o f i n t e r n a l i z e d p r i c e s o f e m i s s i o n s a w a y f r o m t h e a c t u a l M D s o f t h e fi r m s , t h e c o s t s a v i n g s o f t h e m a r k e t a r e e x c e e d e d b y t h e i n c r e a s e s i n e x t e r n a l c o s t s c a u s e d b y t r a d e s . T h i s i s r e p r e s e n t e d b y D W L g r o w i n g u n d e r t h e m a r k e t r e l a t i v e t o t h e D W L u n d e r t h e i n i t i a l a l l o c a t i o n o f t h e a l l o w a n c e s . I f t h e o p p o s i t e i s t r u e , D W L i s l o w e r u n d e r t h e m a r k e t t h a n u n d e r t h e i n i t i a l a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s . A s s u m i n g a c o n t i n u o u s , w e l l b e h a v e d a b a t e m e n t c o s t f u n c t i o n , t h e m a g n i t u d e o f t h e c o s t e f f e c t i s d e t e r m i n e d b y t h e a b s o l u t e m a g n i t u d e o f t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e i n t e r n a l i z e d c o s t o f e m i s s i o n s a t t h e i n i t i a l a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s a n d t h e a v e r a g e m a r g i n a l c o s t o f a b a t e m e n t a m o n g a l l fi r m s a t t h a t a l l o c a t i o n . T h i s r e l a t i o n s h i p i s d e p e n d e n t o n h o w t h e E P A d e t e r m i n e s t h e w e l f a r e - m a x i m i z i n g c a p o n t o t a l e m i s s i o n s . T h e E P A s e t s t h e t o t a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a t t h e p o i n t w h e r e t h e a v e r a g e o f t h e s e m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s e q u a l s t h e a v e r a g e M D o f t h e fi r m s . T h e g r e a t e r t h e a b s o l u t e v a l u e o f d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e a c t u a l m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t a t t h i s p o i n t , t h e g r e a t e r t h e m a g n i t u d e o f t h e a b s o l u t e v a l u e o f t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n 1 2 i m p a n d t h e a v e r a g e m a r g i n a l c o s t s o f a b a t e m e n t a t A , f o r fi r m s 1 t o n . T h e g r e a t e r t h i s d i f f e r e n c e , 4 7 . c a p } 1 . . 1 m k t m k t u 1 c a p C 8 P ‘ 1 t h e g r e a t e r t h e m o v e m e n t t h a t w i l l o c c u r a l o n g t h e m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s c u r v e s a s t r a d e s e q u a l i z e m a r g i n a l a b a t e m e n t a m o n g t h e fi r m s a t t h e e q u i h b r i u m p r i c e P A . T h e r e f o r e , t h e l a r g e r t h e a b s o l u t e v a l u e o f t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e P A a n d 1 2 i m p , t h e g r e a t e r t h e a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s e f f e c t o f t r a d e . T h i s c o s t e f f e c t i s m e a s u r e d a s t h e d i f f e r e n c e i n t h e t o t a l w e l f a r e , a s m e a s u r e d b y t h e F S A s , u n d e r t h e c a p a n d t h e m a r k e t , a t t h e s o l u t i o n s e t f o u n d f o r e a c h fi r m u n d e r b o t h t h e c a p a n d t h e m a r k e t . A b a t e m e n t c o s t s a v i n g s a f f e c t o n w e l f a r e i s m e a s u r e d a s f o l l o w s i n e q u a t i o n 1 . 3 4 : W h e r e ' k a r ‘ l . 1 a r , , 1 . w i ‘ Q i m k n R E i m k r - l ; P x i ‘ d x i 7 P Q i m k t ' I Q i m k t ‘ _ f , » P , Q i m " Q i m h 0 0 1 ‘ “ t h A Q i m k t . R E i m k t ; P A ' 1 _ E ' Q i m k t ' 1 _ l ” R E i m k t ' 1 _ A 1 ' 1 1 . 0 A n d . ' c a p 1 1 l Q i I j , c a c a , _ 1 5 c a p c a p j ‘ l ; 1 " c a p ! - . c a p 1 c a p “ ‘ c a p c a p ‘ 1 W i ' g Q i p ’ R E i p " 1 P x i , d x i P ‘ Q i 1 ' Q i I : 1 : _ P 1 Q i , ‘ Q i ~ C ‘ 1 Q i ) 7 A a l ‘ Q i , R E i 1 , 1 a 0 . . . . . . . , W h e r e P A 3 1 2 ; ” , t h e fi r m i w i l l p a r t i c i p a t e i n t h e a l l o w a n c e m a r k e t a n d t h e a b a t e m e n t c o s t s e f f e c t w i l l b e g r e a t e r t h a n o r e q u a l t o z e r o . T h i s e f f e c t w i l l n e v e r b e n e g a t i v e a s t h e e x t e r n a l c o s t s e f f e c t s a r e n o t r e fl e c t e d i n t h e w e l f a r e m e a s u r e s u s e d b y t h e F S A ’ s , a s s e e n a b o v e i n 1 . 3 4 . S u m m i n g a c r o s s a l l fi r m s p r o v i d e s t h e t o t a l a b a t e m e n t s a v i n g s e f f e c t o f t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o t h e c a p : n 1 . 3 5 \ 1 A " , P A — 1 1 2 c a p 1 ‘ 0 4 8 1 M D 1 1 E ' Q i m k l ' 1 1 R E i m k t 1 ‘ , M D i . E . Q i c a p . ‘ 1 _ R E i c a p 1 1 l l T h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f t r a d e s , o n t h e o t h e r h a n d , c a n b e e i t h e r p o s i t i v e o r n e g a t i v e , d e p e n d i n g o n h o w t h e m a r k e t r e l o c a t e s a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o i n i t i a l a l l o c a t i o n s a m o n g t h e fi r m s — a s s u m i n g fi r m s p e c i fi c e x t e r n a l c o s t s ( M D , ) . T h e g r e a t e r t h e d i f f e r e n c e s i n t h e M D a c r o s s fi r m s , t h e g r e a t e r t h e p o t e n t i a l a f f e c t o f a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s o n t o t a l e x t e r n a l c o s t s . T h e m a g n i t u d e o f t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t i s t h e e f f e c t o f a l l o w a n c e s t r a d e s o n t h e s i z e o f t h e d e a d w e i g h t l o s s r e l a t i v e t o t h e l o s s u n d e r t h e c a p . I t i s m e a s u r e d a s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t o t a l e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s u n d e r m a r k e t t r a d e s a n d t h e e x t e r n a l c o s t s g e n e r a t e d u n d e r t h e c a p , a s f o l l o w s i n e q u a t i o n 1 . 3 6 : n 1 ‘ 1 ’ “ 9 1 ' . . 1 . 3 6 \ D V P A 1 2 i , - . A i = 1 i 1 / = 1 1 l 1 c a p A g a i n , t r a d e s o n l y o c c u r w h e r e P A : 1 2 , , 1 . 3 6 i s t h e r e f o r e d e p e n d e n t o n d i f f e r e n c e s i n t h e m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s a c r o s s fi r m s a t t h e p o i n t o f c o m p l i a n c e w i t h t h e c a p . W h e n n o t r a d e s o c c u r i n t h e m a r k e t , e q u a t i o n 1 . 3 6 e q u a l s z e r o , a s t h e m a r k e t h a s n o t e f f e c t o n t o t a l e x t e r n a l c o s t s r e l a t i v e t o a c a p . W h e r e m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s a r e e q u a l a c r o s s fi r m s ( M D f l M D j : 1 ) , t o t a l e x t e r n a l c o s t s w i t h o r w i t h o u t m a r k e t t r a d e s a r e i d e n t i c a l — a s s u m i n g e m i s s i o n s t o t a l s a r e e q u a l w i t h o r w i t h o u t a l l o w a n c e t r a d e s . I n t h i s c a s e , e q u a t i o n 1 . 3 6 i s e q u a l t o z e r o . I f a l l o w a n c e t r a d e s c a u s e e m i s s i o n s t o i n c r e a s e a t fi r m s w i t h M D ’ s h i g h e r t h a n a v e r a g e , w h i l e l o w e r t h a n a v e r a g e M D fi r m ’ s l o w e r t h e i r e m i s s i o n s , e q u a t i o n 1 . 3 6 w i l l b e p o s i t i v e . I f t h e o p p o s i t e o c c u r s , e q u a t i o n 1 . 3 6 w i l l b e n e g a t i v e a s t h e m a r k e t a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s w i l l p r o d u c e a l o w e r a m o u n t o f e x t e r n a l c o s t s t h a n t h e c a p . 4 9 s : : ‘ / - _ T a k i n g t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t ( 1 . 3 6 ) a n d t h e a b a t e m e n t c o s t s e f f e c t ( 1 . 3 5 ) a c r o s s a l l fi r m s p r o v i d e s t h e n e t w e l f a r e e f f e c t o f m a r k e t r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s i n t e r m s o f d e a d w e i g h t l o s s ( D W L ) : n 1 . 3 7 D W L : \ 1 U P A - 1 2 i ° a p ‘ . _ . 1 ~ 1 1 1 c a p ' 1 i = 1 W h e r e e q u a t i o n 1 . 3 7 i s n e g a t i v e , t h e i n t e r n a l i z e d c o s t s o f e m i s s i o n s i n t h e m a r k e t ( P A ) h a v e m o v e d c l o s e r t o t h e a c t u a l i n d i v i d u a l M D s o f t h e fi r m s , r e l a t i v e t o t h e i n t e r n a l i z e d p r i c e u n d e r t h e c a p ( 2 2 1 ) . T h e n e g a t i v e v a l u e o f 1 . 3 7 i n d i c a t e s t h a t m a r k e t a l l o c a t i o n s h a v e r e d u c e d a n y d e a d w e i g h t l o s s a s s o c i a t e d w i t h t h e i n i t i a l a l l o w a n c e s a l l o c a t i o n s s e t b y t h e E P A . T h i s s i t u a t i o n w i l l o b v i o u s l y o c c u r i f P A 1 ‘ 1 2 i c a p a n d M D 1 . M D j « ‘ 1 ’ a s a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s u n d e r t h e m a r k e t h a v e n o e f f e c t o n e x t e r n a l c o s t s a n d a n y t r a d e s p r o v i d e c o s t s s a v i n g s r e l a t i v e t o t h e c a p . H o w e v e r , w h e n t h e M D ’ s o f t h e fi r m s a r e h o m o g e n e o u s i t i s p o s s i b l e t h a t t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t w i l l b e b o t h p o s i t i v e ( 1 . 3 6 ) a n d o f s u f f i c i e n t m a g n i t u d e t o c a u s e 1 . 3 7 t o b e p o s i t i v e a s w e l l . I f t h i s o c c u r s , i t i n d i c a t e s t h a t t h e m a r k e t r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s h a v e i n c r e a s e d d e a d w e i g h t l o s s ( r e d u c e d w e l f a r e ) r e l a t i v e t o i n i t i a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . I t i s p o s s i b l e , t h e r e f o r e , t h a t m a r k e t r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s w i l l c a u s e a w e l f a r e l o s s r e l a t i v e i n i t i a l s i n g l e e m i s s i o n s s t a n d a r d a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s w h e n e x t e r n a l c o s t s a r e fi r m l o c a t i o n ( fi r m ) d e p e n d e n t . T h i s p o s s r b i l i t y e x i s t s w h e n e x t e r n a l c o s t s a r e e m i s s i o n d e p e n d e n t a n d t h e m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s v a r y a c r o s s fi r m s . 5 0 T V . C o n c l u s i o n W h e n e x t e r n a l e f f e c t s f r o m e m i s s i o n s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t , a l l o w a n c e m a r k e t r e g u l a t i o n o f e m i s s i o n s m a y n o t b e a s e f fi c i e n t a s m o r e t r a d i t i o n a l s i n g l e - e m i s s i o n s t a n d a r d c a p s . T h i s g o e s a g a i n s t t h e c o m m o n w i s d o m t h a t i n c e n t i v e b a s e d r e g u l a t i o n — — w h i c h r e d u c e s t o t a l a b a t e m e n t c o s t s r e l a t i v e t o s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d c a p s - — i s a l w a y s s u p e r i o r t o s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d c a p s o r r e g u l a t i o n s . T h e c o m m o n w i s d o m , h o w e v e r , a s s u m e s — e i t h e r i m p l i c i t l y o r e x p l i c i t l y — t h a t e x t e r n a l c o s t s a r e c o n s t a n t a c r o s s s o u r c e s . U n d e r s u c h c i r c u m s t a n c e s t h e c o m m o n w i s d o m i s c o r r e c t , a s i n d i c a t e d a b o v e . W h e r e M D s a r e c o n s t a n t a c r o s s fi r m s , a n y t r a d e s i n t h e a l l o w a n c e m a r k e t h a v e a s t r i c t l y p o s i t i v e e f f e c t o n t o t a l w e l f a r e i n t h e f o r m o f r e d u c e d a b a t e m e n t c o s t s . H o w e v e r i n m a n y c a s e s w h e r e a l l o w a n c e m a r k e t s a r e i n u s e o r h a v e b e e n s u g g e s t e d — s u c h a s w i t h r e g a r d t o s u l f u r a n d n i t r o u s o x i d e s — t h e l o c a t i o n o f t h e e m i s s i o n s o u r c e i s o f p r i m a r y c o n c e r n i n d e t e r m i n i n g t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f e m i s s i o n s . U n d e r t h e s e c i r c u m s t a n c e s , c a u t i o n m a y n e e d t o b e e x e r c i s e d i n d e fi n i n g t h e m a r k e t . T h e p o s s i b i l i t y t h a t t h e T i t l e I V s u l f u r d i o x i d e a l l o w a n c e m a r k e t w i l l c a u s e a n e t w e l f a r e l o s s r e l a t i v e t o a c a p i s e x p l o r e d i n c h a p t e r s 2 , 3 , a n d 4 o f t h i s p a p e r . W h e r e a l l o w a n c e t r a d e s c o u l d c a u s e a n e t w e l f a r e l o s s r e l a t i v e t o a c a p , s t e p s w o u l d n e e d t o b e t a k e n t o m i n i m i z e o r e l i m i n a t e t h e p o t e n t i a l n e g a t i v e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s t h r o u g h t r a d e . T h i s c o u l d b e a a s s i m p l e a s r e d u c i n g a l a r g e r m a r k e t i n t o a s e r i e s o f s m a l l e r g e o g r a p h i c m a r k e t s — t h e r e b y r e d u c i n g t h e d i s p a r i t y a m o n g t h e e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s a m o n g e a c h m a r k e t s p a r t i c i p a n t s . R e d u c i n g t h e s i z e o f t h e m a r k e t s w o u l d h a v e t h e e f f e c t o f r e d u c i n g t h e p o s 5 1 b l e s a v i n g s o f a m a r k e t s y s t e m , b u t a t t h e b e n e fi t o f r e d u c i n g t h e n e g a t i v e i m p a c t s o f t r a d e s . T h e i m p a c t o f g e o g r a p h i c a l l y d e fi n e d 5 1 s u b - m a r k e t s i s e x p l o r e d i n r e l a t i o n t o n e t w e l f a r e e f f e c t s o f t h e T i t l e I V m a r k e t i n c h a p t e r 4 o f t h i s p a p e r . I n c o n c l u s i o n , t h e c o m m o n l y h e l d a s s u m p t i o n t h a t m a r k e t - b a s e d e m i s s i o n c o n t r o l s y s t e m s a r e s u p e r i o r t o c o m m a n d a n d c o n t r o l r e g u l a t i o n c a n n o t b e g e n e r a l l y a p p l i e d w h e n e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t . T h e r e l a t i v e e f f i c i e n c y o f t h e m a r k e t w i l l d e p e n d o n t h e n a t u r e o f t h e e x t e r n a l i t y . I f t h e p o l l u t a n t i s e q u a l l y d a m a g i n g r e g a r d l e s s o f s o u r c e ( N l e a r e c o n s t a n t o r b a s e d o n t o t a l a m b i e n t e m i s s i o n s ) a m a r k e t w i l l a l w a y s o u t p e r f o r m a c a p . E x a m p l e s o f s u c h p o l l u t a n t s t a k e t h e f o r m o f g r e e n h o u s e a n d o z o n e l a y e r - d e p l e t i n g e m i s s i o n s ( c a r b o n d i o x i d e a n d C F C s ) . I n a n y o t h e r c a s e , t h e p o t e n t i a l e x t e r n a l c o s t e f f e c t s m u s t b e e x a m i n e d t o d e t e r m i n e t h e t r u e n e t b e n e fi t o f a m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s y s t e m , l i k e t h a t u s e d i n T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 . 5 2 C H A P T E R 2 T H E T I T L E I V A L L O W A N C E M A R K E T I . I n t r o d u c t i o n : C a u s e f o r C o n c e r n C h a p t e r 1 i n d i c a t e s t h a t t h e r e a r e t w o e f f e c t s a s s o c i a t e d w i t h m a r k e t r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s w h e n e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s a n d m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s v a r y a c r o s s u n i t s i n t h e m a r k e t . T h e s e t w o e f f e c t s a r e t h e a b a t e m e n t c o s t s s a v i n g s e f f e c t a n d t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t . T h e s u m o f t h e t w o e f f e c t s p r o v i d e s a m e a s u r e o f w h e t h e r o r n o t a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i m p r o v e s o r r e d u c e s w e l f a r e r e l a t i v e t o a s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d c a p w i t h t h e s a m e t o t a l e m i s s i o n g o a l . T h e e x i s t e n c e o f t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t i s o f c o n c e r n g i v e n t h e T i t l e I V a l l o w a n c e m a r k e t c r e a t e d w i t h t h e p a s s a g e o f t h e e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 . S u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s , t h e p o l l u t a n t o f c o n c e r n u n d e r T i t l e I V , h a v e l o c a t i o n b a s e d c o s t e f f e c t d u e t o t h e i r m e a n s o f d i s t r i b u t i o n a n d d e p o s i t i o n r a t e o u t o f t h e a t m o s p h e r e . O f p a r t i c u l a r i n t e r e s t t h e n , i s h o w e f f i c i e n t t h i s m a r k e t w i l l b e w h e n t h e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s b e c o m e s a b i n d i n g c o n s t r a i n t o n e m i s s i o n s i n t h e n e a r f u t u r e u n d e r P h a s e H o f t h e T i t l e I V s t a t u t e . A t t h i s p o i n t , a s s u m i n g t h e f u l l e x p l o i t a t i o n o f t r a d i n g o p p o r t u n i t i e s , t h e r e i s a n e x p e c t a t i o n o f a l a r g e a m o u n t o f a l l o w a n c e r e l o c a t i o n a m o n g a a f f e c t e d fi r m s — a n d t h e r e f o r e a p o t e n t i a l l y l a r g e c h a n g e i n e x t e r n a l c o s t s r e l a t i v e t o t h e i n i t i a l a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s . 5 3 T h e F o c u s o f c h a p t e r 2 i s t o p r o v i d e a n i n t r o d u c t i o n t o t h e P h a s e I I b i n d i n g a l l o w a n c e m a r k e t a n d t h e s i m u l a t i o n m o d e l u s e d i n c h a p t e r 3 t o e m u l a t e i t . T h e p m p o s e o f t h e m o d e l p r e s e n t e d l a t e r i n c h a p t e r 3 w i l l b e t o m e a s u r e t h e p o t e n t i a l w e l f a r e e f f e c t s o f a l l o w a n c e r e l o c a t i o n s r e l a t i v e t o a c a p . T o p r e p a r e f o r t h a t d i s c u s s i o n , t h i s c h a p t e r e x p l a i n s t h e t e c h n o l o g i e s , t h e p o l i c i e s , a n d t h e e x p e c t a t i o n s i n v o l v e d w i t h t h e T i t l e I V a l l o w a n c e p r o g r a m , a s w e l l a s c u r r e n t m a r k e t a c t i v i t y a n d h o w i t h a s a f f e c t e d e x p e c t a t i o n s r e g a r d i n g t h e l o n g - t e r m b i n d i n g p h a s e H m a r k e t t h a t i s m o d e l e d i n c h a p t e r 3 . I n d i s c u s s i n g t h e s e i s s u e s , t h i s c h a p t e r o u t l i n e s t h e s i n g u l a r i m p o r t a n c e o f F G D i n t h e f u t u r e P h a s e I I m a r k e t a n d h o w i t w i l l p l a y a c e n t r a l r o l e i n d e t e r m i n i n g t h e r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s i n a f u t u r e b i n d i n g a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r T i t l e I V . T h e c h a p t e r w i l l d i s c u s s t h e p o s s i b l e i m p a c t o f F E R C o r d e r 8 8 8 o n c o m p l i a n c e s t r a t e g i e s i n t h e f o r e s e e a b l e f u t u r e , a s w e l l a s t h e i m p a c t o f P o w d e r R i v e r B a s i n c o a l p r i c e s h o c k t h a t o c c u r r e d r e c e n t l y . T h i s c h a p t e r i s t h e r e f o r e a n i n t r o d u c t i o n t o a n e x a m i n a t i o n o f t h e p o t e n t i a l n e t c o s t o f t h e f u t u r e p h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 t h a t o c c u r s i n c h a p t e r 3 . I I . I n t r o d u c t i o n t o T i t l e I V , t h e M a r k e t f o r A l l o w a n c e s , F G D , F E R C o r d e r 8 8 8 , a n d R e c e n t D e v e l o p m e n t s i n t h e A l l o w a n c e M a r k e t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s a n u m b e r o f i s s u e s a n d b a c k g r o u n d m a t e r i a l e s s e n t i a l t o u n d e r s t a n d i n g T i t l e I V a n d t h e i s s u e s t h a t w i l l a f f e c t t h e l o n g - r u n a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s i n t h e P h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t r e l a t i v e t o a P h a s e H c o m p l i a n t c a p . T h i s d i s c u s s i o n w i l l o u t l i n e t h e n e e d t o u s e a s i m u l a t i o n t o m o d e l t h e l o n g - r u n P h a s e 1 1 m a r k e t , t h e r o l e o f F G D i n t h e l o n g - t e r m a l l o w a n c e m a r k e t g i v e n r e c e n t d e v e l o p m e n t s i n 5 4 t h e c o a l m a r k e t s , a n d t h e e x p e c t e d i m p a c t o f F E R C o r d e r 8 8 8 a m o n g T i t l e I V u n i t s i n t e r m s o f l o a d s e r v e d , F G D , a n d a f t e r - m a r k e t a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . I n t h e c o u r s e o f t h i s d i s c u s s i o n , t h i s p a p e r p r o v i d e s t h e b a c k g r o u n d f o r t h e t h e o r e t i c a l m o d e l w i t h r e g a r d t o a s s u m p t i o n s r e g a r d i n g F G D t e c h n o l o g y a n d n a t i v e l o a d a l l o c a t i o n s u s e d i n t h e s i m u l a t i o n m o d e l — i n t h e c o n t e x t o f t h e g o a l s o f T i t l e I V a n d r e c e n t d e v e l o p m e n t s i n t h e u t i l i t y i n d u s t r y . T h e i n t r o d u c t i o n t o T i t l e I V a n d F E R C o r d e r 8 8 8 i s s p l i t i n t o s e v e r a l p a r t s . P a r t I H d i s c u s s e s t h e g o a l s a n d m e c h a n i c s o f t h e a l l o w a n c e m a r k e t s e t u p u n d e r T i t l e I V — a n d t h e e x p e c t a t i o n t h a t F G D w i l l a l l o w c o m p l i a n c e w i t h P h a s e I I i n t h e l o n g r u n . P a r t I V d i s c u s s e s t h e r e a s o n s f o r c o n c e r n r e g a r d i n g t h e r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s u n d e r t h e b i n d i n g p h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t . P a r t V o u t l i n e s c u r r e n t p h a s e I m a r k e t b e h a v i o r a n d t h e a d j u s t m e n t s a n d r e v i s e d e x p e c t a t i o n s t h e m a r k e t h a s m a d e i n r e s p o n s e t o u n e x p e c t e d l y l o w p r i c e s f o r P o w d e r B a s i n L o w - S u l f u r C o a l . E v i d e n c e i n d i c a t e s t h a t t h e m a r k e t i s r e c o v e r i n g q u i c k l y f r o m t h e m i n o r s h o c k i n l o n g - t e r m d e m a n d f o r a l l o w a n c e s — a l l o w a n c e p r i c e s a r e r e b o u n d i n g a s t h e m a r k e t a c c e s s e s t h e i m p a c t o f l o w e r p r i c e d l o w s u l f u r c o a l . E a r l i e r e x p e c t a t i o n s t h a t F G D w i l l b e t h e d e fi n i n g t e c h n o l o g y o f t h e P h a s e 1 1 m a r k e t h a v e r e m a i n e d i n t a c t g i v e n c o a l u s e - p r o j e c t i o n s o v e r t h e n e x t 2 0 y e a r s a n d e x p e c t e d l o n g - t e r m a l l o w a n c e p r i c e t r e n d s . P a r t V I d i s c u s s e s t h e i m p a c t o f l o w - p r i c e , l o w - s u l f u r c o a l o n t h e l o n g - t e r m d e m a n d , l o n g - t e r m s u p p l y , t h e u s e o f F G D , a n d l o n g - t e r m p r i c e o f a l l o w a n c e s . P a r t V I I d i s c u s s e s t h e e f f e c t o f P o w d e r B a s i n C o a l o n e x p e c t e d t r a d e s a n d t h e u s e o f F G D i n P h a s e 1 1 , r e l a t i v e t o t r a d e a n d F G D e x p e c t a t i o n s b e f o r e t h e p r i c e o f P o w d e r B a s i n C o a l d r O p p e d . P a r t V I I I d i s c u s s e s F E R C o r d e r 8 8 8 w i t h r e g a r d t o t h e b e h a v i o r i t m a y c a u s e i n u n i t s a f f e c t e d b y P h a s e I I r e g u l a t i o n . P a r t I X 5 5 d i s c u s s e s t h e c u r r e n t n a t u r e o f a l l o w a n c e t r a d i n g u n d e r P h a s e I — a n d w h y t h e r e i s a c o n c e r n i n t e r m s o f e x t e r n a l c o s t e f f e c t s u n d e r P h a s e H . P a r t X o u t l i n e s t h e n e e d f o r a s i m u l a t i o n t o m o d e l t h e b i n d i n g P h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t . P a r t X I e x p l a i n s t h e u s e o f F G D a s t h e p i v o t a l c o m p l i a n c e t e c h n o l o g y i n t h e b i n d i n g P h a s e H m a r k e t . P a r t X I I p r o v i d e s a s u r v e y o f t h e c u r r e n t l i t e r a t u r e r e g a r d i n g t h e T i t l e I V m a r k e t a n d h o w i t h a s n o t , u n t i l n o w , e x a m i n e d t h e p o t e n t i a l e f f e c t o f l o c a t i o n a l e x t e r n a l c o s t s o n a l l o w a n c e t r a d e s w h e n c a l c u l a t i n g t h e c o s t s s a v i n g s o f t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o a m o r e t r a d i t i o n a l c a p o n e m i s s i o n s . P a r t X H I i s t h e c o n c l u s i o n . I H . T i t l e I V : B a c k g r o u n d a n d F G D T i t l e I V d o e s t w o t h i n g s . F i r s t , i t r e d u c e s t h e t o t a l s u l f u r e m i s s i o n s f r o m a l l u t i l i t y g e n e r a t o r s f r o m t h e 1 9 8 5 b a s e l i n e e m i s s i o n l e v e l s — o f a r o u n d 1 6 . 8 m i l l i o n t o n s a n n u a l l y — t o a r o u n d 8 . 9 m i l l i o n t o n s o f a n n u a l e m i s s i o n s b y a s s i g n i n g a n n u a l e m i s s i o n a l l o t m e n t s . S e c o n d , i t a l l o w s a m a r k e t f o r a n n u a l p o l l u t i o n a l l o t m e n t s i n t h e f o r m o f m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s . T h e i n t e n t o f t h e m a r k e t i s t o r e d u c e t h e c o s t s o f c o m p l i a n c e w i t h t h e a n n u a l 8 . 6 m i l l i o n - t o n e m i s s i o n g o a l i n t h e l o n g - t e r m . I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t a l l o w a n c e s a r e a l l o c a t e d , f r e e o f c h a r g e , t o e a c h u t i l i t y o n a n a n n u a l b a s i s , b a s e d o n t h e i r 1 9 8 5 b a s e l i n e e m i s s i o n l e v e l s . E a c h a l l o w a n c e r e p r e s e n t s t h e r i g h t t o p r o d u c e o n e t o n o f $ 0 2 e m i s s i o n s . O n c e u s e d t o c o v e r a t o n o f e m i s s i o n s , i t i s c o n s i d e r e d “ s p e n t ” a n d i s e l i m i n a t e d f r o m t h e r e c o r d s . T h e e m i s s i o n g o a l o f T i t l e I V i s t o b e r e a c h e d i n t w o p h a s e s — P h a s e I a n d P h a s e H . P h a s e I t o o k e f f e c t i n 1 9 9 5 a n d e n d s i n t h e y e a r 2 0 0 0 . T h i s p h a s e o f t i t l e I V a f f e c t s a b o u t 1 / 3 o f t h e t o t a l n u m b e r o f u n i t s t h a t w i l l b e a f f e c t e d b y u n d e r p h a s e H . P h a s e I i s 5 6 a n i n t r o d u c t o r y p h a s e w i t h l i m i t e d e m i s s i o n r e d u c t i o n g o a l s a n d a l a r g e n u m b e r o f b o n u s a l l o w a n c e p r o g r a m s d e s i g n e d t o e n c o u r a g e e a r l y o v e r - c o m p l i a n c e . P h a s e H , w h i c h b e g i n s i n t h e y e a r 2 0 0 0 , t i g h t e n s t h e a n n u a l e m i s s i o n s l i m i t s i m p o s e d o n t h e p h a s e I a f f e c t e d u n i t s , e l i m i n a t e s b o n u s a l l o w a n c e p r o g r a m s , a n d a l s o s e t s r e s t r i c t i o n s o n s m a l l e r , c l e a n e r p l a n t s — e n c o m p a s s i n g o v e r 2 , 0 0 0 u n i t s i n a l l . W h i l e t h e p r o g r a m a f f e c t s a l l e x i s t i n g a n d f u t u r e u t i l i t y u n i t s s e r v i n g g e n e r a t o r s w i t h a n o u t p u t c a p a c i t y o f g r e a t e r t h a n 2 5 m e g a w a t t s , t h e E P A w i l l o n l y a l l o c a t e a l l o w a n c e s t o u n i t s t h a t e x i s t e d b y 1 9 8 6 . N e w u n i t s t h a t p r o d u c e e m i s s i o n s m u s t a n n u a l l y b u y a l l o w a n c e s t o m e e t b e i n c o m p l i a n c e w i t h P h a s e 1 1 r u l e s . T h i s a s s u m e s t h a t s o m e P h a s e 1 1 u n i t s a l l o c a t e d a l l o w a n c e s w i l l o v e r - c o m p l y a n d s e l l a l l o w a n c e s . B o t h P h a s e I a n d P h a s e I I l i m i t t h e t o t a l a m o u n t o f e m i s s i o n s f r o m u n i t s b y a s s i g n i n g a s e t a m o u n t o f a l l o w a n c e s a n n u a l l y . E a c h a l l o w a n c e a l l o w s o n e t o n o f s u l f u r d i o x i d e t o b e e m i t t e d b y a p a r t y t h a t h o l d s t h e a l l o w a n c e . A s s u c h , t h e t o t a l n u m b e r o f a l l o w a n c e s a c t s a s a c a p o n e m i s s i o n s i n t h a t y e a r . A l l a l l o w a n c e s a r e m a r k e t a b l e — t h a t i s t h e y c a n b e b o u g h t a n d s o l d b e t w e e n p a r t i e s . T h e s e p a r t i e s n e e d n o t b e u t i l i t i e s o r r e l a t e d t o t h e u t i l i t y i n d u s t r y . H o w e v e r , a s n o t e d a b o v e , o n l y u t i l i t i e s i n o p e r a t i o n b y 1 9 8 6 o r e m i t t e r s o f s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s w h o o p t e d i n t o t i t l e I V b y 1 9 9 5 a r e e l i g i b l e f o r d i r e c t E P A a l l o c a t i o n s . T h u s n e w l o a d c a p a c i t y i s n o t a l l o c a t e d a l l o w a n c e s u n d e r t h e s e p r o v i s i o n s . O n c e a l l o c a t e d , t h e h o l d e r s o f a l l o w a n c e s a r e f r e e t o t r a d e t h e a l l o w a n c e s . T h e a b i l i t y t o t r a d e a l l o w a n c e s i s e x p e c t e d t o l o w e r t h e c o s t s o f c o m p l i a n c e w i t h t h e e m i s s i o n g o a l s s e t u p b y T i t l e I V . C o s t s a v i n g s p r o j e c t i o n s u n d e r p h a s e H r e s t r i c t i o n s a r e e x p e c t e d t o b e i n t h e n e i g h b o r h o o d o f $ 7 0 0 m i l l i o n t o $ 2 b i l l i o n a n n u a l l y , b y m a n y 5 7 e s t i m a t e s , w i t h p r i c e s f o r a l l o w a n c e s r a n g i n g f r o m $ 1 5 0 t o $ 3 0 0 . 1 T h e s e a r e s u b s t a n t i a l s a v i n g s a n d t h e g r e a t e s t s e l l i n g p o i n t o f t h e m a r k e t w h e n i t w a s g o i n g t h r o u g h C o n g r e s s i n 1 9 9 0 . A l l o f t h e s e c o s t s a v i n g e s t i m a t e s a s s u m e d F G D a s t h e p r i m a r y m e a n s o f e m i s s i o n c o m p l i a n c e w i t h P h a s e I I r e s t r i c t i o n s . A s w i l l b e d i s c u s s e d b e l o w , o n l y F G D w i l l a l l o w b o t h c o m p l i a n c e w i t h P h a s e I I c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s a n d e n o u g h o v e r - c o m p l i a n c e t o a l l o w t h e t r a d i n g o f a l l o w a n c e s — a n d t h e c o s t s a v i n g s a d v e r t i s e d b y p r o p o n e n t s o f T i t l e I V — w h e n P h a s e H b e c o m e s b i n d i n g o n e m i s s i o n s . I V . R e a s o n s f o r C o n c e r n u n d e r P h a s e H T h e e s t i m a t e d c o s t s a v i n g s o f t h e T i t l e I V a l l o w a n c e m a r k e t a r e q u i t e s u b s t a n t i a l . H o w e v e r , t h e s e c o s t s a v i n g s o c c u r d u e t o m a r k e t r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s a m o n g u n i t s w i t h h e t e r o g e n e o u s F G D a b a t e m e n t c o s t s . T h e r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s i n d i c a t e s t h e r e a l l o c a t i o n o f e m i s s i o n s a m o n g u n i t s . T h o s e u n i t s h o l d i n g m o r e a l l o w a n c e s a f t e r t r a d e s w i l l g e n e r a t e m o r e e m i s s i o n s t h a n t h o s e u n i t s h o l d i n g f e w e r a l l o w a n c e s a f t e r t r a d e s — a s s u m i n g a b i n d i n g a l l o w a n c e m a r k e t . T h i s i s c a u s e f o r c o n c e r n g i v e n t h e f a c t t h a t e x t e r n a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h $ 0 2 e m i s s i o n s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t — b a s e d o n a n a r e a p o p u l a t i o n , t h e c o n c e n t r a t i o n o f e m i s s i o n s , a n d a n u m b e r o f o t h e r f a c t o r s . A s i n d i c a t e d i n c h a p t e r 1 , w h e r e e x t e r n a l c o s t s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t , c a u t i o n m u s t b e e x e r c i s e d w h e n i m p l e m e n t i n g a n a l l o w a n c e m a r k e t a s a m e a n s o f a c h i e v i n g a t o t a l e m i s s i o n g o a l . W h e r e e x t e r n a l e f f e c t s a r e l o c a t i o n a l l y d e p e n d e n t , e x t e r n a l e f f e c t s o f a l l o w a n c e t r a d e s m a y m o r e t h a n o f f s e t t h e s a v i n g s i n a b a t e m e n t c o s t s a c r o s s u n i t s . ‘ I C F R e s o u r c e s , I n c . , “ E c o n o m i c a n a l y s i s o f T i t l e I V o f t h e a d m i n i s t r a t i o n ’ s p r o p o s e d C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s ( I R 3 0 3 0 / 8 1 4 9 0 ) , R e p o r t p r e p a r e d f o r t h e U S . E P A ( 1 9 8 9 ) ; J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n , “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h 5 8 T h e r e i s a s i g n i fi c a n t a m o u n t r e s e a r c h r e g a r d i n g t h e l o c a t i o n a l c o n c e n t r a t i o n e f f e c t s o f 8 0 ; . 2 I n a d d i t i o n , t h e r e i s s t r o n g e v i d e n c e t h a t t h e l o c a t i o n o f t h e s o u r c e o f S O ; e m i s s i o n s i n t h e U n i t e d S t a t e s w i l l a f f e c t t h e r e g i o n a l c o n c e n t r a t i o n s o f S O ; — t h u s a f f e c t i n g e x t e r n a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h S O ; e m i s s i o n s . 3 D e s p i t e t h e r e c o g n i t i o n t h a t e x t e r n a l c o s t s o f S O ; e m i s s i o n s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t , n o t h i n g h a s b e e n d o n e — u n t i l t h e w r i t i n g o f t h i s p a p e r - — t o c a t a l o g u e t h e e f f e c t s o f p o t e n t i a l a l l o w a n c e t r a d e s o n e x t e r n a l c o s t s . T h e c o n c e r n o v e r t r a d e d i r e c t i o n s a n d a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s i s c a u s e d b y t h e f a c t t h a t F G D t e c h n o l o g y h a s d e m o n s t r a t e d d e c r e a s i n g a v e r a g e c o s t s w i t h r e g a r d t o e m i s s i o n r e d u c t i o n s . T h e b i g g e r t h e p l a n t a n d t h e g r e a t e r t h e s u l f u r c o n t e n t p e r B t u o f c o a l b u r n e d , t h e c h e a p e r i t i s t o r e m o v e e a c h t o n o f 8 0 ; . T h i s f a c t i s b o r n o u t i n t h e r e g r e s s i o n r e s u l t s g i v e n i n a p p e n d i x G , b a s e d o n F G D c o s t d a t a f r o m t h e S h a w n e e t e s t b e d a n d t h e I n t e g r a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m T e c h n i c a l D o c u m e n t a t i o n M a n u a l s , v o l u m e s 2 a n d 3 . t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t i E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , 5 8 - 7 2 . 2 S e e A b b e y , D E , M D . L e b o w i t z , P K M i l l s , F . F . P e t e r s o n , W . L . B e e s o n a n d R I . B u r c h e t t e , “ L o n g - t e r m A m b i e n t C o n c e n t r a t i o n s o f P a r t i c u l a t e s a n d O x i d a n t s a n d D e v e l o p m e n t o f C h r o n i c D i s e a s e i n C o h o r t o f N o n s m o k i n g C a l i f o r n i a R e s i d e n t s , ” I n h a l a t i o n T o x i c o l o g y 7 , 1 9 9 5 , p a g e s 1 9 - 3 4 ; A b b e y , D . E . , F . F . P e t e r s o n , P . K . M i l l s a n d L . K i t t l e , “ C h r o n i c R e s p i r a t o r y D i s e a s e A s s o c i a t e d w i t h L o n g T e r m A m b i e n t C o n c e n t r a t i o n s o f S u l f a t e s a n d O t h e r A i r P o l l u t a n t s , ” J o u r n a l o f E x p o s u r e A n a l y s i s a a d E n v i r o n m e n t a l E p i d e m i o l o g y , 1 9 9 3 , p a g e s 9 9 - 1 1 5 ; A m e r i c a n L u n g A s s o c i a t i o n , H e a l t h E f f e c t s o f A i r P o l l u t i o n . N e w Y o r k , N e w Y o r k . 1 9 7 8 ; D . V . B a t e s a n d R . S i z t o , “ A s s o c i a t i o n s B e t w e e n A m b i e n t P a r t i c u l a t e S u l f a t e a n d A d m i s s i o n s t o O n t a r i o H o s p i t a l s f o r C a r d i a c a n d R e s p i r a t o r y D i s e a s e s , ” A m e r i c a n J o u m l o f E p i d e m i o l o g y 1 4 2 ( I ) , M a y , 1 9 9 5 , p a g e s 1 5 - 2 2 ; a n d o t h e r s . S e e b i b l i o g r a p h y f o r a m o r e c o m p l e t e l i s t i n g . 3 S e c 1 . 8 . C h a n g , R . A . B r o s t , I . S . A . I s a k e n , S . M a d r o n i c h , P . M i d d l e t o n , W . R . S t o c k w e l l , a n d O J . W a l c e k , “ A T h r e e D i m e n s i o n a l E u l e r i a n A c i d D e p o s i t i o n M o d e l : P h y s i c a l C o n c e p t s a n d F o r m u l a t i o n , ” J o u r n a l o f G e o p h y s i c a l R e s e fl h , V o l . 9 2 , N o . D 1 2 , D e c e m b e r 2 0 1 9 8 7 , P a g e s 1 4 , 6 8 1 - 1 4 , 7 0 0 . 5 9 T h e r e i s c o n c e r n , t h e r e f o r e , t h a t h i g h s u l f u r s t a t e s o f t h e m i d - w e s t a n d e a s t w i l l — t h r o u g h t h e d e c r e a s i n g a v e r a g e c o s t s o f F G D — b e i n a p o s i t i o n t o s e l l a l l o w a n c e s t o l o w e r s u l fi t r c o a l s t a t e s . 4 A l l o w a n c e d e m a n d i s e x p e c t e d t o b e c o n c e n t r a t e d a m o n g u n i t s t h a t u s e l o w e r s u l f u r c o a l d u e t o g e o g r a p h i c p o s i t i o n — u n i t s i n s t a t e s t o t h e w e s t o f m a n y h i g h s u l f u r c o a l s t a t e s . 5 I f n e t a l l o w a n c e t r a d e s d o s h i f t n e t a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s t o t h e w e s t r e l a t i v e t o i n i t i a l P h a s e I I a l l o c a t i o n s , e x t e r n a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h S O ; e m i s s i o n s w o u l d i n c r e a s e r e l a t i v e t o e m i s s i o n s t h a t w o u l d o c c u r w i t h o u t t r a d e . T h i s i s d u e t o t h e f a c t t h a t e m i s s i o n s t r a v e l f r o m w e s t t o e a s t i n t h e c o n t i n e n t a l U n i t e d S t a t e s . R e d u c i n g e m i s s i o n i n t h e e a s t a n d i n c r e a s i n g t h e m i n t h e m o r e w e s t e r l y u n i t s w i l l i n c r e a s e t o t a l e m i s s i o n s t h a t m a k e l a n d f a l l i n t h e U n i t e d S t a t e s — t h e r e f o r e i n c r e a s i n g t h e e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s . T h e r e f o r e , t h e r e i s c a u s e f o r c o n c e r n a b o u t a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n e f f e c t s o f a n S O ; a l l o w a n c e m a r k e t g i v e n t h e f a c t t h a t e x t e r n a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h S O ; e m i s s i o n s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t . 4 A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y i n t h i s p a p e r , t h e s t r u c t u r e o f F G D c o s t s i s d e s c r i b e d a n d e s t i m a t e d i n g r e a t d e t a i l i n a p p e n d i x G a n d l a t e r i n t h i s p a p e r . 5 S m a l l e r u n i t s w i l l a l s o h a v e h i g h e r a b a t e m e n t c o s t s t h a n l a r g e r p l a n t s , c a u s i n g a n o t h e r s o u r c e o f c o s t d i f f e r e n t i a l s a m o n g u n i t s — a n d i n c e n t i v e s t o t r a d e a l l o w a n c e s . 6 O V . P h a s e I M a r k e t A c t i v i t y : I n t e r - t e m p o r a l A d j u s t m e n t s i n t h e D e m a n d a n d S u p p l y o f A l l o w a n c e s W h e n t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 w a s p a s s e d , F G D w a s t h e m a j o r s o u r c e o f p r o j e c t e d a l l o w a n c e s u p p l i e s i n a n y m a r k e t t h a t d e v e l o p e d u n d e r b i n d i n g P h a s e H r e s t r i c t i o n s . B a s e d o n e a r l i e r i m p l e m e n t a t i o n c o s t s o f F G D ( m a d e p r i o r t o t h e d e v e l o p m e n t o f t h e A D V O C A T E F G D p r o c e s s ) e s t i m a t e s i n d i c a t e d t h a t a l l o w a n c e p r i c e s b e a r o u n d $ 5 0 0 a t o n w h e n p h a s e I I r e q u i r e m e n t s c o m e i n t o p l a y i n t h e y e a r 2 0 0 0 . T h e s e p r o j e c t i o n s w e r e s t i l l p r e v a l e n t i n 1 9 9 4 , w h e n t h e N e w Y o r k S t a t e E n e r g y C o m m i s s i o n ’ s N e w Y o r k S t a t e E n e r g y _ P _ l a r _ r p r o j e c t e d t h a t a l l o w a n c e s p r i c e s w o u l d “ p e a k a r o u n d t h e y e a r 2 0 0 0 a t a b o u t $ 5 0 0 a t o n . ” 6 O t h e r e s t i m a t e s h a d i n d i c a t e d e v e n h i g h e r p r i c e s f o r p h a s e H a l l o w a n c e s — r a n g i n g f r o m $ 5 0 0 t o $ 7 0 0 a t o n . 7 T h e s h o r t - t e r m P h a s e I m a r k e t w a s e x p e c t e d t o s e e p r i c e s r a n g i n g f r o m $ 2 5 0 t o $ 3 5 0 a t o n s , i n a n e n v i r o n m e n t w h e r e e m i s s i o n r e s t r a i n t s w e r e l a x a n d b o n u s a l l o w a n c e s w e r e g o i n g t o b e a w a r d e d . T h e c o m m o n c o n s e n s u s i n t h e e a r l y 1 9 9 0 ’ s w a s t h a n t h e c o s t s o f a b a t e m e n t w o u l d b e f a i r l y h i g h — a r o u n d $ 5 0 0 a t o n . I t w a s a l s o e s t i m a t e d t h a t p h a s e I w o u l d s e e a s i g n i fi c a n t l e v e l o v e r - c o m p l i a n c e a n d t h e b a n k i n g o f a l l o w a n c e s . T h i s w a s d u e t o t h e f a c t t h a t p h a s e I I r e s t r i c t i o n s w e r e t o b e m u c h t i g h t e r a n d t h e p r i c e f o r a l l o w a n c e s w a s e x p e c t e d t o b e m u c h h i g h e r t h a n i n P h a s e I — 1 0 0 % m o r e e x p e n s i v e i n m o s t e s t i m a t e s . A s l o n g a s t h e e x p e c t e d p r i c e f o r a l l o w a n c e s w a s g r e a t e r t h e n t h e a v e r a g e c o s t o f a d d i n g F l u i d i z e d G a s 6 N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e , N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a a , V o l u m e I H : S u p p l y A s s e s s m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 4 , P a g e 5 3 8 . 7 R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s . 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , p a g e 5 5 8 R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s . 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , p a g e 5 5 . 6 1 D e s u l f u r i z a t i o n ( F G D ) o r s w i t c h i n g t o l o w s u l f u r c o a l , i t m a d e s e n s e t o r e d u c e e m i s s i o n s t o fl e e u p a l l o w a n c e f o r s a l e i n t h e m o r e l u c r a t i v e p h a s e 1 1 m a r k e t . T h e r e w e r e , a n d a r e , a r e s e v e r a l r e a s o n s t o e x p e c t s o m e d i s c r e p a n c y b e t w e e n t h e l o n g - r u n p h a s e H p r i c e s a n d p r i c e s w h i c h w e r e e x p e c t e d t o s h o w u p u n d e r p h a s e I . T h e m o s t i m p o r t a n t r e a s o n f o r a d i s c r e p a n c y b e t w e e n t h e t w o p r i c e p r o j e c t i o n s i s t h e f a c t t h e t w o m a r k e t s a r e , i n f a c t , d i f f e r e n t . P h a s e I r u l e s a f f e c t l e s s t h a n 1 / 3 t h e t o t a l n u m b e r o f u n i t s w h i c h w i l l b e a f f e c t e d b y T i t l e I V u n d e r p h a s e I I . I n a d d i t i o n , P h a s e I u n i t s , o n a v e r a g e , a r e d i r t i e r p l a n t s t h a n t h e i r p h a s e H c o u n t e r p a r t s — a s d i s c u s s e d i n m o r e d e t a i l l a t e r i n t h i s p a p e r . A s s u c h t h e y a r e e x p e c t e d t o h a v e m u c h l o w e r c o s t s o f a b a t e m e n t t h a n t h e u n i t s t o b e b r o u g h t i n u n d e r p h a s e 1 1 . 9 I n a d d i t i o n , P h a s e I a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e g e n e r o u s r e l a t i v e t o p h a s e I I a l l o c a t i o n s w h i c h b e g i n i n t h e y e a r 2 0 0 0 . I n 1 9 9 7 , f o r e x a m p l e , t h e 4 1 7 p h a s e I a f f e c t e d b o i l e r u n i t s r e c e i v e d o v e r 6 . 9 m i l l i o n a l l o w a n c e s . I n t h e y e a r 2 0 0 0 , t o t a l a l l o c a t i o n s u n d e r p h a s e H w i l l b e 8 . 9 m i l l i o n a l l o w a n c e s d i v i d e d a m o n g m o r e t h a n 2 , 0 0 0 u n i t s . T h e r e i s , t h e r e f o r e , r e a s o n t o b e l i e v e t h a t t h e r e w i l l b e a d i f f e r e n c e b e t w e e n o b s e r v e d p h a s e I m a r k e t p r i c e s a n d t h e p r i c e s s e e n i n p h a s e H . I t w a s t h i s r e a s o n t h a t i t w a s e x p e c t e d t h a t a c t i v e p h a s e I u n i t s w o u l d , f o r t h e m o s t p a r t , b e p r e p a r i n g f o r p a r t i c i p a t i o n i n t h e P h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t — i n d i c a t i n g t h a t t h e r e s h o u l d b e s o m e e v i d e n c e o f i n t e r - t e m p o r a l p l a n n i n g a m o n g p h a s e I u n i t s . E a r l y m a r k e t a c t i v i t y , h o w e v e r , i n d i c a t e d t h a t i n i t i a l a l l o w a n c e p r i c e a n d a b a t e m e n t c o s t p r o j e c t i o n s f o r t h e P h a s e I m a r k e t m i g h t b e h i g h . E v e n t h e s p o t a u c t i o n t h a t t o o k p l a c e b e f o r e P h a s e I t o o k e f f e c t i n 1 9 9 5 s e e m e d t o i n d i c a t i v e o f t h i s . T w o s p o t a u c t i o n s f o r a l l o w a n c e s h e l d i n 1 9 9 3 , f o r e x a m p l e , i n d i c a t e d t h a t t h e c o s t s o f c o m p l i a n c e 9 T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f b o i l e r s w h i c h a f f e c t t h e c o s t s o f a b a t e m e n t a r e e x p l a i n e d i n g r e a t d e t a i l i n a p p e n d i x G a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r . 6 2 I w e r e l o w e r t h a n a n y o n e h a d o f fi c i a l l y a n t i c i p a t e d . T h e f i r s t a u c t i o n t h a t t o o k p l a c e i n 1 9 9 3 w a s f o r 5 0 , 0 0 0 a l l o w a n c e s e a r m a r k e d f o r u s e i n 1 9 9 5 o r l a t e r . T h e s e c o n d a u c t i o n w a s f o r 1 0 0 , 0 0 0 a l l o w a n c e s e a r m a r k e d f o r u s e i n t h e y e a r 2 0 0 0 o r l a t e r . I n t h e c o u r s e o f t h e a u c t i o n s , ” T h e l o w e s t s u c c e s s f u l b i d p r i c e w a s $ 1 3 1 a n d t h e h i g h e s t w a s $ 4 5 0 . ” 1 0 T h e h i g h e s t p r i c e a c t u a l l y p a i d b y a n i n v e s t o r o w n e d u t i l i t y w a s $ 2 0 1 — w e l l w i t h i n t h e m i d - r a n g e o f t h e p h a s e I I a l l o w a n c e p r o j e c t i o n s m a d e b y t h e l o n g - r u n p h a s e 1 1 m a r k e t s i m u l a t i o n . 1 1 A f u l l 9 8 % o f t h e “ p h a s e I a l l o w a n c e s a u c t i o n e d b y t h e C h i c a g o B o a r d o f T r a d e w e r e s o l d f o r $ 1 3 0 t o $ 2 0 0 p e r t o n . ” 1 2 “ T h e w e i g h t e d - a v e r a g e p r i c e f o r a l l b i d d e r s w a s $ 1 5 6 . 6 3 . ” 1 3 P r i c e s w e r e s l i g h t l y h i g h e r i n p r i v a t e n e g o t i a t i o n , w i t h “ $ 1 8 0 t o $ 2 0 0 p r i c e r a n g e o b s e r v e d f o r a l l o w a n c e s . ” 1 4 T h e s e p r i c e s a r e a l l w e l l w i t h i n t h e m i d - r a n g e p r i c e e s t i m a t e s g e n e r a t e d b y t h i s p a p e r ’ s m a r k e t s i m u l a t i o n m o d e l , b u t l o w e r t h a n e a r l i e r e s t i m a t e s . I n t h e a d v a n c e a u c t i o n o f y e a r 2 0 0 0 a l l o w a n c e s , t h e l o w e s t s u c c e s s f u l b i d w a s $ 1 2 2 d o l l a r s . T h e h i g h e s t u t i l i t y b i d w a s $ 1 7 1 d o l l a r s l s — a g a i n w i t h i n t h e p r i c e e s t i m a t e r a n g e o f t h e s i m u l a t i o n m o d e l . T h e w e i g h t e d a v e r a g e o f t h e u t i l i t y b i d s w a s $ 1 4 6 — a t t h e l o w e r e n d o f t h e a l l o w a n c e p r i c e p r o j e c t i o n s o f t h e s i m u l a t i o n . A s m i g h t b e e x p e c t e d , t h e e x i s t e n c e o f a l l o w a n c e s p r i c e s l o w e r t h a n e a r l i e r e x p e c t a t i o n s w a s a n i n d i c a t i o n t h a t t h e c o s t s o f c o m p l i a n c e m i g h t b e m u c h l o w e r t h a n ‘ 0 N R R I , R e g p l a t o r y " m a t m e n t o f E l e c t r i c U t i l i t y C l e a n A i r A c t C o m p l i a n c e S t r a t e g i e s , C o s t s , a n d E m i s s i o n A l l o c h e , D e c e m b e r 1 9 9 3 , p a g e 2 1 . “ N R R I , R e g u l a t o r y T r e a t n fl r t o f E l e c t r i c U t i l i t y C l e a n A i r A c t C o m p l i a n c e S t r a t e g i e s , C o s t s a n d E m i s s i o n A l l o w a n c e , D e c e m b e r 1 9 9 3 , p a g e 2 2 . 1 2 N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e , N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n , V o l u m e I I I : S u p p l y A s s e s s m e n t s . O c t o b e r 1 9 9 4 , P a g e 5 3 6 . ‘ 3 N R R I , R e g a l a t o r y T r e a t m e n t o f E l e c t r i c U t i l i t y C l e a n A i r A c t C o m p l i a n c e S t r a t e g i e s , C o s t s a n d E m i s s i o n A l l o w a n c e , D e c e m b e r 1 9 9 3 , p a g e 2 2 . 1 4 T i m o t h y N . C a s o n a n d C h a r l e s R . P l o t t , “ E P A ’ S N e w E m i s s i o n s T r a d i n g M e c h a n i s m : A L a b o r a t o r y E v a l u a t i o n , ” J o u r n fi o f E n v i r o n m e n t a l o f E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , p a g e 1 4 5 . 6 3 p r e v i o u s l y a n t i c i p a t e d . S c h m a l e n s e e r e c e n t l y e s t i m a t e d t h a t , a m o n g t h e 2 7 p h a s e I p l a n t s t h a t i n s t a l l e d a n d r a n s c r u b b e r s i n 1 9 9 5 a n d 1 9 9 6 , t h e a v e r a g e c o s t o f s c r u b b i n g t o r e m o v e e m i s s i o n s c o s t a r o u n d $ 2 6 5 a t o n a m o n g c u r r e n t p h a s e I p l a n t s — t h o u g h t h e r e w a s c o n s i d e r a b l e v a r i a t i o n a b o u t t h i s a v e r a g e . 1 6 T h i s a v e r a g e c o s t i s s i g n i fi c a n t l y l o w e r t h a n t h e $ 5 0 0 a t o n e s t i m a t e m a d e o n l y 4 y e a r s p r i o r . I n f a c t t h e s e c o s t s “ a r e a t t h e l o w e r e n d o f t h e r a n g e o f e a r l i e r e s t i m a t e s , w h i c h v a r i e d fl o m $ 1 8 0 t o $ 3 0 7 a t o n . ” 1 7 I n a d d i t i o n , S c h m a l e n s e e f o u n d t h a t t h e s h o r t - r u n m a r g i n a l c o s t o f r u n n i n g e x i s t i n g F G D e q u i p m e n t a v e r a g e s “ r o u g h l y ” a r o u n d $ 6 5 a t o n . 1 8 B o t h o f t h e s e c o s t D i a g r a m s a r e w e l l w i t h i n t h e c o s t e s t i m a t e s m a d e b y t h i s p a p e r ’ s s i m u l a t i o n o f t h e p h a s e H m a r k e t a n d p a r t i c i p a n t s . S c h m a l e n s e e c r e d i t s s o m e o f t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n e a r l i e r a n d c u r r e n t e s t i m a t e s o f t h e c o s t s o f F G D t o “ i n d u c e d i n n o v a t i o n . ” l 9 S u c h i n n o v a t i o n s o v e r e a r l i e r F G D c o s t e s t i m a t e s w e r e u n c o v e r e d i n t h e c o u r s e o f d e v e l o p i n g t h e d a t a b a s e u s e d i n t h i s p a p e r t h r o u g h a n u m b e r o f i n t e r v i e w s w i t h t h e s t a f f a t v a r i o u s p o w e r p l a n t s i n N e w Y o r k S t a t e . A l o n g s i d e t h e s e i n n o v a t i o n s S c m a l e n s s e a l s o n o t e s t h a t t h e r e h a s b e e n “ h i g h e r t h a n e x p e c t e d u t i l i z a t i o n o f s c r u b b e d u n i t s . . . w h i c h r e d u c e s t h e c a p i t a l c o s t s p e r t o n o f s u l f u r 1 5 N R R I , R e g a l a t o r y T r e a t m e n t o f E l e c t r i c U t i l i t y C l e a n A i r A c t C o m p l i a n c e S t r a t e g i e s , C o s t a a n d E m i s s i o n A l l o w a n c e . D e c e m b e r 1 9 9 3 , p a g e 2 3 . 1 6 R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s . 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , p a g e 6 4 . 1 7 R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s . 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 6 4 . 1 8 R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s . 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , p a g e 6 5 . 1 9 R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r a a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s . 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , p a g e 6 5 . 6 4 r e m o v e d . ” 2 O T h a t i s , F G D u n i t s a r e b e i n g r u n a t c a p a c i t y . T h i s i s a r e s u l t a n t i c i p a t e d i n t h i s p a p e r , g i v e n t h e d e c r e a s i n g a v e r a g e c o s t f o u n d i n F G D t e c h n o l o g y , a n d t h e c o n s t a n t m a r g i n a l c o s t s o f o p e r a t i o n o v e r t h e m a j o r i t y o f t h e o p e r a t i n g r a n g e . A s l o n g a s p r i c e s a r e h i g h e r t h a n t h e s h o r t - r u n o p e r a t i n g e x p e n s e s , F G D e q u i p m e n t w i l l b e o p e r a t e d fl a t o u t . A s i n d i c a t e d b y S c m a l e n s e e ’ s r e s u l t s , a n d t h o s e i n t h i s p a p e r , a s l o n g a s p r i c e s a r e g r e a t e r t h a n $ 6 5 t o $ 7 0 i t m a k e s s e n s e t o o p e r a t e F G D a t c a p a c i t y . A n o t h e r r e a s o n f o r t h e d i s c r e p a n c y b e t w e e n p r e d i c t e d p r i c e s , b o t h b y t h e s i m u l a t i o n o f p h a s e H p r e s e n t e d h e r e a n d b y o t h e r s o u r c e s , a n d t h e c u r r e n t p h a s e I a l l o w a n c e p r i c i n g i n v o l v e s t h e i s s u e o f c o a l s w i t c h i n g . C o a l s w i t c h i n g h a s p r o v e n t o b e a n e a s i e r a n d c h e a p e r s h o r t - t e r m o p t i o n t h a n p r e v i o u s l y t h o u g h t . 2 1 T h e c o s t o f r e d u c i n g s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s t h r o u g h c o a l s w i t c h i n g h a s “ a n a v e r a g e c o s t o f $ 1 8 7 p e r t o n . ” 2 2 T h i s i s a fi g u r e e c h o e d , t o t h e p e n n y , b y C o g g i n s a n d S w i n t o n ( 1 9 9 6 ) . ” T h i s c o s t e s t i m a t e i n c l u d e s t h e i n s t a n c e s w h e r e t h e s w i t c h t o l o w s u l f u r c o a l i n c r u r e d z e r o a n d e v e n n e g a t i v e c o s t s t o t h e p l a n t i n q u e s t i o n . L o w e r t h a n e x p e c t e d p r i c e s f o r l o w a n d l o w e r s u l f u r c o a l w a s m a d e p o s s i b l e d u e t o g r e a t l y r e d u c e d t r a n s p o r t a t i o n c o s t s i n t h e w e s t a n d i n c r e a s e d p r o d u c t i v i t y w i t h r e g a r d t o l o w e r s u l f u r c o a l . W h i l e t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s i s l o w e r t h a n e x p e c t e d , t h e y a r e a l s o l o w e r t h a n t h e e s t i m a t e d a n d p r o j e c t e d l o n g - t e r m c o s t s o f a b a t e m e n t a n d c o m p l i a n c e i n t h e i n d u s t r y . 2 ° R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r r a r l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s . 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , p a g e 6 5 . 2 ' T h e l i m i t a t i o n s o f c o a l s w i t c h i n g a s a l o n g t e r m c o m p l i a n c e o p t i o n a r e d i s c u s s e d i n a p p e n d i x H a t t h e o f t h i s d i s s e r t a t i o n . 2 R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , p a g e 6 4 . 6 5 A c c o r d i n g t o C o g g i n s a n d S m i t h ( 1 9 9 6 ) , “ t h e a v e r a g e v a l u e o f a l l o w a n c e s s h o u l d e q u a l a p p r o x i m a t e l y $ 2 9 2 . ” 2 4 C o g g i n s a n d S w i n t o n ( 1 9 9 6 ) m a k e a p o i n t t o e m p h a s i z e t h a t t h i s v a l u e i s s i g n i c a n t l y h i g h e r t h a n c u r r e n t p r i c e s . “ A t c u r r e n t o b s e r v e d p r i c e s , i t a p p e a r s t h a t a l l o w a n c e p u r c h a s e s a r e a n a t t r a c t i v e c o m p l i a n c e a l t e r n a t i v e . . . u t i l i t i e s t h a t h a v e p u r c h a s e d a l l o w a n c e s t o d a t e a p p e a r t o h a v e a c h i e v e d c o n s i d e r a b l e c o m p l i a n c e ” 2 5 s a v i n g s . A n e v a l u a t i o n s h a r e d m a n y i n t h e u t i l i t y i n d u s t r y , w h e r e p r i c e s o f $ 1 5 0 i n t h e m i d 1 9 9 0 s w a s c o n s i d e r e d “ q u i t e a b a r g a i n . ” 2 " T h e 1 9 9 6 p h a s e I m a r k e t p r i c e s a r e a l s o l o w e r t h a n t h e a v e r a g e c o s t o f s c r u b b i n g f o u n d b y S c h m a l e n s e e . I n a d d i t i o n c u r r e n t p h a s e I p r i c e s a r e l o w e r t h a n t h e a v e r a g e c o s t o f r e d u c i n g e m i s s i o n s v i a l o w e r s u l f u r c o a l . T h i s w o u l d s e e m t o i n d i c a t e t h a t c u r r e n t p h a s e I p r i c e s a r e n o t r e p r e s e n t a t i v e o f t h e l o n g - t e r m e q u i l i b r i u m p r i c e f o r a l l o w a n c e s . T h e r e i s s t i l l a q u e s t i o n , i n s o m e e y e s , a s t o w h y t h e p r i c e s d r o p p e d a s l o w a s t h e y d i d d u r i n g p h a s e I , w h e n i t i s a s s u m e d t h a t r a t i o n a l a g e n t s w o u l d b e r e a c t i n g t o l o n g e r - t e r m c o m p l i a n c e c o s t e s t i m a t e s . T h e c e n t r a l r e a s o n f o r t h e u n e x p e c t e d l y l o w p r i c e s o f a l l o w a n c e s d u r i n g p h a s e I i s o n e i d e n t i fi e d b y S c h m a l e n s e e — t h e c u r r e n t l e v e l s o f o v e r s u p p l y o f a l l o w a n c e s a r e e v e n g r e a t e r t h a n a n t i c i p a t e d b y p h a s e 1 a c t i v e u n i t s . T h e r e a s o n f o r t h e u n e x p e c t e d o v e r s u p p l y i n t h e s h o r t - t e r m i s t h e s h o c k o f t h e P o w d e r R i v e r 2 3 J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n , ” T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t fl c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , p a g e 6 0 . 2 4 J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n , ‘ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s , ” J o u m l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , p a g e 6 0 . 2 5 J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n , “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , p a g e 6 0 . 2 6 J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n , “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s , ” J 0 1 m l o f E n v i r o n m e _ n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , p a g e 6 0 . 6 6 B a s i n p r i c e d r o p o n l o n g - t e r m e x p e c t a t i o n s b a s e d o n p r e - m a r k e t p r e d i c t i o n s o f t h e p r i c e s o f a l l o w a n c e s a n d t h e s i z e o f f u t u r e d e m a n d f o r a l l o w a n c e s . T h e e x p e c t a t i o n g o i n g i n t o T i t l e I V w a s t h a t t h e l o n g - t e r m p r i c e f o r a l l o w a n c e s w a s g o i n g t o r a n g e fl o m $ 2 5 0 t o $ 7 0 0 o n t h e o p e n m a r k e t , w i t h p r i c e s i n c r e a s i n g a s t i m e w e n t o n . G i v e n t h e s e e s t i m a t e s , m a n y u t i l i t i e s i n v e s t e d i n l o n g t e r m c o a l c o n t r a c t s f o r l o w e r s u l f u r c o a l a n d i n n e w F G D e q u i p m e n t . U n d e r s u c h e x p e c t a t i o n s i t w o u l d m a k e s e n s e t o d o s o . I n d e e d , S c h m a l e n s e e u n c o v e r e d e v i d e n c e t h a t “ t h e e x p e c t a t i o n o f a l l o w a n c e p r i c e s i n t h e $ 3 0 0 t o $ 4 0 0 r a n g e w e r e ‘ v e r y i m p o r t a n t ’ i n t h e c h o i c e o f s c r u b b i n g ? ” T h e n , a s i n d i c a t e d a b o v e , t h e p r i c e f e l l i n t h e w e s t e r n c o a l m a r k e t . T r a n s p o r t a t i o n c o s t s f e l l a s r a i l l i n e s c o n s o l i d a t e d , b u t m o r e i m p o r t a n t l y t h e r e w e r e g r e a t l a b o r p r o d u c t i v i t y g a i n s i n m a n y o f t h e P o w d e r R i v e r - B a s i n m i n e s . T h i s a l l o w e d d e e p e r p e n e t r a t i o n o f l o w e r s u l f u r c o a l a s a m o n g p h a s e I a n d p h a s e H p l a n t s t h a n p r e v i o u s l y e x p e c t e d . T h e l o n g - t e r m r e s u l t i n t h e p h a s e H m a r k e t w o u l d b e e x p e c t e d t o b e l o w e r c o s t s o f c o m p l i a n c e a n d l o w e r a l l o w a n c e n e e d s f o r u n i t s a b l e t o t a k e g e t a c c e s s t o a n d u s e t h e l o w e r s u l f u r c o a l — i n o t h e r w o r d s , a n d o w n w a r d s h i f t i n t h e l o n g - t e r m d e m a n d f o r a l l o w a n c e s . T h o s e u n i t s , w h i c h h a d m a d e l o n g - t e r m c o n t r a c t s f o r P o w d e r B a s i n l o w - 1 2 8 s u l f u r - c o a a n d / o r i n v e s t e d i n F G D , f o u n d t h e m s e l v e s w i t h m o r e e x c e s s s u p p l y t h a n 2 ’ R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , p a g e 6 5 . 2 8 A s o p p o s e d t o l o w s u l f u r c o a l fl o m o t h e r r e g i o n s , w h i c h h a v e s i g n i fi c a n t l y h i g h e r l e v e l s o f s u l f u r p e r b t u . A s w i l l b e d i s c u s s e d b e l o w , o n l y P o w d e r B a s i n C o a l i s c a p a b l e o f a l l o w i n g c o a l s w i t c h i n g t o b e a v i a b l e l o n g - t e r m c o m p l i a n c e o p t i o n , a n d t h i s i s o n l y a p r a c t i c a l s o l u t i o n i n a h a n d - f u l l o f u n i t s . O t h e r c o a l s w i t c h i n g e f f o r t s o n l y w o r k t o r e d u c e t h e n e e d f o r a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s — t h u s r e d u c i n g t h e 6 7 t h e y o r i g i n a l l y i n t e n d e d d u e t o t h e s h o c k t o t h e l o n g - t e r m d e m a n d f o r a l l o w a n c e s . T h i s d o w n w a r d s h i f t i n d e m a n d p u s h e s b a c k t h e d a t e a t w h i c h i t i s e x p e c t e d t h a t a l l o w a n c e s b a n k e d u n d e r p h a s e I w i l l b e u s e d u p a n d t h e p h a s e H a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s b e c o m e b i n d i n g i n t h e m a r k e t . E a r l i e r e s t i m a t e s h a d t h e b a n k e d s u p p l y o f a l l o w a n c e s b e i n g e x h a u s t e d b e t w e e n 2 0 0 5 a n d 2 0 1 0 . 2 9 S i n c e t h e s h i f t i n c o a l p r i c e s , a n d t h e s u b s e q u e n t r e d u c t i o n i n l o n g - t e r m d e m a n d f o r a l l o w a n c e s , i t i s e x p e c t e d t h a t t h e s u p p l y o f b a n k e d a l l o w a n c e s w i l l o c c u r c l o s e r t o t h e y e a r 2 0 1 0 . 3 0 T h e u n e x p e c t e d s h i f t i n l o n g - t e r m d e m a n d f o r a l l o w a n c e s w o u l d b e e x p e c t e d t o h a v e s o m e d o w n w a r d p r e s s u r e o n a l l o w a n c e p r i c e s i n t h e n e a r t e r m , p a r t i c u l a r l y w i t h i n t h e s h o r t - r u n t i m e p e r i o d s m r o u n d i n g t h e s h o c k . G i v e n t h e t i m e i n v o l v e d a d j u s t i n g F G D p l a n s a n d l o n g - t e r m c o n t r a c t s f o r c o a l , a d j u s t m e n t t o t h e s h o c k fl o m t h e s u p p l y s i d e h a s b e e n s l o w a t f i r s t , b u t t h e r e i s s t r o n g e v i d e n c e t h a t r a p i d a d j u s t m e n t s a r e b e i n g m a d e . T h i s i s s e e n i n t h e f a c t t h a t p r i c e s h a v e n o t o n l y s t a b i l i z e d , b u t t h e y h a v e d r a m a t i c a l l y i n c r e a s e d s i n c e t h e l o w c o a l p r i c e s h o c k w e n t t h r o u g h t h e m a r k e t . P r i c e s s t a r t e d t o r e c o v e r i n F e b r u a r y o f 1 9 9 6 , a f t e r t h e s t e a d y f a l l fl o m e x p e c t a t i o n s i n 1 9 9 3 , t h e t i m e o f t h e fi r s t a u c t i o n . C u r r e n t p r i c e s h a v e s i n c e r i s e n b a c k t o $ 1 7 0 a n d $ 1 8 0 a s o f J u n e 1 9 9 8 — s u f fi c i e n t t o c o v e r l o n g - t e r m a v e r a g e c o s t s o f b o t h c o a l s w i t c h i n g a n d F G D a t m a g n i t u d e o f d e m a n d a t u n i t s w h e r e t h i s a n o p t i o n . T h e e n d r e s u l t i s r e d u c e d l o n g - t e r m d e m a n d f o r a l l o w a n c e s fl o m p l a n t s t h a t h a v e n o t c o n s i d e r e d F G D . 2 9 N R R I , R e g a l a t o r y T r e a t m e n t o f E l e c t r i c U t i l i t y C l e a n A i r A c t C o m p l i a m c e S t r a t e g i e s , C o s t s a n d E m i s s i o n A l l o w a n c e , D e c e m b e r 1 9 9 3 , p a g e 5 3 9 ; E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 ; E P A , 1 9 9 6 C o m p l i a n c e R e p o r t . A c i d R a i n P r o g L a m , O f fi c e o f A i r a n d R a d i a t i o n , J u n e 1 9 9 7 ; a n d “ L o o k i n g b a c k o n S O ; T r a d i n g : W h a t ’ s G o o d f o r t h e E n v i r o n m e n t i s G o o d f o r t h e M a r k e t , ” P u b l i c U t i l i t i e s F o r t n i g l a l y , O c t o b e r 1 9 9 7 . 3 ° E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 Q a a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 ; E P A , O f f i c e o f A i r a n d R a d i a t i o n , 1 3 % C o m p l i a n c e R e p o r t . A c i d R a i n P r o g fi n , J u n e 1 9 9 7 ; a n d ‘ L o o k i n g b a c k o n S O ; T r a d i n g : 6 8 m a n y u n i t s . 3 1 T h e p e a k p r i c e , p r i o r J u n e o f 1 9 9 8 , w a s i n e x c e s s o f $ 2 1 0 — f u r t h e r e v i d e n c e o f a d j u s t m e n t s i n t h e m a r k e t . T h e m o s t r e c e n t p r i c e t r e n d i s s e e n i n D i a g r a m 1 b e l o w . 3 2 A n i n c r e a s e i n p r i c e s w a s t o b e e x p e c t e d g i v e n t h e l o n g - r u n a v e r a g e p r i c e s o f a b a t e m e n t i n t h e m a r k e t , a n d t h e f a c t t h a t a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s w i l l b e c o m e a b i n d i n g c o n s t r a i n t o n t h e i n d u s t r y u n d e r p h a s e H — t h o u g h a t a l a t e r d a t e t h a n p r e v i o u s l y e x p e c t e d . I n a d d i t i o n t o t h e r e b o u n d o f p r i c e s a f t e r a n a d j u s t m e n t o f e x p e c t a t i o n s a m o n g u t i l i t i e s , t h e r e h a v e b e e n i n c r e a s e s i n e m i s s i o n s r a t e s t h a t , i n S c m a l e n s e e ’ s w o r d , “ c a n b e i n t e r p r e t e d a s m o v e m e n t t o w a r d s a n e f f i c i e n t e q u i l i b r i u m t i m e - p a t h o f e m i s s i o n s ? ” W h i l e e m i s s i o n s h a v e i n c r e a s e d , a n d p r i c e s h a v e r e b o u n d e d , b a n k i n g c o n t i n u e s i n t h e e x p e c t a t i o n o f e v e n h i g h e r p r i c e s i n t h e f u t u r e . T h e S t a t e o f N e w Y o r k , f o r e x a m p l e , i s s t i l l s u g g e s t i n g t h a t “ a n a l l o w a n c e p r i c e o f $ 4 5 0 p e r t o n ( b e ) r e c o m m e n d e d f o r e n e r g y p l a n n i n g p m p o s e s d u r i n g t h e e a r l y y e a r s o f P h a s e H . ” 3 4 I n f a c t a l l o w a n c e p r i c e s a r e w e l l w i t h i n o r i g i n a l t r e n d - l i n e p r o j e c t i o n s a g a i n r e g a r d i n g l o n g - t e r m a l l o w a n c e p r i c e s , a s s u m i n g i n t e r e s t r a t e s o f 5 t o 1 0 p e r c e n t . P r i c e s s i n c e A u g u s t o f 1 9 9 4 ( t h e o p e n i n g b i d s ) a r e g i v e n i n D i a g r a m 2 . 1 b e l o w , a l o n g w i t h a 5 % a n d a 1 0 % i n t e r e s t t r e n d l i n e . N o t e t h e q u i c k r e b o u n d a f t e r t h e P o w d e r B a s i n C o a l p r i c e s h o c k . W h a t ’ s G o o d f o r t h e E n v i r o n m e n t i s G o o d f o r t h e M a r k e t , ” P u b l i c U t i l i t i e s F o r t n i g l fl y , O c t o b e r 1 9 9 7 . 3 1 A s S c m a l e n s e e p o i n t s o u t , a v e r a g e F G D c o s t s v a r y c o n s i d e r a b l y a r o u n d h i s a v e r a g e o f $ 2 6 5 , w i t h m a n y u n i t s w i t h c o s t s m u c h l o w e r t h a n t h i s . T h i s i s t r u e o f m a n y u n i t s t h a t h a v e n o t i n s t a l l e d F G D , a s i n d i c a t e d i n t h e s i m u l a t i o n i n t h i s p a p e r . 3 2 D i a g r a m 1 i n d i c a t e d t h e m o n t h l y a v e r a g e p r i c e o f a c u r r e n t v i n t a g e y e a r a l l o w a n c e , a s r e p o r t e d b y t w o b r o k e r a g e fi r m s a n d F i e l d s t o n P u b l i c a t i o n s ' m a r k e t s u r v e y . 3 3 S c m a l e n s e e ( e t a 1 ) ( S e p t e m b e r 1 9 9 8 , p a g e 6 6 . ) 3 4 N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n . V o l u m e 1 1 1 : S u p p l y A s s e s s m e n t s . p a g e 5 3 9 . 6 9 r c n a w o l l A d n a s r a l l o D A l l o w a n c e P r i c e s 2 5 0 1 A , 0 , W A V A Y f + A v g o f P o s t e d P n fl + T r e n d L i n e , . 0 5 + T r e n d L i n e , . 1 0 0 I I I I I r I Y I I I I I I l I I I I I I I I I D i a g r a m 2 . ] : A l l o w a n c e P r i c e s o v e r T i m e T h e s t r e n g t h o f t h e m a r k e t i s t h a t i t a l l o w s a d a p t a b i l i t y t o c h a n g i n g d e v e l o p m e n t s . T h e u n e x p e c t e d l y l o w p r i c e o f p o w d e r b a s i n c o a l w a s a s h o c k t o p r i c e e x p e c t a t i o n s a n d t o l o n g - t e r m d e m a n d e x p e c t a t i o n s i n t h e a l l o w a n c e m a r k e t . A s i n a n y m a r k e t , a s h o c k i n a m a r k e t r e q u i r e s a n a d j u s t m e n t p e r i o d a s e x p e c t a t i o n s a r e r e e v a l u a t e d a n d s u p p l y a n d d e m a n d b r i n g t h e m s e l v e s b a c k i n t o l o n g - t e r m e q u i l i b r i u m . G i v e n t h e a p p a r e n t e f fi c i e n c y o f t h e m a r k e t , ” i t i s e x p e c t e d t h a t l o n g - t e r m s u p p l y a n d d e m a n d i n t h e m a r k e t w o u l d a d j u s t t o a n y s h o c k s i n t i m e . T h i s s e e m s t o b e t h e c a s e h e r e . P r i c e s , a n d t h e e x p e c t a t i o n s o f p r i c e s , h a v e r e b o u n d e d q u i c k l y . 3 5 P a u l L . J o s k o w , R i c h a r d S c h m a l e n s e e , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ T h e M a r k e t f o r S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s , ” T h e A m e r i c a n E c o n o m i c R e v i e w , V o l . 8 8 , N O . 4 , S e p t e m b e r 1 9 9 8 . P a g e s 6 6 9 - 6 8 5 . 7 0 V I . E x p e c t a t i o n s o f L o n g T e r m A l l o w a n c e P r i c e s : L o n g T e r m D e m a n d a n d S u p p l y o f A l l o w a n c e s W h i l e t h e r e i s n o d e n y i n g t h e f a c t t h a t t h e l o w p r i c e o f P o w d e r B a s i n C o a l s e n t a s h o c k t h r o u g h t h e a l l o w a n c e m a r k e t , t h e m a r k e t a p p e a r s t o b e r e c o v e r i n g q u i c k l y t o w a r d s a l o n g - t e r m t r e n d - l i n e r e g a r d i n g a l l o w a n c e p r i c e s . T h e g e n e r a l i m p a c t o f t h e l o w p r i c e o f P o w d e r B a s i n C o a l s h o u l d t a k e t h e f o r m o f a s l i g h t d e c r e a s e i n l o n g - r u n a l l o w a n c e d e m a n d . T h i s w o u l d i n d i c a t e a l o w e r l o n g - r u n e q u i l i b r i u m p r i c e o f a l l o w a n c e s , b u t n o t t h e e l i m i n a t i o n o f t h e n e e d f o r a m a r k e t — n o r f o r t h e n e e d f o r F G D . T h e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s w i l l s t i l l b e c o m e b i n d i n g u n d e r p h a s e I I r e q u i r e m e n t , b u t t h e y e a r t h a t t h i s h a p p e n s h a s b e e n m o v e d b a c k . T h i s s i m p l e f a c t i s i n d i c a t e d i n D i a g r a m 2 t h r o u g h 4 b e l o w . B o t h d i a g r a m s s h o w t h a t c o a l c o n s u m p t i o n , o f b o t h l o w e r a n d h i g h s u l f u r v a r i e t i e s , i s i n c r e a s i n g a n n u a l l y . C o a l u s e i s i n c r e a s i n g r e l a t i v e t o 1 9 8 6 l e v e l s w h e n S O ; e m i s s i o n e x c e e d e d 1 6 . 8 m i l l i o n t o n s . G i v e n t h a t P h a s e H r e q u i r e s a m a x i m u m S O ; p r o d u c t i o n o f 8 . 9 m i l l i o n t o n s , t h e c o n t i n u e d a n d g r o w m g u s e o f c o a l g u a r a n t e e s t h a t P h a s e I I w i l l b e c o m e b i n d i n g i n t h e n e a r f u t u r e a n d t h a t F G D w i l l b e n e e d e d f o r t h e i n d u s t r y t o a c h i e v e c o m p l i a n c e . U n d e r t h e s e e x p e c t a t i o n s , t h e p r i c e s f o r a l l o w a n c e s w o u l d b e e x p e c t e d t o i n c r e a s e fl o m t h e a v e r a g e l o w o f a r o u n d $ 1 0 0 f o u n d w h i l e t h e m a r k e t w a s s t i l l a d j u s t i n g a t t h e e n d o f 1 9 9 5 . A s t h e e v i d e n c e h a s i n d i c a t e d , t h e m a r k e t h a s a c c o u n t e d f o r t h e p e n e t r a t i o n o f P o w d e r B a s i n c o a l , a n d p r i c e s a r e a g a i n i n c r e a s i n g t o w a r d s l o n g - r u n c o m p l i a n c e c o s t s . I n t h e l o n g r u n , p r i c e s w o u l d h a v e t o i n c r e a s e r e l a t i v e t o t h e u n p r e c e d e n t e d l o w o f $ 1 0 0 , g i v e n t h e l o n g - t e r m c o s t s o f c o m p l i a n c e e v i d e n c e d i n t h e m a r k e t . T h i s i s s e e n i n t h e f a c t 7 1 t h a t p r i c e s h a v e m a d e a d r a m a t i c r e c o v e r y t o w a r d s l o n g - t e r m c o s t — j u m p i n g a s h i g h a s $ 2 1 0 o v e r t h e l a s t s i x m o n t h s . T h e q u i c k r e b o u n d i n a l l o w a n c e p r i c e s w a s n o t u n a n t i c i p a t e d . T h e c o s t o f r e d u c i n g e m i s s i o n s v i a c o a l s w i t c h i n g h a s a n a v e r a g e c o s t o f $ 1 8 0 a t o n . 3 6 T h e c o s t o f n e w F G D c a n ( a n d d o e s ) r u n b e l o w $ 1 5 0 a t o n — b u t t h e c r u r e n t i n d u s t r y a v e r a g e s o f a r h a s b e e n a r o u n d $ 2 5 0 . I n a d d i t i o n , C o g g i n s a n d S w i n t o n ( 1 9 9 6 ) h a v e e s t i m a t e d t h e s h a d o w p r i c e o f c o m p l i a n c e u n d e r p h a s e I r e s t r i c t i o n s i s a r o u n d $ 2 2 9 a t o n — a “ n u m b e r c o m m e n s u r a t e w i t h o t h e r r e c e n t e s t i m a t e s o f t h e m a r g i n a l c o s t o f a b a t e m e n t f o r c o a l p l a n t s i n t h e M i d w e s t r e g i o n ” . 3 ' 7 U n d e r P h a s e H , C o g g i n s a n d S w i n t o n ( 1 9 9 6 ) “ e x p e c t t h a t s h a d o w p r i c e s w i l l b e d r i v e n u p ” fl o m t h e r e t o “ a t l e a s t $ 3 5 0 ” . 3 8 A s i n d i c a t e d b y C o g g i n s a n d S w i n t o n , a n d e a r l i e r c o m m e n t s , t h e r e i s r e a s o n t o b e l i e v e t h a t p h a s e H p l a n t s , b e i n g c l e a n e r o n a v e r a g e , w i l l h a v e c o m p l i a n c e c o s t s h i g h e r t h a n t h i s . T h u s , a n e x p e c t a t i o n o f h i g h e r p r i c e s i n t h e l o n g - t e r m a p p e a r s t o b e a s o u n d e x p e c t a t i o n . T h e r e a s o n t h a t l o w e r t h a n e x p e c t e d p r i c e s o f c o a l h a v e n o t h a d a d e e p e r i m p a c t o n t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i s t h e f a c t t h a t c o a l s w i t c h i n g a l o n e w i l l n o t a l l o w u n i t s t o m e e t c o m p l i a n c e i n p h a s e I I . T h e r e w i l l b e a n e e d f o r F G D , a s u n d e r p r e v i o u s e x p e c t a t i o n s . T h e r e a s o n i s s i m p l e . C o a l s w i t c h i n g , a s a n i n d u s t r y - w i d e c o m p l i a n c e s t r a t e g y , w i l l n o t b e s u f fi c i e n t t o s a t i s f y t h e s t r i c t e r P h a s e I I r u l e s w h i c h t a k e e f f e c t i n 3 6 I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t r e d u c i n g e m i s s i o n s v i a c o a l s w i t c h i n g i s n o t s y n o n y m o u s w i t h m e e t i n g P h a s e H c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s . A m o n g c u r r e n t p h a s e I u n i t s , t h e u s e o f l o w s u l f u r a n d l o w e r s u l f u r c o a l ( n o n - P o w d e r R i v e r B a s i n c o a l ) h a s m e t P h a s e H c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s i n o n l y 1 3 % o f t h e u n i t s . C o a l s w i t c h i n g i s n o t a l o n g - t e r m c o m p l i a n c e o p t i o n f o r t h e i n d u s t r y , a s e x p l a i n e d i n t h e t e x t . 3 7 J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n , “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s , ” J o u m fl o f E n v i r o n m e n t a fl i c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , P a g e 7 0 . 7 2 2 0 0 0 . O n l y F G D a l l o w s s u f fi c i e n t r e d u c t i o n s t o m e e t p h a s e H s t a n d a r d s i n t h e l o n g r u n a n d o n l y F G D w i l l a l l o w c o n t i n u e d g r t h i n f o s s i l f u e l u s e a s a m e a n s o f g e n e r a t i n g e l e c t r i c i t y — s e e D i a g r a m 2 b e l o w . 3 9 S c h m a l e n s e e d e t e r m i n e d t h a t 5 5 % o f e m i s s i o n r e d u c t i o n s fl o m 1 9 9 3 t o 1 9 9 5 a n d 1 9 9 6 w e r e a t t r i b u t a b l e t o f u e l s w i t c h i n g — i n c l u d i n g t h e u s e o f l o w e r s u l f u r c o a l . 4 ° 4 1 H o w e v e r , o n l y 1 3 p e r c e n t o f t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n a c t u a l a n d c o u n t e r f a c t u a l e m i s s i o n s a t P h a s e I u n i t s w e r e d u e t o t r u e l o w s u l f u r c o a l ( fl o m t h e P o w d e r R i v e r B a s i n , f o r e x a m p l e ) . 4 2 T h e r e s t o f t h e f u e l s w i t c h i n g w a s t o l o w e r s u l f u r c o a l s fl o m e a s t e r n o r m i d - w e s t e r n m i n e s o r t o o t h e r f u e l s s u c h a s n a t u r a l g a s . 4 3 H o w e v e r , o f t h e m a n d a t e d a n d v o l u n t a r y p h a s e I u n i t s w h i c h h a d e m i s s i o n r a t e s i n e x c e s s o f 1 . 2 l b s p e r m m b t u 4 4 i n 1 9 8 5 , o n l y 1 3 % r e d u c e d e m i s s i o n r a t e s v i a c o a l s w i t c h i n g a l o n e t o a l e v e l s u f fi c i e n t t o 4 5 4 6 g u a r a n t e e c o m p l i a n c e u n d e r P h a s e 1 1 r u l e s . R e d u c t i o n s u s i n g l o w e r s u l f u r c o a l — t h a t 3 8 J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n , “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s fl d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , P a g e 7 0 . 3 9 N e w p o w e r p l a n t s ( b u i l t a f t e r 1 9 9 0 ) a r e n o t g r a n t e d a l l o w a n c e s . A n y a l l o w a n c e s n e e d e d t o c o v e r e m i s s i o n s m u s t b e p u r c h a s e d fl o m t h e m a r k e t . I n a n y e v e n t , N e w p o w e r l a n t s f a c e s t r i c t e r s t a n d a r d s u n d e r c o d e s p r e - d a t i n g t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t . 0 S c h m a l e n s e e , R i c h a r d , P a u l L . J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y ; “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n T r a d i n g ” , J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s g a c t i v e s , 1 2 , N o . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 5 4 . 4 ' I n 1 9 9 7 r o u g h l y 8 0 % o f t h e p h a s e I a f f e c t e d u n i t s ( i n c l u d i n g s u b s t i t u t i o n u n i t s ) t o t a l e m i s s i o n r e d u c t i o n s a r e a t t r i b u t a b l e t o r e d u c i n g t h e r a t e o f e m i s s i o n p e r m m b t u fl o m 1 9 8 5 l e v e l s — t h a t i s d u e t o c o a l s w i t c h i n g a n d s c r u b b i n g . T h e o t h e r 2 0 % o f r e d u c t i o n s c a n b e t r a c e d t o r e d u c e d u t i l i z a t i o n o f t h e b o i l e r s i n q u e s t i o n r e l a t i v e t o 1 9 8 5 u t i l i z a t i o n r a t e s . 4 2 S c h m a l e n s e e , R i c h a r d , P a u l L . J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y ; “ A n i n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n T r a d i n g ” , J o u r m r l f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s . 1 2 , N o . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 5 9 . 4 3 S c h m a l e n s e e , R i c h a r d , P a u l L . J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y ; “ A n i n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n T r a d i n g ” , J o u r n a l f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , 1 2 , N o . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 5 9 . 4 4 1 . 2 p o u n d s o f 5 0 2 p e r m m b t u b u r n e d i n 1 9 8 5 i s t h e b a s i c e m i s s i o n r u l e u n d e r T i t l e I V . 4 5 D a t a fl o m E P A ’ s c o m p l i a n c e r e p o r t s f o r 1 9 9 5 , 1 9 9 6 , a n d 1 9 9 7 . 7 3 1 1 . 5 0 0 ‘ H i s t o r y P r o j e c t i o n s , 0 0 0 7 5 5 0 0 0 — - _ / / E I C C I I / J I C I I Y r - I / . L " i s , P o w d e r B a s i n C o a l — w i l l n o t , a n d a r e n o t , s u f fi c i e n t t o m e e t p h a s e I I r e q u i r e m e n t s . T h e 8 7 % o f p h a s e 1 p l a n t s n o t u s i n g P o w d e r B a s i n C o a l w i l l h a v e t o e i t h e r fi n d a c c e s s t o e v e n l o w e r s u l f u r c o a l m i x t u r e s o r m a k e t h e m o v e t o F G D . A r e a l i z a t i o n e c h o e d b y C o g g i n s a n d S w i n t o n ( 1 9 9 6 ) w h e n t h e y n o t e t h a t “ t h e p l a n t s i n ( t h e i r ) s a m p l e ( w h i c h h a v e b e e n u s i n g l o w e r s u l f u r c o a l t o a c h i e v e p h a s e I c o m p l i a n c e ) w i l l n e e d t o r e d u c e t h e i r e m i s s i o n s s t i l l f t u t h e r . ” 4 7 r - 1 1 . 2 5 0 - T o t a l 2 5 0 - M — — — O t h e r I 9 7 0 I 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0 2 0 1 0 2 0 2 0 D i a g r a m 2 . 2 : T o t a l C o n s u m p t i o n o f C o a l b y U s e . 4 8 T h e p r o s p e c t o f u s i n g e v e n l o w e r s u l f u r m i x t u r e s o f c o a l a t p l a n t s a s a n a b a t e m e n t o p t i o n “ d e p e n d s i n m a n y w a y s u p o n t h e p r o p e r t i e s o f e a c h b o i l e r a n d o n t h e v a r i o u s 4 6 A s s u m i n g u t i l i z a t i o n r a t e s ( m m b t u a n n u a l b u r n t o t a l s ) c o n s i s t e n t w i t h l e v e l s e v i d e n c e d fl o m 1 9 8 5 t o 1 9 9 0 g e n e r a t i o n l e v e l s . 4 7 “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s ” , J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n . J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , P a g e 7 0 , 1 9 9 6 . 4 8 D O B . A n n u a l E n e r g y O u t l o o k l 9 9 8 — M a r k e t T r e n d s — C o g [ O n l i n e ] A v a i l a b l e h t t p : / / w w w / e i a . d o e g o v / o i a f / a e o 9 8 / fi g l 0 2 . 1 1 t m l , J a n u a r y , F e b r u a r y 1 9 9 9 . 7 4 p r o p e r t i e s o f d i f f e r e n t c o a l s . ” 4 9 B u t , t h e r e i s a n e x p e c t e d l i m i t t o c o a l b l e n d i n g a n d s w i t c h i n g a s a c o m p l i a n c e o p t i o n b a s e d o n b o t h c o s t s , p a r t i c u l a r l y i n a r e a s m o r e d i s t a n t fl o m P o w d e r B a s i n , 5 0 a n d t e c h n i c a l c o n s i d e r a t i o n s . T e c h n i c a l c o n s i d e r a t i o n s a n d e n g i n e e r i n g c o s t s o f c o a l s w i t c h i n g g o b e y o n d p r i c e p e r B t u d i f f e r e n t i a l s . “ F u e l s w i t c h i n g c a n e n t a i l a l o s s o f b o t h n e t g e n e r a t i n g c a p a b i l i t y a n d g e n e r a t i n g e f f i c i e n c y a s w e l l . ” 5 1 “ I n p r a c t i c a l e f f e c t , f u e l s w i t c h i n g ( t o l o w s u l f u r c o a l ) r e s u l t s i n t h e e f f e c t i v e d o w n s i z i n g o f t h e a f f e c t e d u n i t . . . i n s o m e i n s t a n c e s b y 1 0 - 1 5 % . ” 5 2 I n a d d i t i o n , t h e u s e o f w e s t e r n c o a l a l s o c a u s e s h e a t - r a t e d e t e r i o r a t i o n : “ S i n c e p a r t o f t h e h e a t c o n t e n t o f w e s t e r n c o a l a c t s t o d r i v e o f f m o i s t u r e r a t h e r t h a n t o p r o d u c e e l e c t r i c i t y , b o i l e r s u s i n g h i g h m o i s t u r e ( w e s t e r n ) c o a l w i l l s u f f e r h e a t r a t e d e t e r i o r a t i o n ? ” 3 T h e l i m i t e d i m p l e m e n t a t i o n o f l o w s u l f u r c o a l u s r e fl e c t e d i n c u r r e n t p r o j e c t i o n s o n c o a l u s e . “ P r e s e n t l y , n e i t h e r N e w Y o r k , P e n n s y l v a n i a , n o r I n d i a n a c o a l - fi r e d u n i t s 4 9 J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n , “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , P a g e 6 7 . 5 ° S e e J o s e p h D a u b e n m i r e a n d P e t e r K a k e l a , “ G r e a t L a k e s S h i p p i n g a n d C l e a n A i r : I n t e r a c t i o n s , ” I m p a c t A s s e s s m e n t . V o l u m e 1 5 , N o . 3 , S e p t e m b e r 1 9 9 7 ; J o s e p h D a u b e n m i r e a n d P e t e r K a k e l a , “ C l e a n A i r C o m p l i a n c e S t r a i n s G r e a t L a k e s S h i p C a p a c i t y ” , w o r k i n g p a p e r , O h i o S t a t e U n i v e r s i t y a n d M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , A p r i l 1 6 , 1 9 9 7 . 5 1 J e f f r e y P . W h i t e , A s s i s t a n t G e n e r a l C o u n s e l , “ I m p a c t o f C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s o n t h e E l e c t r i c I n d u s t r y , T h e U t i l i t y P e r s p e c t i v e , ” A m e r i c a n E l e c t r i c P o w e r S e r v i c e C o r p o r a t i o n ; C o l u m b u s , O h i o ; W a s h i n g t o n , D C ; F e b r u a r y 2 1 , 1 9 9 1 , A d d e n d u m V , p a g e 8 . 5 2 J e f f r e y P . W h i t e , A s s i s t a n t G e n e r a l C o u n s e l , “ I m p a c t o f C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s o n t h e E l e c t r i c I n d u s t r y , T h e U t i l i t y P e r s p e c t i v e , ” A m e r i c a n E l e c t r i c P o w e r S e r v i c e C o r p o r a t i o n ; C o l u m b u s , O h i o ; W a s h i n g t o n , D C ; F e b r u a r y 2 1 , 1 9 9 1 , A d d e n d u m V , p a g e 8 . 5 3 J e f fl e y P . W h i t e , A s s i s t a n t G e n e r a l C o u n s e l , “ I m p a c t o f C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s o n t h e E l e c t r i c I n d u s t r y , T h e U t i l i t y P e r s p e c t i v e , ” A m e r i c a n E l e c t r i c P o w e r S e r v i c e C o r p o r a t i o n ; C o l u m b u s , O h i o ; W a s h i n g t o n , D C ; F e b r u a r y 2 1 , 1 9 9 1 , A d d e n d u m V , p a g e 9 . 7 5 d o w n a s t h e ‘ m d u s t r y d e r e g u l a t e s . ” 5 6 t r h a v e p l a n s t o u s e W e s t e r n c o a l ( a l l h i g h s u l f u r b u r n i n g s t a t e s ) ? 5 4 O h i o , a s t a t e w i t h a g r e a t n u m b e r o f h e a v y S O ; p r o d u c i n g u n i t s , h a s “ j u s t b e g u n t o r e c e i v e a m o d e s t a m o u n t ( o f w e s t e r n c o a l ) ? ” I n d i c a t i o n s a r e t h a t h i g h s u l f u r c o a l c o n s u m p t i o n w i l l a t l e a s t h o l d s t e a d y o v e r t h e n e x t d e c a d e . A s s e e n i n D i a g r a m 2 a b o v e , c o a l u s e a s a m e a n s o f g e n e r a t i n g e l e c t r i c i t y h a s b e e n o n a s t e a d y i n c r e a s e f o r t h e l a s t s e v e r a l d e c a d e s . M o r e i m p o r t a n t l y , t h i s t r e n d i s e x p e c t e d t o c o n t i n u e a t a s t e a d y r a t e w e l l i n t o t h e n e x t c e n t u r y . f ‘ C o a l w i l l c o n t i n u e i n i m p o r t a n c e d u e t o t h e f a c t t h a t ‘ fi r t i l i t i e s r e g a r d c o a l p l a n t s a s t h e i r c r o w n j e w e l s . . . a s t h e c h e a p e s t , m o s t r e l i a b l e s o u r c e o f e l e c t r i c i t y , t h e s e p l a n t s , w h i c h n o w o f t e n r u n f a r b e l o w c a p a c i t y , a r e e x p e c t e d t o p l a y a s i z a b l e r o l e i n b r i n g i n g r a t e s S i n c e a l l c o a l c o n t a i n s s o m e s u l f u r , t h e c o n t i n u e d g r t h o f c o a l u s e g u a r a n t e e s t h a t e v e n w i t h t h e u s e o f w e s t e r n c o a l , t h e u t i l i t y i n d u s t r y w i l l e x c e e d t h e P h a s e H t o t a l a n n u a l a l l o w a n c e c a p . T h i s f a c t i s m o r e r e a d a b l y a p p a r e n t w h e n l o o k i n g t h e p r e s e n t a n d p r o j e c t e d c o m p o s i t i o n o f t o t a l c o a l c o n s u m p t i o n o v e r t h e s a m e t i m e fl a m e , a s s h o w n i n D i a g r a m 3 b e l o w . 5 4 “ C l e a n A i r C o m p l i a n c e S t r a i n s G r e a t L a k e s S h i p C a p a c i t y ” . J o s e p h D a u b e n m i r e a n d P e t e r K a k e l a . O h i o S t a t e a n d M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , r e s p e c t i v e l y . A p r i l 1 6 , 1 9 9 7 . P a g e 7 . 5 5 “ C l e a n A i r C o m p l i a n c e S t r a i n s G r e a t L a k e s S h i p C a p a c i t y ” . J o s e p h D a u b e n m i r e a n d P e t e r K a k e l a . O h i o S t a t e a n d M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , r e s p e c t i v e l y . A p r i l 1 6 , 1 9 9 7 . P a g e 7 . 5 6 “ C o a l M a y B e c o m e a B e t t e r C h o i c e ” , b y A g i s S a l p u k a s . T h e N e w Y o fl r T i m e s , B u s i n e s s D a y , F r i d a y , J a n u a r y 2 , 1 9 9 8 . P a g e C 1 . 7 6 1 , 5 0 0 - H i s t o r y P r o j e c t i o n s T o t a l 1 , 2 5 0 - / 7 5 0 - W e s t e r n 7 d : f ” : E a s t e r n 5 0 0 - I 9 7 0 I 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0 2 0 1 0 2 0 2 0 D i a g r a m 2 . 3 : T o t a l C o n s u m p t i o n o f C o a l b y S o u r c e ( T y p e f ’ 7 D i a g r a m 2 . 3 s h o w s t h e t r e n d l i n e o f t h e c h a n g e i n t o t a l c o m p o s i t i o n o f c o a l c o n s u m p t i o n i n t e r m s o f w e s t e r n a n d e a s t e r n c o a l . A s c a n b e s e e n , w e s t e r n c o a l u s e h a s b e e n i n c r e a s i n g s i n c e t h e 1 9 7 0 ( w i t h t h e p a s s a g e o f t h e fi r s t C l e a n A i r A c t ) . E a s t e r n c o a l h a s b e e n i n c r e a s i n g a s w e l l , b u t a t a m u c h s l o w e r r a t e . E v e n i f E a s t e r n c o a l c o n s u m p t i o n p l a t e a u s c o m p l e t e l y i n t h e n e x t c e n t u r y , F G D w i l l b e r e q u i r e d t o r e d u c e e m i s s i o n s t o w i t h i n c o m p l i a n c e w i t h P h a s e I I o f T i t l e I V . A t c u r r e n t c o n s u m p t i o n l e v e l s o f b o t h c o a l t y p e s , a n d w i t h o u t t h e u s e o f F G D , t h e i n d u s t r y w i l l n o t m e e t P h a s e H r e q u i r e m e n t s . A t 1 9 8 6 l e v e l s o f c o a l c o n s u m p t i o n ( s e e n a b o v e ) , e m i s s i o n s e x c e e d e d 1 5 m i l l i o n t o n s a y e a r — a l m o s t t w i c e t h e l e v e l a l l o w e d u n d e r p h a s e H r e s t r i c t i o n s . P r o j e c t i o n s i n d i c a t e m u c h h i g h e r t o t a l c o a l u s a g e b y 2 0 1 0 — w i t h n o d e c l i n e i n h i g h s u l f u r c o a l u s e i n t h e f o r e s e e a b l e f u t u r e . E v e n w h e n h o l d i n g e a s t e r n c o a l c o n s u m p t i o n c o n s t a n t , e m i s s i o n s w i l l c o n t i n u e t o i n c r e a s e a s t o t a l c o a l c o n s u m p t i o n i n c r e a s e s — t h u s t h e p r o b l e m o f m a t c h i n g 5 7 D O E . A n n u a l E n e r g y O u t l o o k 1 9 9 8 — M a r k e t T r e n d s — C o a l . [ O n l i n e ] A v a i l a b l e h t t p : / / w w w / e i a d o e . g o v / o i a f / a e 0 9 8 / fi g 9 5 . h t m l , J a n u a r y , F e b r u a r y 1 9 9 9 . 7 7 F - l s J ’ t o t a l e m i s s i o n s w i t h t o t a l a l l o w a n c e s o n l y g r o w s w i t h t i m e u n d e r c o a l s w i t c h i n g . T h i s p r o b l e m i s c o m p o u n d e d b y t h e f a c t t h a t h i g h s u l f u r c o a l c o n s u m p t i o n l e v e l s a r e a c t u a l l y e x p e c t e d t o r i s e w i t h t i m e . D i a g r a m 2 . 4 s h o w s t h e a c t u a l a n d p r o j e c t e d b r e a k d o w n o f c o a l c o n s u m p t i o n a s h i g h s u l f u r , m e d i u m s u l f u r ( l o w e r s u l f u r e a s t e r n c o a l ) , a n d l o w s u l f u r ( w e s t e r n c o a l ) f o r t h e y e a r s 1 9 9 6 , 2 0 0 0 , a n d 2 0 2 0 . T h e D i a g r a m i n d i c a t e s a g r o w t h o f n o t o n l y l o w s u l f u r c o a l , b u t o f t h e h i g h e r s u l f u r g r a d e s a s w e l l . ‘ 8 8 0 0 ' L o w S u l fi r r M e d i u m s u m : 6 0 0 - — H i g h S u l f u r . 4 0 0 - 2 0 0 - 1 9 9 6 2 0 0 0 2 0 2 0 D i a g r a m 2 . 4 : C o m p o s i t i o n o f C o a l C o n s u m p t i o n 5 9 C o a l s w i t c h i n g , t h o u g h w i d e s p r e a d a m o n g P h a s e I u n i t s s o f a r , h a s p r o v e n t o b e o f l i t t l e u s e i n p r e p a r i n g f o r t h e l o n g - t e r m c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s o f P h a s e H . A n d i t w i l l p r o v e t o b e i n a d e q u a t e a s a n i n d u s t r y - w i d e p h a s e H c o m p l i a n c e s t r a t e g y . ’ 8 I n t h e e n d , t h e i n c r e a s e i n c o n s u m p t i o n o f h i g h s u l f u r c o a l m a y o c c u r d u e t o t h e f a c t t h a t a h i g h s u l f u r c o n t e n t i s a s s o c i a t e d w i t h l o w e r a v e r a g e a n d m a r g i n a l c o s t s o f e m i s s i o n r e m o v a l u n d e r F G D s y s t e m s — a s w i l l e x p l a i n e d i n t h e n e x t s e c t i o n o f t h e p a p e r . 5 9 D O E . A n n u a l E n e r g y O u t l o o k l 9 9 8 — M a r k e t T r e n d s — C o a L [ O n l i n e ] A v a i l a b l e h t t p : / / w w w / e i a . d o e . g o v / o i a f / a e o 9 8 / fi g 1 0 5 . h t m l , J a n u a r y , F e b r u a r y 1 9 9 9 . 7 8 F G D , o n t h e o t h e r h a n d , i s t h e e f f e c t i v e l o n g t e r m s t r a t e g y i n t e r m s o f a m e a n s o f m e e t i n g a n d e x c e e d i n g P h a s e H r e q u i r e m e n t s . G i v e n c o n t i n u e d g r t h i n c o a l c o n s u m p t i o n a s a m e a n s o f g e n e r a t i n g e l e c t r i c i t y , e x c e e d i n g r e q u i r e m e n t s w i l l b e a n e c e s s i t y t o fl e e u p a l l o w a n c e s f o r n e w u n i t s a n d g r e a t e r g e n e r a t i o n a t o l d e r u n i t s . W h i l e S c h m a l e n s e e f o u n d t h a t f u e l s w i t c h i n g o f s o m e s o r t w a s r e s p o n s i b l e f o r a s i g n i fi c a n t d e c r e a s e i n e m i s s i o n s fl o m 1 9 9 3 t o 1 9 9 5 a n d 1 9 9 6 , i n t e r m s o f e f f e c t i v e n e s s o n a p e r u n i t s c a l e , c o a l s w i t c h i n g h a s h a d a l i m i t e d i m p a c t r e l a t i v e t o t h e u s e o f s c r u b b e r s . S c h m a l e n s e e f o u n d t h a t t h e “ 2 7 ‘ t a b l e A ’ u n i t s t h a t b e g a n o p e r a t i n g s c r u b b e r s i n 1 9 9 5 o r 1 9 9 6 a c c o u n t e d f o r a b o u t 4 5 p e r c e n t o f t h e t o t a l r e d u c t i o n i n e m i s s i o n s — ( w i t h ) a l m o s t t w o - t h i r d s o f t h e r e d u c t i o n fl o m d u e t o s c r u b b i n g i n 1 9 9 5 a n d 1 9 9 6 . . . c o n t r i b u t e d b y s e v e n u n i t s a t t h r e e l a r g e p l a n t s . ” 6 0 A l l o f t h e s e u n i t s w i l l b e w e l l w i t h i n P h a s e H c o m p l i a n c e w i t h F G D — a l o n g w i t h t h e o t h e r 3 0 o r s o p h a s e H a f f e c t e d u n i t s w i t h F G D c a p a c i t y i n s t a l l e d . T h i s i s n o t t o s a y t h a t c o a l s w i t c h i n g w i l l n o t p l a y a r o l e i n t h e P h a s e H m a r k e t , a s i n d i c a t e d i n c r u r e n t m a r k e t a c t i v i t y . C o a l s w i t c h i n g w i l l fi n d a u s e a m o n g t h o s e p l a n t s w h i c h , a t t h e l o n g - t e r m e q u i l i b r i u m m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s , w i l l c h o o s e t o b u y r a t h e r t h a n s e l l a l l o w a n c e s . T o a p r o s p e c t i v e b u y e r o f a l l o w a n c e s , t h e u s e o f c o a l s w i t c h i n g w i l l b e a l o w c o s t w a y t o r e d u c e t h e n u m b e r o f a l l o w a n c e s n e e d e d t o c o v e r t h e i r c o m p l i a n c e n e e d s . F o r p l a n t s w i t h s c r u b b e r s ( i . e . , u n i t s t h a t w i l l b e i n a p o s i t i o n t o s e l l a l l o w a n c e s ) , t h e u s e o f h i g h e r s u l f u r c o a l w i l l a c t u a l l y l o w e r b o t h t h e m a r g i n a l a n d 6 ° S c h m a l e n s e e , R i c h a r d , P a u l L . J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y ; “ A n i n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n T r a d i n g ” , J o u r n a l f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , 1 2 , N o . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 5 9 . 7 9 - s r " a v e r a g e c o s t o f e m i s s i o n r e d u c t i o n — a l l o w i n g f o r t h e e c o n o m i c u s e o f g r e a t e r a m o u n t s o f h i g h s u l f u r c o a l . 6 1 T h e e f f e c t o f c o a l s w i t c h i n g o n t h e l o n g - t e r m m a r k e t w o u l d t h u s b e e x p e c t e d t o d e c r e a s e ( s h i f t i n l o n g - t e r m d e m a n d ) t h e d e m a n d a n d l o w e r t h e p r i c e f o r a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o a s i t u a t i o n w h e r e n o c o a l s w i t c h i n g o c c u r r e d . T h i s d o e s n o t c h a n g e t h e f a c t t h a t t h e p r i m e m o v e r a b a t e m e n t t e c h n o l o g y u n d e r t h e l o n g - t e r m p h a s e H m a r k e t w i l l b e F G D . V I I . E f f e c t o f P o w d e r B a s i n C o a l o n P h a s e H E x p e c t e d T r a d e s G i v e n t h e u n e x p e c t e d l o w c o s t o f P o w d e r B a s i n C o a l , l o n g - t e r m a l l o w a n c e p r i c e s a r e e x p e c t e d t o b e l o w e r t h a n o r i g i n a l l y t h o u g h t , b u t t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n p o t e n t i a l b u y e r s a n d s e l l e r s w i l l r e m a i n r e l a t i v e l y u n c h a n g e d . T h a t i s , t h e m a j o r i t y o f t h e u n i t s t h a t w o u l d h a v e b e e n s u p p l i e r s u n d e r o l d e x p e c t a t i o n s w i l l s t i l l b e i n a p o s i t i o n t o s u p p l y a l l o w a n c e s . T h a t i s , t h e r e i s s t i l l c o n c e r n t h a t h i g h s u l f u r s t a t e s w i l l — t h r o u g h t h e d e c r e a s i n g a v e r a g e c o s t r e g a r d i n g F G D — b e i n a p o s i t i o n t o s e l l a l l o w a n c e s t o l o w e r s u l f u r c o a l s t a t e s — w h e r e F G D w a s a l r e a d y c o n s i d e r e d a s e c o n d c h o i c e t o p u r c h a s i n g a l l o w a n c e s . 6 2 T h e u n i t s t h a t w o u l d h a v e b e e n d e m a n d e r s o f a l l o w a n c e s i n t h e l o n g - t e r m a l l o w a n c e m a r k e t p r i o r t o t h e c o a l - p r i c e - s h o c k , w i l l s t i l l b e i n a p o s i t i o n w h e r e b u y i n g a l l o w a n c e s m a k e s m o r e s e n s e t h a n a b a t e m e n t e f f o r t . 6 3 T h e d i f f e r e n c e i s t h a t t h e 6 ' T h i s i s d i s c u s s e d i n t h e n e x t s e c t i o n o f t h e p a p e r r e g a r d i n g t h e c o s t s o f F G D a b a t e m e n t t e c h n o l o g y . 6 2 A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y i n t h i s p a p e r , t h e s t r u c t u r e o f F G D c o s t s i s d e s c r i b e d a n d e s t i m a t e d i n g r e a t d e t a i l i n a p p e n d i x G a n d l a t e r i n t h i s d i s s e r t a t i o n . 6 3 T h e e x c e p t i o n t o t h i s i s t h e 1 3 % o f p h a s e I u n i t s t h a t h a v e b e e n a b l e t o u s e P o w d e r B a s i n C o a l t o a c h i e v e c o m p l i a n c e w i t h P h a s e I . 8 0 ’ J M - m ) ” 1 m 1 e x i s t e n c e o f l o w s u l f u r c o a l a t l o w p r i c e s w i l l r e d u c e t h e d e m a n d f o r a l l o w a n c e s i n t h e l o n g - r u n , a t e v e r y p r i c e . T h i s d u e t o t h e f a c t t h a t c o a l s w i t c h i n g c a n , i n c e r t a i n c i r c u m s t a n c e s , b e u s e d a s a w a y t o r e d u c e t h e n u m b e r o f a l l o w a n c e s n e e d e d t o c o v e r t h e i r c o m p l i a n c e n e e d s . I t d o e s n o t , h o w e v e r , e l i m i n a t e t h e d e m a n d f o r a l l o w a n c e s i n t h e l o n g - t e r m g i v e n t h a t f a c t t h a t c o a l - b l e n d i n g a l o n e w i l l n o t a l l o w a u n i t t o a c h i e v e p h a s e H c o m p l i a n c e . I n a d d i t i o n , t h e a b i l i t y t o u s e c o a l b l e n d i n g a n d s w i t c h i n g w i l l b e l i m i t e d t o a r e a s t h a t h a v e a c c e s s a n d t h e a b i l i t y t o u s e m o r e e x p e n s i v e , l o w e r s u l f u r c o a l a n d c h e a p P o w d e r B a s i n C o a l . T h e e x i s t e n c e o f l o w s u l f u r c o a l d o e s n o t e l i m i n a t e t h e n e e d t o b u y a l l o w a n c e s a m o n g u n i t s t h a t c h o o s e t o u s e i t o v e r F G D . N o r d o e s i t a l l o w t h e s e u n i t s t o b e c o m e s u p p l i e r s o f a l l o w a n c e s w i t h o u t t h e u s e o f F G D . T h u s , t h e l o n g - t e r m e f f e c t o f l o w e r c o s t c o a l s w i t c h i n g o n t h e l o n g - t e r m a l l o w a n c e m a r k e t i s a s l i g h t d e c r e a s e i n t h e l o n g - t e r m d e m a n d f o r a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o e x p e c t a t i o n w h e r e P o w d e r B a s i n C o a l p r i c e s d i d n o t f a l l . T h i s d e c r e a s e i n d e m a n d w i l l t e n d t o b e c o n c e n t r a t e d a m o n g u t i l i t i e s t h a t w e r e a l r e a d y i n a p o s i t i o n t o u s e l o w e r s u l f u r c o a l d u e t o g e o g r a p h i c p o s i t i o n . T h e s e u n i t s m o r e o f t e n t h a n n o t w e r e l o w s u l f u r e m i t t e r s a t t h e o f f s e t o f t h e a l l o w a n c e m a r k e t d u e t o g e o g r a p h i c l o c a t i o n . U n d e r t h e d e c r e a s i n g a v e r a g e c o s t o f F G D , t h e s e u n i t s w o u l d h a v e p r e f e r r e d b u y i n g a l l o w a n c e s r a t h e r t h a n i n v e s t i n F G D g i v e n l o n g - t e r m p r o j e c t i o n s o f a l l o w a n c e p r i c e s . T h u s t h e e x i s t e n c e o f l o w - c o s t , l o w - s u l f u r c o a l o n l y e n f o r c e s t h e i n c e n t i v e t o b u y a l l o w a n c e s r a t h e r t h a n i n v e s t i n F G D i n c a s e s w h e r e F G D w a s n o t b e i n g c o n s i d e r e d . F o r u n i t s c o n s i d e r i n g s c r u b b e r s p r i o r t o t h e i n t r o d u c t i o n o f l o w c o s t P o w d e r b a s i n c o a l m a y c h a n g e s o m e l o n g - t e r m d e c i s i o n s t o s c r u b , b a s e d o n a r e d u c e d d e m a n d f o r a l l o w a n c e s o n t h e m a r g i n . H o w e v e r , i n m o s t c a s e s w h e r e s c r u b b e r t e c h n o l o g y w a s 8 1 s e r i o u s l y b e i n g c o n s i d e r e d p r i o r t o l o w e r p r i c e s f o r P o w d e r B a s i n c o a l , P o w d e r B a s i n C o a l a n d l o w e r s u l f u r c o a l s a r e n o t a n o p t i o n — l i k e t h e h i g h s u l f u r e a s t a n d m i d - e a s t . I n t h e s e c a s e s , t h e d e c r e a s i n g a v e r a g e c o s t a s s o c i a t e d w i t h F G D w i l l s t i l l m a k e F G D a n a t t r a c t i v e l o n g - t e r m c o m p l i a n c e o p t i o n u n d e r P h a s e H . T h u s , t h e e x i s t e n c e o f l o w - c o s t , l o w - s u l f u r c o a l m a y r e d u c e t h e u s e o f F G D o n t h e m a r g i n , b u t i t w i l l n o t e l i m i n a t e t h e n e e d t o u s e F G D , n o r w i l l i t a l t e r t h e l o n g - t e r m d e c i s i o n s t o u s e F G D w h e r e F G D w a s c o n s i d e r e d a s t h e b e s t o p t i o n b e f o r e t h e s h o c k . T h e r e f o r e t h e e x i s t e n c e o f l o w - c o s t , l o w s u l f u r c o a l i s n o t e x p e c t e d t o c h a n g e t h e b a s i c b r e a k d o w n b e t w e e n b u y e r s a n d s e l l e r s i n t h e a l l o w a n c e m a r k e t . I t w i l l r e d u c e d e m a n d f o r a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o e a r l i e r e x p e c t a t i o n s , b u t i t w i l l n o t c h a n g e t h e s t r u c t u r e o f t h a t m a r k e t . V I H . T i t l e I V a n d F E R C O r d e r 8 8 8 : I m p a c t o n P h a s e H U n i t s a n d t h e F u t u r e o f C o a l , N u c l e a r P o w e r , a n d N a t u r a l G a s , t h e n e x t 2 0 y e a r s . F E R C o r d e r 8 8 8 i s e x p e c t e d t o h a v e l i t t l e i m p a c t o n t h e a b a t e m e n t c o n t r o l d e c i s i o n s u n d e r t h e l o n g - t e r m P h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t i n t h e t r a n s i t i o n p e r i o d m o d e l e d i n t h i s p a p e r — r e l a t i v e t o t h e c a s e w h e r e t h e o r d e r h a s n o t b e e n m a d e . T h e r e a r e t w o r e a s o n s f o r t h i s . F i r s t o f a l l , t h e l o a d s o f P h a s e H u n i t s a r e n o t e x p e c t e d t o c h a n g e u n d e r F E R C 8 8 8 . S e c o n d , t h e s o u r c e a n d s c o p e o f m u c h o f t h e c o m p e t i t i v e p r e s s u r e t h a t l e d t o F E R C 8 8 8 w o u l d i n d i c a t e t h a t f u l l i m p l e m e n t a t i o n o f s p i r i t o f F E R C 8 8 8 w o u l d a c t u a l l y i m p r o v e t h e p o s i t i o n o f i n c u m b e n t u t i l i t i e s r e l a t i v e t o Q F ’ s , I P P ’ s , a n d o t h e r b y - p a s s o p t i o n s t h r e a t e n i n g n o n - c o r e c u s t o m e r s . 6 4 6 " T h e i m p a c t a n d i s s u e s u r r o u n d i n g F E R C o r d e r 8 8 8 a n d t h e d e r e g u l a t i o n d e b a t e i s d i s c u s s e d i n g r e a t e r d e t a i l i n A p p e n d i x A : F E R C o r d e r 8 8 8 a n d i n a n u m b e r o f p a p e r s o n 8 2 A . T h e E x p e c t e d E f f e c t o f F E R C 8 8 8 o n N a t i v e P h a s e H U n i t L o a d s — t h e N e x t 2 0 y e a r s T h e o n l y r e a s o n t h e r e w o u l d b e a n y c o n c e r n a b o u t F E R C o r d e r 8 8 8 w i t h r e g a r d t o t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s i s i f i t c a u s e d a s i g n i fi c a n t p o r t i o n o f t h e T i t l e I V a f f e c t e d u n i t s t o s h u t d o w n o r l o s e l o a d d u e t o t h e i n t r u s i o n o f n o n - p h a s e H u n i t s — s u c h a s b y I P P ’ s w i t h : — n e w n a t u r a l g a s c o m b i n e d c y c l e g e n e r a t o r s . C u r r e n t e m i s s i o n r e g u l a t i o n , b o t h s t a t e a n d F e d e r a l , i m p l i c i t l y f a v o r s t h e d e v e l o p m e n t o f e l e c t r i c i t y g e n e r a t i o n b a s e d o n f u e l s w h i c h h a v e r e d u c e d e n v i r o n m e n t a l i m p a c t . C u r r e n t r e g u l a t i o n p l a c e s a d d i t i o n a l c o s t s o n p r o p o s e d u n i t s t h a t m u s t b e i n c l u d e d w h e n n e w l o a d c a p a c i t y i s c o n s i d e r e d . I n T i t l e I V , c o n s i d e r a t i o n o f S O ; e m i s s i o n c o n t r o l c o s t s c a n m a k e a l t e r n a t e f u e l s l o o k a t t r a c t i v e — p a r t i c u l a r l y g i v e n t h e f a c t t h a t n e w u n i t s ( u n i t s i n s t a l l e d a f t e r 1 9 8 6 ) a r e n o t a l l o c a t e d a l l o w a n c e s . N e w p l a n t s m u s t e i t h e r b u y a l l o w a n c e s t o c o v e r S O ; e m i s s i o n s o r h a v e z e r o e m i s s i o n s . R e g u l a t i o n s c o n c e r n i n g p a r t i c u l a t e e m i s s i o n s a n d N O x e m i s s i o n s a d d a d d i t i o n a l c o s t s t o o p e n i n g n e w c a p a c i t y . T h e s e r e s t r i c t i o n s m a k e l o w e r i m p a c t e n e r g y s o u r c e s — r a n g i n g fl o m n a t u r a l g a s t o n u c l e a r p o w e r — i n c r e a s i n g l y a t t r a c t i v e r e l a t i v e t o n e w c o a l c a p a c i t y i n t e r m s o f s t a r t - u p a n d o p e r a t i n g c o s t s . t h e s u b j e c t : H o w a r d J . H a a s , “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . P a g e s 1 — 8 1 ; B e f o r e t h e M i c h i g a n P u b l i c S e r v i c e C o m m i s s i o n , C a s e N o . U — 1 0 1 4 3 , C a s e N o . U - 1 0 1 7 6 , A p r i l 1 1 , 1 9 9 4 : T h e a p p l i c a t i o n o f A B A T E f o r a p p r o v a l o f a n e x p e r i m e n t a l r e t a i l w h e e l i n g t a r i f f f o r C o n s u m e r s P o w e r , “ O p i n i o n a n d I n t e r i m O r d e r R e m a n d i n g t o t h e A d m i n i s t r a t i v e L a w J u d g e f o r F u r t h e r P r o c e e d i n g s ” ; R o n a l d R . B r a e u t i g a m a n d J o h n C . P a n z a r , “ E f f e c t s o f t h e C h a n g e fl o m R a t e - o f - R e t u r n t o P r i c e - C a p R e g u l a t i o n , ” A g 8 3 , N o 2 , M a y 1 9 9 3 . P a g e s 1 9 1 - 1 9 8 ; R o b e r t D . G l y n n , “ O f f e r i n g C u s t o m e r s D i r e c t A c c e s s : U s i n g C h o i c e t o S t i m u l a t e C o m p e t i t i o n ” , T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , D e c e m b e r 1 9 9 4 , V o l u m e 7 , N u m b e r 1 0 . P a g e s 5 2 - 5 7 , a n d o t h e r s . F o r a m o r e c o m p l e t e l i s t i n g s e e t h e b i b l i o g r a p h y a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r . 8 3 B e t h a t a s i t m a y , c o a l i s s t i l l t h e p r i m e s o u r c e o f f u e l f o r e l e c t r i c i t y g e n e r a t i o n — — a c c o u n t i n g f o r 5 7 % o f g e n e r a t i o n i n 1 9 9 7 . 6 5 I n c o m p a r i s o n , n u c l e a r p o w e r a c c o u n t e d f o r 2 0 % , h y d r o e l e c t r i c 1 1 % , n a t u r a l g a s 9 % , o i l 2 . 5 % , a n d g e o t h e r m a l a n d ‘ o t h e r ’ 0 . 2 % . 6 6 N o t o n l y i s c o a l t h e l e a d i n g p o w e r s o u r c e f o r e l e c t r i c g e n e r a t i o n , i t i s e x p e c t e d t o c o n t i n u e i n t h i s r o l e — a s i n d i c a t e d i n D i a g r a m 2 a b o v e . C o a l c o n s u m p t i o n i n 1 9 9 8 w a s t h e h i g h e s t e v e r r e c o r d e d , a n d i s e x p e c t e d t o i n c r e a s e a n n u a l l y — w i t h t h e v a s t m a j o r i t y ( 8 9 % ) b e i n g u s e d b y e l e c t r i c u t i l i t i e s . 6 7 T h e c e n t r a l r e a s o n f o r c o a l ’ s c e n t r a l r o l e i n e l e c t r i c g e n e r a t i o n i s t h e f a c t t h a t c o a l - f fl e d p l a n t s a r e t h e l o w e s t c o s t p r o d u c e r s o f e l e c t r i c i t y i n t h e U n i t e d S t a t e s . I t i s e x p e c t e d t h a t c o a l w i l l m a i n t a i n i t s p r o m i n e n t p o s i t i o n u n d e r a d e r e g u l a t e d e n v i r o n m e n t d u e t o i t s “ f u e l c o s t a d v a n t a g e s o v e r o i l a n d n a t u r a l g a s . ” 6 8 “ A s t h e c h e a p e s t , m o s t r e l i a b l e s o u r c e s o f e l e c t r i c i t y , t h e s e p l a n t s , w h i c h n o w o f t e n r u n f a r b e l o w c a p a c i t y , a r e e x p e c t e d t o p l a y a s i z a b l e r o l e i n b r i n g i n g r a t e s d o w n a s t h e i n d u s t r y d e r e g u l a t e s . ” 6 9 D e s p i t e t h e l o w - c o s t s t a t u s o f c o a l , n a t u r a l g a s i s e x p e c t e d t o i n c r e a s e i n i t s s h a r e o f e l e c t r i c i t y g e n e r a t i o n o v e r t h e n e x t t w e n t y y e a r s . I n l i g h t o f t h e c u r r e n t e m i s s i o n s r e g u l a t i o n , n a t u r a l g a s i s a d e s i r a b l e f u e l . “ I n t h e ‘ l o n g - r u n ( t h r o u g h 2 0 2 0 ) , U S . n a t u r a l g a s p r o d u c t i o n i s e x p e c t e d t o i n c r e a s e s h a r p l y a s a r e s u l t o f r i s i n g p r i c e s , a b u n d a n t 6 5 U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a , Q u a r t e r l y E n e r g y R e p o r t , A p r i l 1 9 9 8 , p a g e 9 . 6 6 U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d S t a t a e s o f A m e r i c a , Q u a r t e r l y E n e r g y R e p o r t , A p r i l 1 9 9 8 , p a g e 9 . 6 7 U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a . Q u a r t e r l y E n e r g y R e p o r t , A p r i l 1 9 9 8 , p a g e 8 . 6 8 U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a , Q u a r t e r l y E n e r g y R e p o r t , A p r i l 1 9 9 8 , p a g e 8 . 6 9 “ C o a l M a y B e c o m e A B e t t e r C h o i c e ” , T h e N e w Y o r k T i m e s . P a g e C 1 , F r i d a y , J a n u a r y 2 , I 9 9 8 . 8 4 r e s e r v e s , a n d i m p r o v e d u n c o n v e n t i o n a l a n d o f f s h o r e r e c o v e r y t e c h n o l o g y . ” 7 0 G a s c o n s u m p t i o n i s a l s o e x p e c t e d t o “ e x p a n d s u b s t a n t i a l l y t h r o u g h 2 0 2 0 , w i t h t h e f a s t e s t g r t h r e s u l t i n g fl o m a d d i t i o n a l g a s - fi r e d e l e c t r i c p o w e r p l a n t s . ” B u t g a s p o w e r e d g e n e r a t i o n i s n o t e x p e c t e d t o r e p l a c e c o a l b u r n i n g u n i t s . N a t u r a l g a s p l a n t s , e v e n c o m b i n e d c y c l e p l a n t s , a r e c o n s i d e r a b l y m o r e e x p e n s i v e t o b u i l d a n d o p e r a t e t h a n t h e l a r g e c o a l p l a n t s w h i c h m a k e u p t h e c o r e g e n e r a t i n g c a p a c i t y o f t h e m a j o r i t y o f u t i l i t i e s i n t h e U n i t e d S t a t e s . 7 1 W h e r e n a t u r a l g a s g e n e r a t i o n i s e x p e c t e d t o g r o w i s i n t e r m s o f m e e t i n g n e w l o a d d e m a n d o n t h e m a r g i n o f t h e o p e n i n g e l e c t r i c i t y m a r k e t s — a n d t o r e p l a c e a g i n g n u c l e a r p o w e r c a p a c i t y i n m a n y s t a t e s . C u r r e n t l y , t h e s e c o n d l a r g e s t s o u r c e o f e l e c t r i c g e n e r a t i o n i n t h e U n i t e d S t a t e s - f a r b e h i n d t h e a m o u n t o f e l e c t r i c i t y s u p p l i e d b y c o a l b u r n i n g f a c i l i t i e s — i s n u c l e a r p o w e r e d g e n e r a t o r s . G i v e n t h e p o l i t i c a l e n v i r o n m e n t , a n d t h e i s s u e s o f n u c l e a r w a s t e d i s p o s a l , i t i s u n l i k e l y t h a t n e w n u c l e a r p o w e r p l a n t s w i l l b e u s e d t o m e e t i n c r e a s i n g l o a d d e m a n d s i n t h e n e x t t w e n t y y e a r s . 7 2 “ T h e l o n g - t e r m ( t h r o u g h 2 0 2 0 ) n u c l e a r p o w e r o u t l o o k i n t h e U n i t e d S t a t e s i s f o r n u c l e a r c a p a c i t y t o d e c l i n e s h a r p l y , w i t h n o n e w n u c l e a r u n i t s e x p e c t e d t o c o m e o n - l i n e d u r i n g t h e f o r e c a s t t i m e fl a m e . ” 7 3 T h e U n i t e S t a t e s “ i s e x p e c t e d t o h a v e 4 5 n u c l e a r u n i t ( c o m p a r e d t o t h e 1 1 0 a t t h e e n d o f 1 9 9 6 ) p r o v i d i n g o n l y 8 % o f t o t a l e l e c t r i c i t y g e n e r a t i o n ” — — d o w n fl o m n u c l e a r p o w e r ’ s c u r r e n t 7 ° U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a , Q u a r t e r l y E n e fi y R e p o r t . A p r i l 1 9 9 8 , p a g e 7 . 7 1 N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e , N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n . V o l u m e I H : S u p p l y A s s e s s m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 4 , P a g e 4 7 9 - 8 1 . 7 2 N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e , N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n . V o l u m e 1 1 1 : S u p p l y A s s e s s m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 4 , P a g e 3 0 0 - 0 7 , 4 9 1 - 2 . 7 3 U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a , Q u a r t e r l y E n e r g y R a p o r t , A p r i l 1 9 9 8 , P a g e 1 0 . 8 5 2 0 % s h a r e o f t o t a l l o a d . 7 4 S o m e o f n u c l e a r p o w e r ’ s c u r r e n t l o a d w i l l b e a b s o r b e d b y e x i s t i n g c o a l - fi r e d p l a n t s — a s s e e n i n t h e i n c r e a s e i n c o a l - fi r e d g e n e r a t i o n i n D i a g r a m 2 a b o v e — b u t e v e n m o r e w i l l b e a b s o r b e d b y n e w g a s - fi r e d g e n e r a t o r s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e y a r e S O ; e m i s s i o n n e u t r a l . T i t l e I V a n d o t h e r e m i s s i o n r e g u l a t i o n h a s m a d e a l t e r n a t e f u e l s m o r e a t t r a c t i v e a s p o t e n t i a l f u e l f o r f u t u r e g e n e r a t i n g c a p a c i t y i n t h e U n i t e d S t a t e s . H o w e v e r , t h r o u g h 2 0 2 0 — t h e l i m i t o f c u r r e n t p r o j e c t i o n s — c o a l w i l l p r o v i d e a c o n s i s t e n t l i o n ’ s s h a r e o f B T U s u s e d t o g e n e r a t e e l e c t r i c i t y . E v e n w i t h c u r r e n t l e g i s l a t i o n a n d r e g u l a t i o n , c o a l - fi r e d p l a n t s s t i l l r e p r e s e n t t h e l o w e s t c o s t , m o s t r e l i a b l e p r o d u c e r s o f e l e c t r i c i t y i n t h e U n i t e s S t a t e s . T h i s f a c t w i l l i n s u r e t h a t c o a l - fi r e d u n i t s w i l l b e c e n t r a l t o u t i l i t y c o m p e t i t i v e n e s s i n t h e d e r e g u l a t e d e l e c t r i c i t y m a r k e t . W h a t i m p a c t o r d e r 8 8 8 w i l l h a v e s h o u l d b e r e s t r i c t e d , i n t h e l o n g - t e r m , t o t h e l o a d s u p p l i e d b y t h e m o r e e x p e n s i v e g e n e r a t i n g u n i t s o n t h e g r i d . T h i s i m p l i e s c o m p e t i t i o n a m o n g h i g h e r c o s t u t i l i t y a s s e t s — n a t u r a l g a s a n d n u c l e a r p o w e r g e n e r a t o r s — a n d g a s fi r e d [ P P a n d Q F ’ s . E x p e c t e d c o m p e t i t i o n i s , t h e r e f o r e , r e s t r i c t e d a m o n g u n i t s n o t c o n s i d e r e d t o b e a c t i v e i n t h e P h a s e H m a r k e t u n d e r T i t l e I V . T h e s e a r e u n i t s t h a t a r e n o t a l l o c a t e d a l l o w a n c e s u n d e r T i t l e I V , a n d w h i c h d o n o t r e q u i r e a l l o w a n c e s t o c o v e r t h e i r n o n - e x i s t e n t S O ; e m i s s i o n s . T h i s i s a s e c o n d i n d i c a t i o n t h a t F E R C 8 8 8 w o u l d n o t a f f e c t t h e l o a d s e r v e d b y t h e b a s e l i n e , l o w - c o s t l o a d g e n e r a t o r s t h a t m a k e u p t h e c o r e o f t h e P h a s e H u n i t s — t h e c o a l b u r n i n g g e n e r a t o r u n i t s . T h e r e f o r e , a s s u m i n g t h a t t h e l o a d s e r v e d b y t h e c o r e P h a s e 1 1 u n i t s i s w i l l n o t c h a n g e d u e t o F E R C 8 8 8 , i m p l i e s t h a t F E R C o r d e r 8 8 8 w i l l h a v e l i m i t e d i m p a c t i n t h e a b a t e m e n t d e c i s i o n s o f P h a s e H u n i t s . 7 " U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a , Q u a r t e r l y E n e r g y R a p o r t , A p r i l 1 9 9 8 , p a g e 1 0 . 8 6 B . T h e S o u r c e a n d I m p a c t o f C o m p e t i t i v e P r e s s u r e B e f o r e a n d A f t e r F E R C 8 8 8 I n a d d i t i o n , t h e r e i s r e a s o n t o b e l i e v e t h a t F E R C o r d e r 8 8 8 w i l l o n l y h a v e a l i m i t e d i m p a c t o n t h e p r i c e a n d d i s t r i b u t i o n o f l o a d a m o n g u t i l i t i e s i n g e n e r a l . T h e s o u r c e a n d n a t u r e o f c o m p e t i t i v e p r e s s u r e t h a t l e d t o o r d e r 8 8 8 c a s t e s d o u b t t h a t t h e r e w i l l b e a g r e a t d e a l o f c u s t o m e r l o s s i n t h e t r a n s i t i o n p e r i o d . I n e l e c t r i c m a r k e t s , t h e c u r r e n t d r i v e t o w a r d s s e l f - g e n e r a t i o n a n d b y p a s s a m o n g b i g - u s e r s i s a n e x a m p l e o f w h e r e a g e n t s a r e r e a c t i n g t o b o t h t e c h n o l o g i c a l c h a n g e s a n d o l d i n s t i t u t i o n a l d i s t o r t i o n s . ” N e w s m a l l , l o w c o s t g a s t u r b i n e s g e n e r a t o r s a r e n o w a v a i l a b l e , m a k i n g s e l f - g e n e r a t i o n , m u n i c i p a l i z a t i o n , a n d n o n - u t i l i t y g e n e r a t o r s ( N U G ’ s ) m o r e v i a b l e a n d a t t r a c t i v e o p t i o n s t o u t i l i t y p o w e r f o r b i g c u s t o m e r s . 7 6 L a r g e i n d u s t r i a l c u s t o m e r s a r e t a r g e t s f o r b y p a s s b e c a u s e t h e y a r e o f t e n s a d d l e d w i t h t h e c o s t s o f D e m a n d S i d e M a n a g e m e n t ( D S M ) p r o j e c t s , r a t e t i l t , t a x e s , a n d o t h e r p r o g r a m s ( l i k e P U R P H A ) t h a t a r t i fi c i a l l y r a i s e t h e p r i c e s o f e l e c t r i c i t y r e l a t i v e t o t h e s e a l t e r n a t i v e s o u r c e s . “ W i t h t h e c o m b i n a t i o n o f i n s t i t u t i o n a l d i s t o r t i o n s a n d r a t e r i g i d i t y , i t i s n o t p o s s i b l e t o d e t e r m i n e w h e t h e r t e c h n o l o g i c a l c h a n g e s a r e r e m o v i n g t h e n a t u r a l m o n o p o l y s t a t u s o f t h e u t i l i t y o r i f t h e c h a n g e s h a v e j u s t r e d u c e d t h e a m o u n t o f s u b s i d i z a t i o n a n d e x c e s s b a g g a g e w h i c h c a n b e s u s t a i n e d b y a n i n d i v i d u a l u t i l i t y ’ s g a s 7 5 H o w a r d J . H a s , ” T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t t u n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . P a g e s 1 - 8 1 ; B e f o r e t h e M i c h i g a n P u b l i c S e r v i c e C o m m i s s i o n , C a s e N o . U - 1 0 1 4 3 , C a s e N o . U - 1 0 1 7 6 , A p r i l 1 1 , 1 9 9 4 : T h e a p p l i c a t i o n o f A B A T E f o r a p p r o v a l o f a n e x p e r i m e n t a l r e t a i l w h e e l i n g t a r i f f f o r C o n s u m e r s P o w e r , “ O p i n i o n a n d I n t e r i m O r d e r R e m a n d i n g t o t h e A d m i n i s t r a t i v e L a w J u d g e f o r F u r t h e r P r o c e e d i n g s ” ; R o n a l d R . B r a e u t i g a m a n d J o h n C . P a n z a r , “ E f f e c t s o f t h e C h a n g e fl o m R a t e - o f - R e t u r n t o P r i c e - C a p R e g u l a t i o n , ” _ A L R 8 3 , N o 2 , M a y 1 9 9 3 . P a g e s 1 9 1 - 1 9 8 ; R o b e r t D . G l y n n , “ O f f e r i n g C u s t o m e r s D i r e c t A c c e s s : U s i n g C h o i c e t o S t i m u l a t e C o m p e t i t i o n ” , T h e E l e c t r i c i t y 1 0 m l , D e c e m b e r 1 9 9 4 , V o l u m e 7 , N u m b e r 1 0 . P a g e s 5 2 - 5 7 , a n d o t h e r s . F o r a m o r e c o m p l e t e l i s t i n g s e e t h e b i b l i o g r a p h y a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r . 7 6 C h a r l e s E . B a y l e s s , “ L e s s i s m o r e : W h y G a s T u r b i n e s W i l l T r a n s f o r m E l e c t r i c U t i l i t i e s ” , P u b l i c U t i l i t i e s F o r t n i g m , D e c e m b e r 1 , 1 9 9 4 . P a g e s 2 1 - 2 4 . 8 7 a n d e l e c t r i c m a r k e t s . ” 7 7 R e t a i l c o m p e t i t i o n h a s b e c o m e “ i n c r e a s i n g l y p r e v a l e n t , e s p e c i a l l y w i t h r e s p e c t t o t h o s e c u s t o m e r s , p r i m a r i l y i n d u s t r i a l , t h a t h a v e v i a b l e o p t i o n s t o s u b s t i t u t e f o r e l e c t r i c i t y ” . 7 8 T h e s i z e o f t h i s r a t e t i l t i s n o t s m a l l . W i l l i a m R . G r e g o r y , P r e s i d e n t o f t h e E d i s o n S a u l t E l e c t r i c C o m p a n y , p r o v i d e s a n i l l u s t r a t i v e e x a m p l e : " T h e s u b s i d y i s s u e p r e v e n t s M i c h i g a n U t i l i t i e s fl o m b e i n g c o m p e t i t i v e c h a l l e n g e r s . F o r e x a m p l e , i n o u r c o m p a n y c o m m e r c i a l k i l o w a t t h o u r s s e l l f o r a p p r o x i m a t e l y 6 . 5 c e n t s : c o m p a r e d t o r e s i d e n t i a l k i l o w a t t h o u r s o f 6 c e n t s . Y e t , t h e r e s i d e n t i a l r a t e o f r e t u r n i s ‘ b r e a k - e v e n ’ w h i l e t h e c o m m e r c i a l r a t e o f r e t t u n i s i n t h e r a n g e o f 1 8 % . ” 7 9 T h e a c t u a l n u m b e r s i n v o l v e d w i t h r a t e t i l t c a n b e s t a g g e r i n g , a s A B A T E w i t n e s s P h i l l i p s a t t e s t e d t o d u r i n g a r a t e r e v i e w i n 1 9 9 4 . P h i l l i p s “ c a l c u l a t e d t h a t t h e r e w o u l d b e a n i n d u s t r i a l c l a s s o v e r c h a r g e o f $ 7 3 m i l l i o n i n 1 9 9 4 a n d t h a t t h e o v e r c h a r g e h a s g r o w n i n t h e l a s t 1 5 y e a r s fl o m $ 2 6 . 6 m i l l i o n . ” s o U t i l i t i e s a r e p o i n t i n g a t t h e s o c i a l e n g i n e e r i n g a n d r a t e t i l t p r i c i n g p o l i c i e s o f t h e i r r e s p e c t i v e c o m m i s s i o n s a s b e i n g t h e c a u s e o f m u c h o f t h e b y p a s s t h r e a t s t h e y a r e f a c i n g . 8 1 R a t e s c h e d u l e s a n d s u b s i d i e s “ p r e v e n t M i c h i g a n u t i l i t i e s fl o m b e i n g 7 7 H o w a r d J . H a a s , “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . P a g e i v . 7 8 T o m U . O j u r e , “ C o m p e t i t i v e P r i c i n g o f E n e r g y S e r v i c e s i n N e w Y o r k S t a t e : C u r r e n t T r e n d s a n d I s s u e s , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , J a n u a r y / F e b r u a r y 1 9 9 4 / 1 9 9 5 , 8 , N o . l , P a g e 4 3 . 7 9 C o m m e n t s o f W i l l i a m R . G r e g o r y , P r e s i d e n t o f t h e E d i s o n S a u l t E l e c t r i c C o m p a n y , D e c e m b e r 1 2 , 1 9 9 4 . L e t t e r t o M E G A . 8 ° B e f o r e t h e M i c h i g a n P u b l i c S e r v i c e C o m m i s s i o n , C a s e n o . U - 1 0 3 3 5 , P a g e 1 5 9 . 8 ‘ H o w a r d J . H a a s , “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . 8 8 c o m p e t i t i v e a n d m e e t i n g c o m p e t i t i v e c h a l l e n g e s . ” 8 2 A c c o r d i n g t o a r e c e n t s t u d y b y O j u r e : “ i n c r e a s e s i n u t i l i t y b i l l s i n N e w Y o r k h a v e b e e n g r e a t l y i m p a c t e d b y m a n d a t o r y D S M i n c e n t i v e s . . 3 ’ 8 3 I n N e w Y o r k , P U R P A a n d s o m e t h i n g k n o w n a s t h e ‘ 6 c e n t l a w ’ h a s c a u s e d a c o n s i d e r a b l e a m o u n t t o i n c u m b e n t u t i l i t i e s . U n d e r t h e s e l a w s , t h e N Y i n v e s t o r o w n e d u t i l i t i e s m u s t p a y Q F ’ s e i t h e r t h e a v o i d e d c o s t o f n e w p o w e r o r 6 c e n t s , w h i c h e v e r i s h i g h e r . T h i s w e l f a r e f o r i n d e p e n d e n t p o w e r p r o d u c e r s h a s b e e n b l a m e d f o r a l a r g e a m o u n t o f m a n y N e w Y o r k u t i l i t i e s fi n a n c i a l w o e s — N i a g a r a M o h a w k ’ s i n p a r t i c u l a r . 8 4 “ D a t a fl o m N i a g a r a M o h a w k a n d N Y S E G i n d i c a t e t h a t p o w e r p m c h a s e s p a y m e n t s b y t h e i r u t i l i t i e s t o Q F ’ s m a y b e t h e s i n g l e l a r g e s t r e a s o n f o r r e c e n t c u s t o m e r b i l l i n c r e a s e s ? ” I n 1 9 9 4 a l o n e , N i a g a r a M o h a w k p a i d o u t $ 1 b i l l i o n t o Q F ’ s u n d e r t h e 6 c e n t l a w , $ 3 5 0 m i l l i o n o f w h i c h w a s o v e r p a y m e n t r e l a t i v e t o c u r r e n t a v o i d e d c o s t s ? “ P a r t o f t h e p r o b l e m t h a t N e w Y o r k a n d o t h e r s t a t e ’ s u t i l i t i e s a r e h a v i n g i s t h a t t h e y a r e s u d d e n l y s i t t i n g o n h u g e e x c e s s c a p a c i t y , w h i l e s t i l l b e i n g “ t i e d i n t o c o n t r a c t s p u s h e d b y N Y P S C , b a s e d o n L R A C e s t i m a t e s t h a t w e r e o v e r s t a t e d . ” 8 7 8 2 D o u g l a s A . H o u s t o n , “ C a n E n e r g y M a r k e t s D r i v e D S M ? , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a , N o v e m b e r 1 9 9 4 , 7 , N o . 9 , P a g e 4 7 . 8 3 T o m U . O j u r e , “ C o m p e t i t i v e P r i c i n g o f E n e r g y S e r v i c e s i n N e w Y o r k S t a t e : C u r r e n t T r e n d s a n d I s s u e s , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , J a n u a r y / F e b r u a r y 1 9 9 4 / 1 9 9 5 , 8 , N o . 1 , p a g e 4 2 . 8 4 T o m U . O j u r e , “ C o m p e t i t i v e P r i c i n g o f E n e r g y S e r v i c e s i n N e w Y o r k S t a t e : C u r r e n t T r e n d s a n d I s s u e s , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , J a n u a r y / F e b r u a r y 1 9 9 4 / 1 9 9 5 , 8 , N o . 1 , p a g e 4 2 . 8 5 T o m U . O j u r e , “ C o m p e t i t i v e P r i c i n g o f E n e r g y S e r v i c e s i n N e w Y o r k S t a t e : C r u r e n t T r e n d s a n d I s s u e s , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , J a n u a r y / F e b r u a r y 1 9 9 4 / 1 9 9 5 , 8 , N o . 1 , p a g e 4 8 . 8 6 T o m U . O j u r e , “ C o m p e t i t i v e P r i c i n g o f E n e r g y S e r v i c e s i n N e w Y o r k S t a t e : C u r r e n t T r e n d s a n d I s s u e s , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , J a n u a r y / F e b r u a r y 1 9 9 4 / 1 9 9 5 , 8 , N o . 1 , p a g e 4 8 . 8 7 T o m U . O j u r e , “ C o m p e t i t i v e P r i c i n g o f E n e r g y S e r v i c e s i n N e w Y o r k S t a t e : C u r r e n t T r e n d s a n d I s s u e s , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , J a n u a r y / F e b r u a r y 1 9 9 4 / 1 9 9 5 , 8 , N o . 1 , p a g e 4 8 . 8 9 T a x e s a r e a n o t h e r f a c t o r t h a t h a s s l a n t e d t h e p l a y i n g fi e l d a g a i n s t t h e i n c u m b e n t u t i l i t i e s . I n N e w Y o r k , t h e s t a t e a n d l o c a l t a x e s a c c o u n t f o r 1 / 5 o f a n a v e r a g e c u s t o m e r e n e r g y b i l l a n d t h i s b u r d e n i s d i s t r i b u t e d u n e v e n l y a m o n g i t s c u s t o m e r s . 8 8 N e w Y o r k r e g u l a t e d u t i l i t i e s p a y t h r e e t i m e s m o r e i n l o c a l t a x e s t h a n d o t h e i r c o u n t e r p a r t s i n o t h e r s t a t e s a n d t h e y p a y 5 0 0 % o f t h e p r o p e r t y t a x p e r M W t h a n u n r e g u l a t e d N e w Y o r k n o n - u t i l i t y g e n e r a t o r s p a y . 8 9 I n a d d i t i o n , d u e t o r a t e t i l t , a m a j o r i t y o f t h i s b u r d e n i s p l a c e d o n t h e i n d u s t r i a l a n d c o m m e r c i a l c u s t o m e r s o f t h e u t i l i t y i n q u e s t i o n . 9 0 O f t h e 3 . 9 c e n t s m o r e p e r k W h t h a t N e w Y o r k ’ s r a t e s e x c e e d t h e n a t i o n a l a v e r a g e , 1 . 7 c e n t s a r e d u e t o t h e t a x b u r d e n . O f t h i s , t a x b i l l , 6 0 % a r e l o c a l t a x e s . ” 1 C o m p e t i t i o n u n d e r t h e s e c i r c u m s t a n c e s i s a n i n s t i t u t i o n a l m a t t e r , n o t a t e c h n o l o g i c a l o n e . A t t e m p t s t o s t o p b y p a s s h a v e b e e n b l o c k e d o r h a m p e r e d i n t h e p a s t b y t h e r e g u l a t o r s . M i c h i g a n u t i l i t i e s h a v e b e e n f o r c e d t h e u s e o f s p e c i a l r a t e s t o s t o p t h e b y p a s s — b u t t h e s e h a v e b e e n d i f fi c u l t t o i m p o s s i b l e t o u s e u n d e r c u r r e n t r e g u l a t i o n . M i c h i g a n ’ s r e g u l a t o r s u s e d t h e l a n g u a g e i n t h e i r r a t e - m a k i n g s t a t u t e 9 2 t o r e f u s e s p e c i a l 8 8 T o m U . O j u r e , “ C o m p e t i t i v e P r i c i n g o f E n e r g y S e r v i c e s i n N e w Y o r k S t a t e : C r u r e n t T r e n d s a n d I s s u e s , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , J a n u a r y / F e b r u a r y 1 9 9 4 / 1 9 9 5 , 8 , N o . 1 , p a g e s 4 1 - 5 3 . 8 9 T o m U . O j u r e , “ C o m p e t i t i v e P r i c i n g o f E n e r g y S e r v i c e s i n N e w Y o r k S t a t e : C u r r e n t T r e n d s a n d I s s u e s , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , J a n u a r y / F e b r u a r y 1 9 9 4 / 1 9 9 5 , 8 , N o . 1 , p a g e s 4 1 — 5 3 . 9 ° T o m U . O j u r e , “ C o m p e t i t i v e P r i c i n g o f E n e r g y S e r v i c e s i n N e w Y o r k S t a t e : C u r r e n t T r e n d s a n d I s s u e s , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u m a l , J a n u a r y / F e b r u a r y 1 9 9 4 / 1 9 9 5 , 8 , N o . 1 , p a g e s 4 1 - 5 3 . 9 ‘ T o m U . O j u r e , “ C o m p e t i t i v e P r i c i n g o f E n e r g y S e r v i c e s i n N e w Y o r k S t a t e : C u r r e n t T r e n d s a n d I s s u e s , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u r n g , J a n u a r y / F e b r u a r y 1 9 9 4 / 1 9 9 5 , 8 , N o . 1 , p a g e s 4 1 - 5 3 . 9 2 “ T h e r a t e s o f a n e l e c t r i c u t i l i t y s h a l l b e j u s t a n d r e a s o n a b l e a n d a c o n s u m e r s h a l l n o t b e c h a r g e d m o r e o r l e s s t h a n o t h e r c o n s u m e r s a r e c h a r g e d f o r l i k e c o n t e m p o r a n e o u s s e r v i c e r e n d e r e d u n d e r s i m i l a r c i r c u m s t a n c e s a n d c o n d i t i o n s . . . a n e l e c t r i c u t i l i t y d o i n g b u s i n e s s w i t h i n t h i s s t a t e s h a l l n o t , d i r e c t l y o r i n d i r e c t l y b y s p e c i a l r a t e , r e b a t e , d r a w - b a c k , o r o t h e r d e v i c e , c h a r g e s , d e m a n d s , c o l l e c t s , o r r e c e i v e s fl o m a p e r s o n , p a r t n e r s h i p , o r c o r p o r a t i o n , a g r e a t e r o r l e s s e r c o m p e n s a t i o n f o r a s e r v i c e r e n d e r e d t h a n t h e e l e c t r i c 9 0 r a t e r e q u e s t s b y u t i l i t i e s i n t h e f a c e o f p o t e n t i a l b y p a s s o f h i g h r e v e n u e c u s t o m e r s — s u c h a s r a t e K 9 3 I t i s C o n s u m e r ’ s P o w e r ’ s s t r o n g b e l i e f , f o r e x a m p l e , t h a t i f i t w e r e n o t f o r r a t e t i l t a n d D S M p r o g r a m s i n i t s r a t e s t o i t s i n d u s t r i a l a n d c o m m e r c i a l c u s t o m e r s , t h e c o m p a n y “ c o u l d m a t c h t h e ‘ i n d e p e n d e n t p o w e r p r o d u c e r s ’ p r i c e o f 4 a n d 1 / 2 c e n t s a k W h ? “ P r i c e t i l t h a s b e e n u s e d t o p r o t e c t c a p t i v e , c o r e c u s t o m e r — t h o s e c u s t o m e r s w i t h v e r y i n e l a s t i c d e m a n d f o r e l e c t r i c i t y . H o w e v e r , “ p o l i c i e s d e s i g n e d t o ‘ p r o t e c t ’ c a p t i v e c u s t o m e r s a t a n y c o s t a r e c o u n t e r p r o d u c t i v e w h e n t h e y u l t i m a t e l y r e s u l t i n s u b s t a n t i a l w e l f a r e l o s s e s . . . t h e i r o n y o f t h e c o n s u m e r i s t a p p r o a c h i s t h a t t h e i r a v e r s i o n t o o f f e r i n g a fl e x i b l e r a t e i s b a s e d o n t h e o b j e c t i v e o f m i n i m i z i n g t h e t o t a l b i l l o f t h e i n e l a s t i c c u s t o m e r ; y e t , s u c h a s t a n c e h a s a h i g h p r o b a b i l i t y o f r e s u l t i n g i n h i g h e r r a t e s . ” 9 5 W h e r e u t i l i t i e s a r e s t r u g g l i n g t o g e t p e r m i s s i o n t o c h a n g e r a t e s a n d d i v e s t P U R P H A c o n t r a c t s a n d k e e p c u s t o m e r t o p a y f o r r e m a i n i n g a g r e e m e n t s , I P P ’ s a n d Q F ’ s a r e fl e e t o s k i m t h e l u c r a t i v e c u s t o m e r s a w a y fl o m t h e u t i l i t i e s . “ U n e c o n o m i c b y p a s s h u r t s c o r e c u s t o m e r s b e c a u s e , a s m o r e a n d m o r e b i g c u s t o m e r s a r e l u r e d a w a y b y o t h e r s o u r c e s o f e n e r g y , t h e s h a r e o f c o m m o n c o s t s i n c r e a s e s f o r a l l t h e r e m a i n i n g c u s t o m e r s . T h i s i n c r e a s e i n p e r k w h c o s t t r a n s l a t e s , o f c o u r s e , i n t o e i t h e r l o w e r p r o fi t s f o r t h e u t i l i t y o r h i g h e r r a t e s o r b o t h . . . i t m a y a l s o t r a n s l a t e i n t o m o r e f i r m s fi n d i n g i t i n t h e i r i n t e r e s t t o l e a v e t h e s y s t e m , u t i l i t y c h a r g e s , d e m a n d s , c o l l e c t s o r r e c e i v e s fl o m a n y o t h e r p e r s o n , p a r t n e r s h i p , o r c o r p o r a t i o n f o r r e n d e r i n g , a l i k e c o n t e m p o r a n e o u s s e r v i c e , ” M i c h i g a n S t a t u t e o n E l e c t r i c R a t e m a k i n g , P a g e s 4 a n d 5 , 0 3 9 7 5 ’ 9 3 c * . 9 3 H o w a r d J . H a s , “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . P a g e 1 2 . 9 4 H o w a r d J . H a a s , “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . P a g e 1 1 . 9 1 f u r t h e r e x a c e r b a t i n g t h e p r o b l e m f o r t h e u t i l i t y , t h e r e g u l a t o r s , a n d t h e c o r e c u s t o m e r s . ” 9 6 “ B y p a s s c a n , o n a p e r k w h h o u r b a s i s , l e a d t o a c t u a l e m b e d d e d c o s t s b e i n g h i g h e r t h a n m a r k e t p r i c e s — m o r e i n v o l v e d w i t h s t r a n d e d c o s t t h a n a f t e r - t h e - f a c t i n e f fi c i e n t i n v e s t m e n t ? ” 7 T h o u g h o r d e r 8 8 8 w a s s e t o n A p r i l 2 4 , 1 9 9 6 , m o v e m e n t h a s b e e n s l o w t o w a r d s a c t u a l l y r e s t r u c t u r i n g t h e m a r k e t . A s i n d i c a t e d a b o v e , t h e r e a r e a l o t o f i s s u e s t o r e s o l v e r e g a r d i n g e c o n o m i c a n d u n e c o n o m i c b y — p a s s a n d t h e t r a n s m i s s i o n t a r i f f s b e f o r e o p e n t r a n s m i s s i o n c o m p e t i t i o n c a n t a k e p l a c e . 9 8 S t a t e s “ w i t h r e l a t i v e l y h i g h e l e c t r i c i t y r a t e s , s u c h a s C a l i f o r n i a a n d t h o s e i n t h e N o r t h e a s t , h a v e c o m p e l l i n g r e a s o n s t o p r o m o t e c o m p e t i t i o n i n o r d e r t o l o w e r r a t e s t o c o n s u m e r s . ” 9 9 M a n y o f t h e s e s t a t e s , s u c h a s C a l i f o r n i a , N e w Y o r k , N e w J e r s e y , M a s s a c h u s e t t s h a v e h a d a h i s t o r y o f s t r i c t e r e m i s s i o n s t a n d a r d s , D S M p r o g r a m s , P U R P H A p r o j e c t s , a n d l a r g e t a x e s o n e l e c t r i c i t y w h i c h h a v e 9 5 P u b l i c U t i l i t i e s F o r t n i g h t l y , “ E v a l u a t i n g F l e x i b l e P r i c i n g A l t e r n a t i v e s : A S t r a t e g i c R e s p o n s e f o r E l e c t r i c U t i l i t i e s , ” J u l y 5 , 1 9 9 0 , 1 2 6 , N o . 1 , p a g e 1 7 . 9 6 H o w a r d J . H a s , “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . P a g e 2 2 . 9 7 H o w a r d J . H a s , “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . P a g e 2 3 . 9 8 S e e H o w a r d J . H a a s , “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 , P a g e s 1 - 8 1 ; B e f o r e t h e M i c h i g a n P u b l i c S e r v i c e C o m m i s s i o n , C a s e N o . U - 1 0 1 4 3 , C a s e N o . U - 1 0 1 7 6 , A p r i l 1 1 , 1 9 9 4 : T h e a p p l i c a t i o n o f A B A T E f o r a p p r o v a l o f a n e x p e r i m e n t a l r e t a i l w h e e l i n g t a r i f f f o r C o n s u m e r s P o w e r , “ O p i n i o n a n d I n t e r i m O r d e r R e m a n d i n g t o t h e A d m i n i s t r a t i v e L a w J u d g e f o r F u r t h e r P r o c e e d i n g s ” ; R o n a l d R . B r a e u t i g a m a n d J o h n C . P a n z a r , “ E f f e c t s o f t h e C h a n g e fl o m R a t e - o f - R e t u r n t o P r i c e - C a p R e g u l a t i o n , ” A E R 8 3 , N o 2 , M a y 1 9 9 3 . P a g e s 1 9 1 - 1 9 8 ; R o b e r t D . G l y n n , “ O f f e r i n g C u s t o m e r s D i r e c t A c c e s s : U s i n g C h o i c e t o S t i m u l a t e C o m p e t i t i o n ” , T h e E l e c t r i c i t y J o u m a _ l , D e c e m b e r 1 9 9 4 , V o l u m e 7 , N u m b e r 1 0 . P a g e s 5 2 - 5 7 a n d o t h e r s . F o r a m o r e c o m p l e t e l i s t i n g s e e t h e b i b l i o g r a p h y . 9 9 U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a , Q a a r t e fl a E n e r g y R e p o r t . U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n . P a g e 9 . 9 2 v i . ” 1 : ’ C 3 “ ? m a d e b y — p a s s a c o n s i s t e n t p r e s s u r e i n t h e m a r k e t . T h e s t r i c t e r e m i s s i o n s t a n d a r d s h a v e a l s o c a u s e d t h e d e v e l o p m e n t o i l , n a t u r a l g a s , a n d n u c l e a r p o w e r t h a t h a v e , o n a v e r a g e , m u c h h i g h e r o p e r a t i n g c o s t s t h a n c o a l b u r n i n g p l a n t s . 1 0 0 ' 0 ‘ O f t h e s e s t a t e s , o n l y C a l i f o r n i a h a s t a k e n s t e p s t o f o r c e i t s t r a n s m i s s i o n g r i d o p e n t o c o m p e t i t i o n , fi n a l i z e d a s o f O c t o b e r 3 0 m , 1 9 9 7 . I f l e t t e r a n d t h e s p i r i t o f F E R C o r d e r 8 8 8 i s a p p l i e d a c r o s s s t a t e s , i t i s g e n e r a l l y F ' - a s s u m e d t h a t w h e r e d e r e g u l a t i o n d o e s o c c u r , c o m p e t i t i o n w i l l o c c u r o n l y o n t h e ' m a r g i n — b e t w e e n u t i l i t i e s a n d I P P ’ s . F r e e i n g u p o f r a t e - m a k i n g a n d e l i m i n a t i n g t h e u n e v e n p l a y i n g fi e l d w i l l e n a b l e t o c h a l l e n g e t h e c u r r e n t p r e s s u r e s o f u n e c o n o m i c b y - p a s s . I n g e n e r a l , h o w e v e r , t h e m a j o r i t y o f c u s t o m e r s w i l l n o t s e e a c h a n g e i n t h e i r p r i c e “ L o f s e r v i c e . E v e n i n C a l i f o r n i a , w h e r e c o m p l e t e d e r e g u l a t i o n h a s o c c u r r e d o n p a p e r : “ A n a l y s t s b e l i e v e t h a t d u e t o t e c h n i c a l i t i e s i n i m p l e m e n t i n g t h e l a w , r e s u l t s o f t h i s d e r e g u l a t i o n o n c o n s u m e r p r i c e s w i l l m o s t l i k e l y b e l i m i t e d , a t l e a s t i n t h e s h o r t - t e r m . ” 1 0 2 T h e C a l i f o r n i a d e r e g u l a t i o n e f f o r t h a s o n l y s e e n m i n o r m o v e m e n t o f c u s t o m e r s t o n e w s o u r c e s : “ A s o f M a r c h 3 1 , 1 9 9 8 , o n l y a b o u t 5 0 , 0 0 0 o f n e a r l y 1 0 m i l l i o n c u s t o m e r s i n C A h a d c h o s e n a l t e r n a t i v e p o w e r s u p p l i e r s . ” 1 0 3 I n a d d i t i o n , m o v e m e n t t o n e w s o u r c e s h a s ‘ 0 0 H o w a r d J . H a s , “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f f i c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . P a g e s 1 - 8 1 a n d N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e , H a w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n . V o l u m e I H : S u p p l y A s s e s s m e n t s . O c t o b e r 1 9 9 4 . 1 0 ' I n m a n y c a s e s h i g h e r p r i c e s a r e t h e p r o d u c t o f r e g u l a t o r y m a n d a t e s , r a t h e r t h a n a c t u a l d i f f e r e n c e s i n g e n e r a t i n g c o s t s — t h u s l e a d i n g t h e p r o b l e m o f u n e c o n o m i c b y — p a s s . N i a g a r a M o h a w k i s o n e o f m a n y u t i l i t i e s w i t h c o m p l a i n t s o n r e c o r d r e g a r d i n g t h i s d e v e l o p m e n t . S e e H o w a r d J . H a a s , “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s ” , M E G A . A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . 1 0 2 U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a , Q u a r t e r l y E n e r g y R e p o r t . A p r i l 1 9 9 8 , p a g e 9 . 1 0 3 U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d S t a a e s o f A m e r i c a , Q a a r t e r l y E n e r g y R e p o r t , A p r i l 1 9 9 8 , p a g e 9 . 9 3 . _ _ , , r a V b e e n l i m i t e d t o a f e w l a r g e c u s t o m e r s — a s h a d b e e n p r e d i c t e d i n e a r l i e r s t u d i e s o f d e r e g u l a t i o n . 1 0 4 T h e r e a r e s e v e r a l r e a s o n s , b o t h t e c h n i c a l a n d e c o n o m i c , t h a t m o v e m e n t o f l o a d t o a l t e r n a t e s o u r c e s i s e x p e c t e d t o b e l i m i t e d f o r s o m e t i m e . A n t i c i p a t i o n o f d e r e g u l a t i o n e f f o r t s h a s f o r c e d u t i l i t i e s t o s l i m d o w n c o s t s a n d / o r a c q u i r e p o t e n t i a l c o m p e t i t o r s — — r e d u c i n g r a t e d i f f e r e n t i a l s a m o n g p o t e n t i a l c o m p e t i t o r s . W h e r e d e r e g u l a t i o n i s b e i n g i m p l e m e n t e d , r a t e t i l t i s b e i n g r e d u c e d — t h e m a j o r s o u r c e o f b y - p a s s p r e s s u r e . C o m p e t i t i o n w i l l a l s o b e l i m i t e d b y t h e p h y s i c a l c a p a c i t y o f t h e t r a n s m i s s i o n g r i d s . T h e r e i s a l i m i t t o t h e a m o u n t o f p o w e r t h a t c a n b e t r a n s f e r r e d a c r o s s t h e g i r d , fl o m u t i l i t y t o u t i l i t y . T h i s p r o v i d e s a p h y s i c a l l i m i t a t i o n t o a n o p e n e l e c t r i c i t y m a r k e t u n t i l i n t e r c o n n e c t i v i t y i s s u e s , t r a n s m i s s i o n t a r i f f s , r e l i a b i l i t y c o n c e r n s a r e a d d r e s s e d , a n d t r a n s m i s s i o n g r i d i n v e s t m e n t a r e r e s o l v e d . “ ‘ 0 4 S e e H o w a r d J . H a s , “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f f i c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 , P a g e s 1 - 8 1 ; B e f o r e t h e M i c h i g a n P u b l i c S e r v i c e C o m m i s s i o n , C a s e N o . U - 1 0 1 4 3 , C a s e N o . U - 1 0 1 7 6 , A p r i l 1 1 , 1 9 9 4 : T h e a p p l i c a t i o n o f A B A T E f o r a p p r o v a l o f a n e x p e r i m e n t a l r e t a i l w h e e l i n g t a r i f f f o r C o n s u m e r s P o w e r , “ O p i n i o n a n d I n t e r i m O r d e r R e m a n d i n g t o t h e A d m i n i s t r a t i v e L a w J u d g e f o r F u r t h e r P r o c e e d i n g s ” ; R o n a l d R . B r a e u t i g a m a n d J o h n C . P a n z a r , “ E f f e c t s o f t h e C h a n g e fl o m R a t e - o f - R e t u r n t o P r i c e - C a p R e g u l a t i o n , ” _ A _ E _ R 8 3 , N o 2 , M a y 1 9 9 3 . P a g e s 1 9 1 - 1 9 8 ; R o b e r t D . G l y n n , “ O f f e r i n g C u s t o m e r s D i r e c t A c c e s s : U s i n g C h o i c e t o S t i m u l a t e C o m p e t i t i o n ” , T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , D e c e m b e r 1 9 9 4 , V o l u m e 7 , N u m b e r 1 0 . P a g e s P a g e s 5 2 - 5 7 a n d o t h e r s . F o r a m o r e c o m p l e t e l i s t i n g s e e t h e b i b l i o g r a p h y . ‘ 0 5 S e e “ T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s ” , H o w a r d J . H a a s , M E G A . A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . P a g e s 1 - 8 1 ; “ O p i n i o n a n d I n t e r i m O r d e r R e m a n d i n g t o t h e A d m i n i s t r a t i v e L a w J u d g e f o r F u r t h e r P r o c e e d i n g s ” , B e f o r e t h e M i c h i g a n P u b l i c S e r v i c e C o m m i s s i o n , C a s e N o . U - 1 0 1 4 3 , C a s e N o . U - 1 0 1 7 6 , A p r i l 1 1 , 1 9 9 4 . T h e a p p l i c a t i o n o f A B A T E f o r a p p r o v a l o f a n e x p e r i m e n t a l r e t a i l w h e e l i n g t a r i f f f o r C o n s u m e r s P o w e r ; “ E f f e c t s o f t h e C h a n g e fl o m R a t e - o f - R e t u r n t o P r i c e - C a p R e g u l a t i o n . ” A g 8 3 , N o 2 ( M a y 1 9 9 3 ) . P a g e s 1 9 1 - 1 9 8 ; “ O f f e r i n g C u s t o m e r s D i r e c t A c c e s s : U s i n g C h o i c e t o S t i m u l a t e C o m p e t i t i o n ” , T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , D e c e m b e r 1 9 9 4 , V o l u m e 7 , N u m b e r 1 0 . P a g e s 5 2 - 5 7 a n d o t h e r s . F o r a m o r e c o m p l e t e l i s t i n g s e e t h e b i b l i o g r a p h y a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r . 9 4 Q E ‘ T ‘ “ “ - “ ‘ C . N e t I m p a c t o f F E R C o r d e r 8 8 8 o n P h a s e H U n i t ’ s N a t i v e L o a d W i l l B e M i n i m a l I t i s u n l i k e l y , t h e r e f o r e , t h a t F E R C o r d e r 8 8 8 w i l l c a u s e a s i g n i fi c a n t m i g r a t i o n o f l o a d a w a y fl o m i n c u m b e n t u t i l i t i e s . I t i s e v e n l e s s l i k e l y t h a t t h i s l o a d w i l l b e d i v e r t e d fl o m t h e l o w - c o s t c o a l - fi r e d u n i t s t h a t m a k e u p t h e m a j o r i t y o f t h e P h a s e H u n i t s . I t i s t h e r e f o r e u n l i k e l y t h a t F E R C o r d e r 8 8 8 a n d t h e o p e n i n g o f c o m p e t i t i o n i n t h e e l e c t r i c i t y m a r k e t w i l l i m p a c t t h e o u t c o m e o f t h e P h a s e 1 1 m a r k e t . I n s h o r t , F E R C o r d e r 8 8 8 i s e x p e c t e d t o h a v e l i t t l e i m p a c t o n t h e a b a t e m e n t c o n t r o l d e c i s i o n s u n d e r t h e l o n g - t e r m P h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t . T i t l e I V r e s t r i c t i o n s a r e n o t e x p e c t e d t o c a u s e c o s t s o f g e n e r a t i o n t o i n c r e a s e s i g n i fi c a n t l y a m o n g P h a s e H u n i t s , c e r t a i n l y n o t e n o u g h t o m a k e n e w g a s - p o w e r e d g e n e r a t i n g c a p a c i t y t o c o m p e t e d i r e c t l y w i t h b a s e l i n e l o a d g e n e r a t o r s . 1 0 6 W h a t i m p a c t o r d e r 8 8 8 w i l l h a v e s h o u l d b e r e s t r i c t e d , i n t h e l o n g - t e r m , t o l o a d s u p p l i e d b y t h e m o r e e x p e n s i v e g e n e r a t i n g u n i t s o n t h e g r i d , n o t t h e b a s e l i n e , l o w - c o s t l o a d g e n e r a t o r s w h i c h m a k e u p t h e c o r e o f t h e P h a s e I I u n i t s — t h e c o a l b u r n i n g g e n e r a t o r u n i t s . T h e e x p a n s i o n o f t h e s h a r e o f n a t u r a l g a s i n e l e c t r i c g e n e r a t i o n , m a d e p o s s i b l e b y F E R C o r d e r 8 8 8 , i s e x p e c t e d t o g o t o w a r d s l o a d g r o w t h a n d t o r e p l a c e a g i n g n u c l e a r p o w e r — a s d i s c u s s e d e a r l i e r i n t h e i n t r o d u c t i o n . ‘ 0 7 ‘ 0 6 N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e , N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n . V o l u m e I H : S u p p l y A s s e s s m e n t s . O c t o b e r 1 9 9 4 , P a g e 4 7 9 - 8 1 , U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d fi n e s o f A m e r i c a Q u a r t e r l y E n e r g y R e p o r t , P a g e 7 , A p r i l 1 9 9 8 . 1 0 7 N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e , N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n . V o l u m e I H : S u p p l y A s s e s s m e n t s . O c t o b e r 1 9 9 4 , P a g e 4 7 9 - 8 1 , U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a Q u a r t e r l y E n e r g y R e p o r t , P a g e 7 , A p r i l 1 9 9 8 . 9 5 1 0 8 M o s t o f t h e s e t r a d e s a r e r e s u l t i n g i n t h e n e t r e a l l o c a t i o n 0 f t h e I X . P o t e n t i a l P r o b l e m s w i t h t h e M a r k e t — T h e N e e d f o r a n E x a m i n a t i o n o f E x t e r n a l C o s t s U n d e r L o n g T e r m T i t l e I V , P h a s e H M a r k e t A l l o c a t i o n s o f A l l o w a n c e s I t i s a p p a r e n t , fl o m t h e e v i d e n c e p r e s e n t e d a b o v e , t h a t a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s d o e s e x i s t . T h e f a c t t h a t t h e t r a d e s a r e c a u s i n g a r e l o c a t i o n o f e m i s s i o n s a n d a b a t e m e n t i s w e l l d o c u m e n t e d . s o u r c e s o f e m i s s i o n s r e l a t i v e t o a n e m i s s i o n c a p . B e t w e e n M a r c h o f 1 9 9 4 a n d M a r c h o f 1 9 9 7 , o f t h e 2 7 m i l l i o n a l l o w a n c e s w e r e t r a n s f e r r e d w i t h i n u t i l i t i e s o r g r o u p s o f u t i l i t i e s , 9 1 . 4 % w e r e r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s b e t w e e n e c o n o m i c a l l y d i s t i n c t p a r t i e s . 1 0 9 I n a d d i t i o n , “ a s o f J a n u a r y 1 9 9 6 , a l l o w a n c e s h a d b e e n t r a n s f e r r e d a c r o s s t h e b o r d e r s o f a l l 2 4 s t a t e s w i t h P h a s e I a f f e c t e d u n i t s a n d o f 1 0 o f t h e 2 3 s t a t e s w i t h o n l y P h a s e H u n i t s . ” 1 1 0 T h e p r o b l e m i s t h a t , u p t o t h i s p o i n t , t h e e x t e r n a l c o s t i m p a c t o f t h e s e r e a l l o c a t i o n s h a s n o t b e e n e x a m i n e d . E x t e r n a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h S 0 ; e m i s s i o n s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t — b a s e d o n a n a r e a p o p u l a t i o n , t h e c o n c e n t r a t i o n o f e m i s s i o n s , a n d a n u m b e r o f o t h e r f a c t o r s . T h e r e i s a s i g n i fi c a n t a m o u n t r e s e a r c h r e g a r d i n g t h e l o c a t i o n a l c o n c e n t r a t i o n e f f e c t s o f S O ; . 1 1 1 ‘ 0 8 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C m A i r A c t A m e n d m e n t s . O c t o b e r 1 9 9 7 ; E P A , 1 9 9 6 C o m p l i a n c e R e p o r t - A c i d R a a r P r o g p a m , O f fi c e o f A i r a n d R a d i a t i o n , J u n e 1 9 9 7 ; “ L o o k i n g b a c k o n S O ; T r a d i n g : W h a t ’ s G o o d f o r t h e E n v i r o n m e n t i s G o o d f o r t h e M a r k e t , ” P u b l i c U t i l i t i e s F o r t n i g h _ t l y , O c t o b e r 1 9 9 7 . “ ’ 9 “ L o o k i n g b a c k o n S O ; T r a d i n g : W h a t ’ s G o o d f o r t h e E n v i r o n m e n t i s G o o d f o r t h e M a r k e t , ” P u b l i c U t i l i t i e s F o r t n i g h _ t l y , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 4 . 1 1 ° R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s . 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , 6 3 . “ ‘ S e e A b b e y , D E , M D . L e b o w i t z , P K M i l l s , F . F . P e t e r s o n , W . L . B e e s o n a n d R I . B u r c h e t t e , “ L o n g - t e r m A m b i e n t C o n c e n t r a t i o n s o f P a r t i c u l a t e s a n d O x i d a n t s a n d D e v e l o p m e n t o f C h r o n i c D i s e a s e i n C o h o r t o f N o n s m o k i n g C a l i f o r n i a R e s i d e n t s , ” I n h a l a t i o n T o x i c o l o g y 7 , 1 9 9 5 , p a g e s 1 9 - 3 4 ; A b b e y , D E , F R P e t e r s o n , P . K . M i l l s a n d 9 6 I n a d d i t i o n , t h e r e i s s t r o n g e v i d e n c e t h a t l o c a t i o n o f t h e s o u r c e o f S O ; e m i s s i o n s i n t h e U n i t e d S t a t e s w i l l a f f e c t t h e r e g i o n a l c o n c e n t r a t i o n s o f S O ; — t h u s a f f e c t i n g e x t e r n a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h S 0 ; e m i s s i o n s . 1 1 2 D e s p i t e t h e r e c o g n i t i o n t h a t e x t e r n a l c o s t s o f S O ; e m i s s i o n s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t , n o t h i n g h a s b e e n d o n e — u n t i l t h e w r i t i n g o f t h i s p a p e r — t o c a t a l o g u e t h e e f f e c t s o f p o t e n t i a l a l l o w a n c e t r a d e s o n e x t e r n a l c o s t s . A s i n d i c a t e d i n c h a p t e r 1 , w h e r e e x t e r n a l c o s t s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t , c a u t i o n m u s t b e e x e r c i s e d w h e n i m p l e m e n t i n g a n a l l o w a n c e m a r k e t a s a m e a n s o f a c h i e v i n g a n t o t a l e m i s s i o n g o a l . W h e r e e x t e r n a l e f f e c t s a r e l o c a t i o n a l l y d e p e n d e n t , e x t e r n a l e f f e c t s o f a l l o w a n c e t r a d e s m a y m o r e t h a n o f f s e t t h e s a v i n g s i n a b a t e m e n t c o s t s a c r o s s u n i t s . T h e r e h a s b e e n o n e s t u d y o n t h e p o t e n t i a l e x t e r n a l c o s t b e n e fi t s o f t h e l a w — H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t a R e d u c t i o n s U r l d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s . E P A , O c t o b e r , 1 9 9 7 . H o w e v e r , t h i s s t u d y o n l y f o c u s e s o n t h e p o t e n t i a l b e n e fi t s o f t h e t i t l e I V e m i s s i o n c a p g o a l i n t e r m s o f h e a l t h c a r e s a v i n g s r e l a t i v e t o t h e c a s e w h e r e l a w w a s n o t p a s s e d . T h i s s t u d y d o e s n o t e x a m i n e t h e p o t e n t i a l i m p a c t o f r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s , t h o u g h t h e a u t h o r s r e c o g n i z e t h e e x i s t e n c e o f s u c h e f f e c t s : “ U n c e r t a i n t y . . . e x i s t s i n p r e d i c t i n g t h e s p e c i fi c l o c a t i o n o f e m i s s i o n r e d u c t i o n s b e c a u s e L . K i t t l e , “ C h r o n i c R e s p i r a t o r y D i s e a s e A s s o c i a t e d w i t h L o n g T e r m A m b i e n t C o n c e n t r a t i o n s o f S u l f a t e s a n d O t h e r A i r P o l l u t a n t s , ” J o u r n a l o f E x p o s u r e A m t l y s i s a u c l E n v i r o n m e n t a l E p i d e m i o l o g y , 1 9 9 3 , p a g e s 9 9 - 1 1 5 ; A m e r i c a n L u n g A s s o c i a t i o n , H e a l t h E f f e c t s o f A i r P o l l u t i o n , N e w Y o r k , N e w Y o r k . 1 9 7 8 ; D . V . B a t e s a n d R . S i z t o , “ A s s o c i a t i o n s B e t w e e n A m b i e n t P a r t i c u l a t e S u l f a t e a n d A d m i s s i o n s t o O n t a r i o H o s p i t a l s f o r C a r d i a c a n d R e s p i r a t o r y D i s e a s e s , ” A m e r i c a n J o u r n a l o f E p i d e m i o l o g y 1 4 2 ( 1 ) , M a y 1 9 9 5 , p a g e s 1 5 - 2 2 ; a n d o t h e r s . S e e b i b l i o g r a p h y f o r a m o r e c o m p l e t e l i s t i n g . ” 2 J . S . C h a n g , R . A . B r o s t , I . S . A . I s a k e n , S . M a d r o n i c h , P . M i d d l e t o n , W . R . S t o c k w e l l , a n d C J . W a l c e k , “ A T h r e e D i m e n s i o n a l E u l e r i a n A c i d D e p o s i t i o n M o d e l : P h y s i c a l C o n c e p t s a n d F o r m u l a t i o n , ” J o u r n a o f G e o p h y s i c a l R e s e a g r . V o l . 9 2 , N o . D 1 2 , D e c e m b e r 2 0 1 9 8 7 , P a g e s 1 4 , 6 8 1 - 1 4 , 7 0 0 . 9 7 e m i s s i o n s a l l o w a n c e s c a n b e t r a d e d a m o n g e m i t t i n g f a c i l i t i e s ” . 1 1 3 O t h e r s t u d i e s r e g a r d i n g t h e b e n e fi t s o f a l l o w a n c e t r a d e s h a v e f o c u s e d e x c l u s i v e l y o n t h e c o m p l i a n c e c o s t s a v i n g s u n d e r m a r k e t a b l e p e r m i t s r e l a t i v e t o c o m m a n d a n d c o n t r o l s t a n d a r d s . 1 1 4 T h e r e i s , t h e r e f o r e , a n e e d f o r a n e x a m i n a t i o n o f t h e p o t e n t i a l e x t e r n a l h e a l t h a f f e c t s o f a l l o w a n c e t r a d e s i n t e r m s o f c h a n g e s i n S 0 ; c o n c e n t r a t i o n s r e l a t i v e t o i n i t i a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s u n d e r T i t l e I V . X . T h e U s e o f a S i m u l a t i o n t o M o d e l t h e L o n g - R u n B i n d i n g P h a s e H A l l o w a n c e M a r k e t A n u m b e r o f r e a s o n s e x i s t f o r u s i n g a s i m u l a t i o n t o m o d e l t h e l o n g - r i m p h a s e H m a r k e t s e t u p b y T i t l e I V , r a t h e r t h a n u s e c u r r e n t p h a s e I m a r k e t a c t i v i t y t o e x a m i n e t h e a f f e c t s o f a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s . T h e m o s t i m p o r t a n t i s t h e f a c t t h a t t h e c u r r e n t p h a s e 1 m a r k e t a c t i v i t y i s n o t r e p r e s e n t a t i v e o f t h e l o n g - r u n i m p a c t o f e x p e c t e d P h a s e H m a r k e t a c t i v i t y . T h e f u l l p o t e n t i a l r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s t h r o u g h t r a d e r u e n o t s e e n i n P h a s e I b e h a v i o r . G i v e n t h i s i t i s a l s o r e a s o n a b l e t o a s s u m e t h a t t h e n e t r e a l l o c a t i o n o f P h a s e I a l l o w a n c e s w i l l n o t b e i n d i c a t i v e o f a n y n e t r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s u n d e r a b i n d i n g P h a s e H a l l o w a n c e a l l o c a t i o n . T h i s m e a n s t h a t c u r r e n t P h a s e I m a r k e t a c t i v i t y w o u l d n o t b e i n d i c a t i v e o f t h e f u l l p o t e n t i a l o f t h e P h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t t o r e d u c e t h e c o s t s o f ” 3 E P A , H u m n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l a a n A i r A c t A m e n d m e n t s . O c t o b e r 1 9 9 7 . “ 4 I C F R e s o u r c e s , I n c . , “ E c o n o m i c a n a l y s i s o f T i t l e I V o f t h e a d m i n i s t r a t i o n ’ s p r o p o s e d C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s ( H R 3 0 3 0 / 8 1 4 9 0 ) , R e p o r t p r e p a r e d f o r t h e U S . E P A ( 1 9 8 9 ) a n d J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R S w i n t o n , “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a a d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , 5 8 - 7 2 . 9 8 c o m p l i a n c e t h r o u g h a l l o w a n c e t r a d e s w i t h T i t l e I V e m i s s i o n g o a l s . 1 1 5 I n a d d i t i o n , t h i s m e a n s t h a t t h e c u r r e n t P h a s e 1 m a r k e t a c t i v i t y w o u l d n o t b e i n d i c a t i v e o f t h e f u l l p o t e n t i a l o f t h e P h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t t o c h a n g e t h e n e t a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s a n d t h e r e f o r e c h a n g e t h e e x t e r n a l c o s t s o f S O ; e m i s s i o n s r e l a t i v e t o T i t l e I V a s a c a p . T h e r e i s , t h e r e f o r e , t h e n e e d f o r a s i m u l a t i o n o f t h e p o t e n t i a l P h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t t o e x a m i n e t h e p o t e n t i a l c o s t s a v i n g s a n d e x t e r n a l c o s t e f f e c t s o f a m a r k e t u n d e r t h e b i n d i n g P h a s e H a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . T h e r e a s o n s f o r t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n p h a s e H e x p e c t a t i o n s a n d c u r r e n t p h a s e I a c t i v i t y a r e o u t l i n e d a b o v e , a n d a r e r e i t e r a t e d b r i e fl y h e r e . T h e m o s t i m p o r t a n t r e a s o n f o r a d i f f e r e n c e i n t h e s t r u c t u r e b e t w e e n P h a s e I a n d p h a s e H i s t h e f a c t t h e t w o m a r k e t s a r e , i n f a c t , d i f f e r e n t . P h a s e I o f T i t l e I V i s n o t d e s i g n e d t o c r e a t e a n e q u i l i b r i u m m a r k e t f o r a l l o w a n c e s . I t i s a t r a n s i t o r y s e t o f a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s w h i c h o n l y l a s t 5 y e a r s . I t i s d e s i g n e d t o b e a g r a c e o r t r a n s i t i o n p e r i o d d u r i n g w h i c h t h e d i r t i e s t p l a n t s a r e g i v e n t i m e a n d a n i n c e n t i v e t o h a v e c o n t r o l m e a s u r e s i n p l a c e b y t h e t i m e p h a s e H t a k e s e f f e c t . T h e b r e a k t a k e s t h e f o r m o f l a r g e r a l l o w a n c e a l l o c a t i o n t h a n w i l l o c c u r u n d e r p h a s e H . E a r l y c o m p l i a n c e t h u s p r o v i d e s a b o n u s n u m b e r o f a n n u a l a l l o w a n c e s t h a t c a n b e s o l d i n p h a s e I I t o a l l e v i a t e t h e c o s t s o f a b a t e m e n t i n c u r r e d b y t h e d i r t i e r p l a n t s . I n a d d i t i o n , e a r l y c o m p l i a n c e r e s u l t s i n a d d i t i o n a l o n e - t i m e b o n u s a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s t h a t c a n b e s o l d i n p h a s e I I . I t i s , a n d w a s , e x p e c t e d t h a t P h a s e 1 u n i t s , w h i c h a c c o u n t f o r l e s s t h a n 1 / 3 o f t h e e x i s t i n g u n i t s a f f e c t e d b y T i t l e I V , w o u l d t a k e a d v a n t a g e o f t h e s e i n c e n t i v e s a n d o v e r c o n t r o l t h e i r e m i s s i o n s . T h e t e r m o v e r c o n t r o l i s u s e d t o m e a n e m i s s i o n a b a t e m e n t i n “ 5 T h e f a c t t h a t a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s w i l l r e d u c e t h e c o s t s o f e m i s s i o n s i s g e n e r a l l y a c c e p t e d . T h e r e l a t i v e e f f i c i e n c y o f a n a l l o w a n c e m a r k e t t o a c a p i s d i s c u s s e d i n d e t a i l i n 9 9 i . f i r ” e x c e s s o f a n a m o u n t n e e d e d f o r a u n i t t o m e e t a n n u a l e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s — a s i n d i c a t e d b y a n n u a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . T h e r e a s o n f o r e x p e c t e d o v e r c o n t r o l a n d a l l o w a n c e b u i l d - u p u n d e r i n P h a s e I w a s t w o - f o l d — t h e r e l a t i v e l o w c o s t s o f c o m p l i a n c e o f P h a s e I u n i t s r e l a t i v e t o P h a s e I I u n i t s a n d t h e g e n e r o u s a l l o w a n c e s a l l o c a t i o n s g r a n t e d d u r i n g t h e fi v e y e a r s o f P h a s e I . F i r s t , p h a s e I u n i t s a r e d i r t i e r , o n a v e r a g e , t h a n t h e g e n e r a l p o p u l a t i o n a f f e c t e d o n l y b y p h a s e I I r e s t r i c t i o n s . I t i s g e n e r a l l y u n d e r s t o o d t h a t t h e b i g g e r a n d t h e d i r t i e r t h e u n i t , t h e c h e a p e r i t i s t o r e m o v e e m i s s i o n s o n a p e r t o n b a s i s . 1 ‘ 6 T h e a v e r a g e p h a s e I u n i t i s e x p e c t e d t o h a v e l o w e r a b a t e m e n t c o s t s t h a n t h e a v e r a g e p h a s e H - o n l y u n i t . 1 1 7 G i v e n t h i s e x p e c t a t i o n , i t i s e x p e c t e d t h a t P h a s e 1 u n i t s w i l l , o n a v e r a g e , e x p e c t t o p l a y t h e r o l e o f s u p p l i e r s o f e x c e s s a l l o w a n c e s i n t h e P h a s e 1 1 m a r k e t . T h e c o s t s o f a b a t e m e n t o f P h a s e I I - o n l y u n i t s w i l l , i n g e n e r a l , b e h i g h e r t h a n t h o s e e x h i b i t e d b y P h a s e I d e s i g n a t e d u n i t s . P h a s e H u n i t s w i l l t h e r e f o r e , i n g e n e r a l , p l a y t h e r o l e o f d e m a n d e r s o f a l l o w a n c e s i n P h a s e H . I t i s e x p e c t e d t h a t , g i v e n P h a s e H p r i c e e x p e c t a t i o n s — w h i c h a r e h i g h e r t h a n t h e l o n g - r u n c o s t s o f t h e a v e r a g e P h a s e I u n i t ’ s F G D e q u i p m e n t — s o m e P h a s e I u n i t s w i l l h a v e a n i n c e n t i v e t o i n v e s t i n F G D a n d o v e r c o n t r o l e m i s s i o n s . T h u s r a t h e r t h a n r e p r e s e n t i n g a n e q u i l i b r i u m d i s t r i b u t i o n o f a l l o w a n c e s , P h a s e I i s a n d w a s e x p e c t e d t o e x h i b i t a s i g n i fi c a n t b u i l d - u p o f a l l o w a n c e s — w i t h a n e x p e c t a t i o n o f s e l l i n g t h e s e a l l o w a n c e s i n t h e P h a s e 1 1 m a r k e t . A s i n d i c a t e d i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n s , t h i s i s t h e b e h a v i o r s e e n i n t h e c r u r e n t P h a s e I m a r k e t . T h e r e h a s b e e n a s i g n i fi c a n t , a n n u a l b a n k i n g C h a p t e r 1 o f t h i s p a p e r . ” 6 I n t e g a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m T e c h n i c a l D o c u m e n t a t i o n M a n u a l s , v o l u m e s 2 a n d 3 . “ 7 I t i s i m p o r t a n t t o u n d e r s t a n d t h a t P h a s e I I r e q u i r e m e n t s a f f e c t t h e g e n e r a l p o p u l a t i o n o f g e n e r a t i n g u n i t s g r e a t e r t h a n S O M W i n s i z e . P h a s e 1 u n i t s w i l l f a l l u n d e r t h e P h a s e I I 1 0 0 o f a l l o w a n c e s t h r o u g h o u t t h e fi r s t f o u r y e a r s o f P h a s e I . A s i n d i c a t e d e a r l i e r , t h e a m o u n t o f b a n k i n g h a s e x c e e d e d e a r l i e r e x p e c t a t i o n s , d u e t o t h e u n e x p e c t e d l o w p r i c e o f P o w d e r B a s i n C o a l . H o w e v e r , t h e m a r k e t h a s s i n c e a d j u s t e d t o t h e p r i c e s h o c k . P r i c e s a r e a g a i n s h o w i n g i n d i c a t i o n s o f h i g h e r P h a s e H e q u i l i b r i u m p r i c e s a n d b a n k i n g c o n t i n u e s , b u t a t a r e d u c e d r a t e — e v i d e n c e o f i n t e r - t e m p o r a l p l a n n i n g w h e r e t h e d a t e o f a b i n d i n g P h a s e H e m i s s i o n c o n s t r a i n t h a s b e e n p u s h e d b a c k . 1 1 8 S e c o n d , t h e b o n u s a l l o w a n c e p r o g r a m a n d t h e g e n e r o u s a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s p r o v i d e d a n i n c e n t i v e t o o v e r c o n t r o l e m i s s i o n s . T h e m o r e o v e r c o n t r o l a u n i t h a s , t h e m o r e a l l o w a n c e s i t h a s a v a i l a b l e t o s e l l i n p h a s e H w h e n t h e p r i c e s o f a l l o w a n c e s a r e e x p e c t e d t o i n c r e a s e d r a m a t i c a l l y . T h e s e g e n e r o u s a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s e n d i n t h e y e a r 2 0 0 0 , w h e n P h a s e I I b e g i n s . B o t h t h e g e n e r o u s a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a n d t h e e x p e c t a t i o n s o f r e l a t i v e l y l o w c o m p l i a n c e c o s t s o f P h a s e 1 u n i t s g e n e r a t e s a c o n d i t i o n w h e r e a s i g n i fi c a n t p o r t i o n o f a l l o w a n c e s a r e b a n k e d , r a t h e r t h a n t r a d e d . G i v e n t h e r e l a t i v e l y l o w c o s t s o f c o m p l i a n c e a m o n g P h a s e 1 u n i t s , t h e r e i s a n e x p e c t a t i o n t h a t P h a s e I u n i t s w i l l , o n a v e r a g e , b e s u p p l i e r s i n t h e u p c o m i n g P h a s e H m a r k e t . T h u s t h e a l l o c a t i o n s a n d r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s i n t h e s h o r t - t e r m P h a s e I m a r k e t s h o u l d n o t b e e x p e c t e d t o i n d i c a t e t h e a c t u a l o r p o t e n t i a l r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s u n d e r t h e l o n g - r i m P h a s e H m a r k e t . S i n c e t h e fi r l l p o t e n t i a l r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s a r e n o t s e e n i n P h a s e I b e h a v i o r , i t i s a l s o r e a s o n a b l e t o a s s u m e t h a t t h e n e t r e a l l o c a t i o n o f P h a s e I a l l o w a n c e s w i l l n o t b e i n d i c a t i v e o f a n y n e t r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s u n d e r a b i n d i n g P h a s e I I a l l o w a n c e a l l o c a t i o n . T h i s m e a n s t h a t r e q u i r e m e n t i n t h e y e a r 2 0 0 0 , h o w e v e r , n o t a l l u n i t s t h a t a r e a f f e c t e d b y P h a s e H a r e P h a s e I u n i t s . 1 0 1 c u r r e n t P h a s e I m a r k e t a c t i v i t y w o u l d n o t b e i n d i c a t i v e o f t h e f u l l p o t e n t i a l o f t h e P h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t t o r e d u c e t h e c o s t s o f c o m p l i a n c e t h r o u g h a l l o w a n c e t r a d e s w i t h T i t l e I V e m i s s i o n g o a l s . 1 1 9 I n a d d i t i o n , t h i s m e a n s t h a t t h e c u r r e n t P h a s e I m a r k e t a c t i v i t y w o u l d n o t b e i n d i c a t i v e o f t h e f u l l p o t e n t i a l o f t h e P h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t t o c h a n g e t h e n e t a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s a n d t h e r e f o r e c h a n g e t h e e x t e r n a l c o s t s o f S O ; e m i s s i o n s r e l a t i v e t o T i t l e I V a s a c a p . T h e r e i s , t h e r e f o r e , a n e e d t o u s e a s i m u l a t i o n o f l o n g - t e r m P h a s e 1 1 m a r k e t b e h a v i o r i n o r d e r t o s t u d y t h e p o t e n t i a l l o n g - t e r m e f f e c t s o f T i t l e I V . C t u r e n t P h a s e I m a r k e t a c t i v i t y i s i n s u f fi c i e n t t o d r a w l o n g - t e r m c o n c l u s i o n s r e g a r d i n g l o n g - t e r m r e a l l o c a t i o n s e f f e c t s o f a l l o w a n c e t r a d e s w h e r e P h a s e H a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e b i n d i n g . T h i s i s n o t t o s a y t h a t P h a s e I a c t i v i t y c a n b e i g n o r e d . G i v e n t h e a s s u m p t i o n o f s o m e d e g r e e o f i n n e r - t e m p o r a l p l a n n i n g o n t h e p a r t o f t h e u n i t s , a s i m u l a t i o n o f t h e P h a s e 1 1 m a r k e t s h o u l d i n d i c a t e g e n e r a l b e h a v i o r a m o n g P h a s e I d e s i g n a t e d u n i t s t h a t i s c o n s i s t e n t w i t h a c t u a l l y o b s e r v e d P h a s e I u n i t b e h a v i o r . T h a t i s , P h a s e I d e s i g n a t e d u n i t s i n t h e s i m u l a t i o n o f P h a s e H s h o u l d b e a c t i n g a s s u p p l i e r s i n t h e P h a s e H m a r k e t r e s u l t s . I n a d d i t i o n , t h e c o s t s o f a b a t e m e n t p r e d i c t e d b y t h e F G D e s t i m a t i o n m o d e l s h o u l d b e r e a s o n a b l y c l o s e t o t h e a b a t e m e n t c o s t s e x h i b i t e d b y c r u r e n t F G D e f f o r t . I n a d d i t i o n , t h e l o n g - t e r m p r i c e s p r e d i c t e d b y t h e m o d e l s h o u l d b e h i g h e r t h a n t h o s e c u r r e n t l y s e e n i n t h e m a r k e t , b u t w i t h i n a r e a s o n a b l e r a n g e o f e x p e c t a t i o n s o f a t i m e - t r e n d l i n e . P h a s e I “ 8 R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 6 6 . “ 9 T h e f a c t t h a t a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s w i l l r e d u c e t h e c o s t s o f e m i s s i o n s i s g e n e r a l l y a c c e p t e d . T h e r e l a t i v e e f fi c i e n c y o f a n a l l o w a n c e m a r k e t t o a c a p i s d i s c u s s e d i n d e t a i l i n C h a p t e r 1 o f t h i s p a p e r . 1 0 2 b e h a v i o r s h o u l d t h e r e f o r e b e u s e d a s a t e s t f o r t h e a c c u r a c y o f t h e P h a s e I s i m u l a t i o n m o d e l . X I . T h e F o c u s o n F G D A s i n d i c a t e d a b o v e , t h i s p a p e r a s s u m e s t h a t e a c h u n i t ’ s d e c i s i o n r e g a r d i n g a b a t e m e n t i n t h e l o n g - r u n T i t l e I V m a r k e t i s m o d e l e d a r o u n d t h e e s t i m a t e d l o n g - t e r m c o s t s o f F l u i d i z e d G a s D e s u l f u r i z a t i o n ( F G D ) a b a t e m e n t o f a c t u a l b o i l e r u n i t s g r a n t e d a l l o w a n c e s u n d e r P h a s e H o f T i t l e I V . F G D a n d t h e l o n g - r u n c o s t o f F G D a r e t h e r e f o r e t h e c e n t r a l f o c u s o f t h e s i m u l a t i o n o f a l o n g - r u n a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r T i t l e I V . M o d e l i n g b e h a v i o r b a s e d o n i n d i v i d u a l e s t i m a t e s o f F G D c o s t w a s a s s u m e d f o r a n u m b e r o f r e a s o n s . A s i n d i c a t e d i n t h e d i s c u s s i o n s a b o v e , c o m p a r e d t o n u c l e a r p o w e r , n a t u r a l g a s , a n d c o a l s w i t c h i n g , F G D i s t h e s i n g l e m o s t c o s t - e f f e c t i v e m e a n s o f m e e t i n g l o n g - t e r m T i t l e I V e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s . R e l a t i v e t o c o a l s w i t c h i n g , F G D i s t h e o n l y o p t i o n t h a t a l l o w s t h e u s e o f c o a l a n d l o n g - t e r m c o m p l i a n c e w i t h T i t l e I V . E x p a n d i n g N u c l e a r p o w e r , d e s p i t e t h e f a c t t h a t i t i s a z e r o e m i s s i o n s s o l u t i o n , i s n o t a n o p t i o n d u e t o t h e c u r r e n t p o l i t i c a l a t m o s p h e r e . N u c l e a r p o w e r i s t h e s e c o n d l a r g e s t s o u r c e o f p o w e r i n t h e c o u n t r y , f a r b e h i n d c o a l , b u t t h e c u r r e n t m o v e t o d e c o m m i s s i o n r a t h e r t h a n u p g r a d e o r e x p a n d t h e i r u s e a s t h e e x i s t i n g p o p u l a t i o n a g e s . N a t u r a l G a s g e n e r a t o r s h a v e b e e n l o o k e d u p o n a s p o t e n t i a l s o l u t i o n t o t h e l o n g - r u n P h a s e H c o m p l i a n c e . H o w e v e r , a s i n d i c a t e d i n t h e d i s c u s s i o n s a b o v e , g a s i s a l i m i t e d o p t i o n d u e t o i t s h i g h c o s t o f g e n e r a t i o n r e l a t i v e t o c o a l — e v e n u n d e r P h a s e H c o m p l i a n c e c o s t s . N a t u r a l G a s g e n e r a t i o n r e p r e s e n t s t h e f a s t e s t g r o w i n g s o u r c e o f g e n e r a t i o n c a p a c i t y , h o w e v e r , a s i n d i c a t e d , i t i s b e i n g u s e d t o r e p l a c e a g i n g n u c l e a r c a p a c i t y — r a t h e r t h a n l o w e r c o s t c o a l - 1 0 3 fi r e d u n i t s . O f t h e o p t i o n s a v a i l a b l e t o t h e u t i l i t y i n d u s t r y , F G D i s n o t o n l y r e c o g n i z e d a s t h e l e a s t c o s t m e a n s o f l o n g - t e r m c o m p l i a n c e w i t h T i t l e I V e m i s s i o n r e s t r i c t i o n s , b u t t h e o n l y o p t i o n c o n s i s t e n t w i t h l o n g - t e r m p l a n s f o r t h e c o n t i n u e d u s e o f t h e c h e a p e s t fi r e l s o u r c e a v a i l a b l e — c o a l . I n a d d i t i o n , t h e u s e o f F G D a l l o w s a m e a n s o f i n e x p e n s i v e a n d r e l i a b l e e m i s s i o n o v e r - c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s a t i n d i v i d u a l b o i l e r u n i t s . T h i s p r o v i d e s a n e f f i c i e n t u 3 m e a n s o f i n d u s t r y - w i d e c o m p l i a n c e t h r o u g h t h e a l l o w a n c e m a r k e t m e c h a n i s m . C o a l s w i t c h i n g a l o n e w o u l d n o t a l l o w i n d u s t r y - w i d e c o m p l i a n c e w i t h P h a s e I I r e q u i r e m e n t s . N o r w o u l d c o a l s w i t c h i n g fl e e u p a l l o w a n c e s f o r s a l e i n t h e l o n g - r u n a l l o w a n c e m a r k e t . W i t h o u t F G D , c o a l b u r n i n g u n i t s w h e r e l o w s u l f u r c o a l i s e i t h e r n o t a t e c h n i c a l l y f e a s i b l e o p t i o n ( p a r t i c u l a r l y g i v e n p o s s i b l e e n t r y i f c o a l u n i t s w e r e t o l o s e t h e i r c o s t a d v a n t a g e s o v e r o t h e r f u e l s ) o r i s u n a v a i l a b l e , w o u l d e i t h e r h a v e t o r e d u c e t h e i r o u t p u t d r a s t i c a l l y o r s h u t d o w n . A n o t h e r r e a s o n t o b a s e t h e s i m u l a t i o n m o d e l o f F G D i s t h a t t h e r e i s a c o n s i d e r a b l e a m o u n t o f d a t a r e g a r d i n g a c t u a l F G D i m p l e m e n t a t i o n c o s t s fl o m p r i v a t e a n d g o v e r n m e n t s o u r c e s d u e t o a l o n g - h i s t o r y o f i t s u s e a s a c o m p l i a n c e t e c h n o l o g y . T h e u s e o f F G D c a n , t h e r e f o r e , b e p r e d i c t e d b a s e d o n i n d i v i d u a l u n i t c h a r a c t e r i s t i c s g i v e n e x p e c t a t i o n s r e g a r d i n g l o n g - t e r m a l l o w a n c e p r i c e s . T h i s i s n o t t h e c a s e w i t h c o a l - s w i t c h i n g o n a u n i t b y u n i t b a s i s . T h e p r o b l e m w i t h fi n d i n g d a t a r e g a r d i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f c o a l s w i t c h i n g a r e n o t c o n fi n e d t o t h i s s t u d y . S o f a r n o r e s e a r c h e r o r g o v e r n m e n t a g e n c y h a s b e e n a b l e t o s a t i s f a c t o r i l y d e s c r i b e w h a t m a k e s o n e u n i t m o r e l i k e l y t o b e a b l e t o u s e l o w e r s u l f u r c o a l t h a n a n o t h e r . A s C o g g i n s a n d S w i n t o n w r i t e : 1 0 4 “ d a t a s o u r c e s a r e i n s u f fi c i e n t l y d e t a i l e d t o p e r m i t a c o m p r e h e n s i v e e x a m i n a t i o n o f t h i s q u e s t i o n . ” 1 2 0 T h e i n a b i l i t y t o m o d e l c o a l s w i t c h i n g i s n o t c r i p p l i n g t o t h e a n a l y s i s , h o w e v e r . A s o u t l i n e d a b o v e , c o a l s w i t c h i n g , a s a n a b a t e m e n t o p t i o n , i s n o t c o m p e t i t i v e w i t h F G D i n t e r m s o f l o n g - r i m c o m p l i a n c e o p t i o n s u n d e r T i t l e I V . I t i s , i n s t e a d , a c o m p l i m e n t a r y o p t i o n w h e r e i t i s f e a s i b l e . U n i t s t h a t w o u l d n o t i n v e s t i n F G D b e f o r e c h e a p l o w s u l f u r c o a l w a s a v a i l a b l e w i l l n o t i n v e s t i n F G D n o w t h a t i t i s . T h e s e u n i t s w i l l u s e i t t o r e d u c e t h e i r d e m a n d f o r a l l o w a n c e s — w h e n i t i s t e c h n i c a l l y a n d fi n a n c i a l l y f e a s i b l e t o d o s o . U n i t s t h a t w o u l d i n v e s t i n F G D — m a i n l y i n t h e h i g h s u l f u r s t a t e s d u e t o F G D ’ s d e c r e a s i n g a v e r a g e c o s t — w i l l s t i l l i n v e s t i n F G D . C o a l s w i t c h i n g i s n o t c o n s i d e r e d a n o p t i o n i n m o s t o f t h e s e s t a t e s — a s i n d i c a t e d i n t h e p r e v i o u s d i s c u s s i o n s . I f i t i s , i t c a n b e u s e d t o l o w e r e m i s s i o n s e v e n f u r t h e r o n c e F G D i s i n s t a l l e d — c o m p l e m e n t i n g F G D a b a t e m e n t o n t h e s u p p l y s i d e . A s i n d i c a t e d a b o v e , l o w - c o s t - l o w - s u l f u r c o a l h a s r e d u c e d l o n g - t e r m a l l o w a n c e d e m a n d fl o m e a r l i e r e s t i m a t e s , b u t t h i s w i l l o n l y a f f e c t F G D d e c i s i o n s a m o n g u n i t s a t t h e m a r g i n . T h e r e i s n o t , t h e r e f o r e , a n i n d i c a t i o n t h a t c o a l s w i t c h i n g w i l l a l t e r t h e s u p p l y a n d d e m a n d r e l a t i o n s h i p s g e n e r a t e d b y r e l a t i v e F G D c o s t s — a s i n d i c a t e d r e p e a t e d l y a b o v e . O f t h e o p t i o n s a v a i l a b l e t o t h e u t i l i t y i n d u s t r y , F G D i s n o t o n l y r e c o g n i z e d a s t h e l e a s t c o s t m e a n s o f l o n g - t e r m c o m p l i a n c e w i t h T i t l e I V e m i s s i o n r e s t r i c t i o n s , b u t t h e o n l y o p t i o n c o n s i s t e n t w i t h l o n g - t e r m p l a n s f o r t h e c o n t i n u e d u s e o f t h e c h e a p e s t fi r e l s o u r c e a v a i l a b l e — c o a l . F G D i s t h e c e n t r a l f o c u s o f p a s t a n d c u r r e n t s t u d i e s o f p o t e n t i a l c o s t s a v i n g s r e g a r d i n g t h e P h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t . F G D i s a s s u m e d t o b e t h e d r i v i n g f o r c e 1 2 ° J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n ; “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s . ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t 3 0 , 1 0 5 i n t h e c o s t s s a v i n g s t o b e f o u n d i n t h e T i t l e I V a l l o w a n c e m a r k e t , a n d i t i s t h e h e t e r o g e n e i t y a m o n g F G D c o s t s w h i c h w i l l f o r m t h e u n d e r l y i n g r e a s o n f o r a l l o w a n c e t r a d e s u n d e r a b i n d i n g P h a s e H e m i s s i o n r e q u i r e m e n t . R e l a t i v e F G D c o s t s a m o n g u n i t s a r e t h e r e f o r e a n a p p r o p r i a t e f o c u s o f a s i m u l a t i o n o f t h e l o n g - r u n P h a s e H m a r k e t . F G D a n d t h e l o n g - r u n c o s t o f F G D a r e t h e r e f o r e t h e c e n t r a l f o c u s o f t h e s i m u l a t i o n o f a l o n g - r u n a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r T i t l e I V . X H . C u r r e n t L i t e r a t u r e o n T i t l e I V a n d L o c a t i o n a l E x t e r n a l C o s t s . I n t h e c a s e w h e r e t h e s t u d i e s a r e s p e c i fi c a l l y m a d e i n r e g a r d t o t h e d e v e l o p i n g a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r t i t l e I V , w h e r e t h e r e i s e v e r y i n d i c a t i o n t h a t e x t e r n a l c o s t e f f e c t s a r e n o t h o m o g e n e o u s a c r o s s fi r m s , t h e i s s u e o f l o c a t i o n d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s h a v e r e c e i v e d a m i x e d t r e a t m e n t . O n e o f t h e m o s t r e c e n t e x a m i n a t i o n s o f t h e T i t l e I V a l l o w a n c e m a r k e t s e t u p b y t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t i s b y C o g g i n s a n d S m i t h ( 1 9 9 3 ) . I n t h e i r p a p e r r e g a r d i n g a s i m u l a t i o n o f a t w o fi r m a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r t w o r e g u l a t o r s , t h e r e i s a n e x p l i c i t a s s u m p t i o n t h a t t h e e x t e r n a l i m p a c t o f t r a d e s o f s u l f u r d i o x i d e a l l o w a n c e s a r e n o t d e p e n d e n t o n t h e r e l a t i v e s o u r c e s o f t h e e m i s s i o n s . I t i s a s s u m e d t h a t s i n c e t h e c o m m a n d a n d c o n t r o l ( C A C ) a n d i n c e n t i v e b a s e d ( I B ) r e g u l a t i o n w i l l a c h i e v e t h e s a m e e m i s s i o n g o a l s t h e y w i l l b e e q u i v a l e n t i n e x t e r n a l i m p a c t : “ B e c a u s e t h e p o l l u t i o n l e v e l s f o r e a c h f i r m a r e h e r e h e l d fi x e d - - - a n d b e c a u s e t h e o v e r a l l e m i s s i o n s t a n d a r d i s a s s u m e d t o b e i d e n t i c a l i n t h e C A C a n d i n t h e a l l o w a n c e t r a d i n g c a s e — t h e r e i s n o n e e d t o a c c o u n t f o r t h e e n v i r o n m e n t a l d a m a g e i n t h e w e l f a r e m e a s u r e . . . e n v i r o n m e n t a l d a m a g e i s n o t u n i m p o r t a n t ; i t s i m p l y d o e s n o t c h a n g e . ” 1 2 1 1 9 9 6 , P a g e 6 7 . 1 0 6 C o g g i n s a n d S m i t h a r e i m p l i c i t l y a s s u m i n g t h a t t h e r e l a t i v e l o c a t i o n o f t h e s o u r c e s d o e s n o t i m p a c t t h e c o s t s i n fl i c t e d b y s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s . H o w e v e r , i n t h e c a s e o f s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s , e n v i r o n m e n t a l d a m a g e d o e s c h a n g e w i t h t h e l o c a t i o n a n d l e v e l s o f e m i s s i o n s . U n d e r t h e s e c i r c u m s t a n c e s e a c h a n d e v e r y t r a d e o r r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s i n t h e m a r k e t c a n a n d w i l l c a u s e s o m e c h a n g e i n e n v i r o n m e n t a l d a m a g e — t h u s t h e r e i s a n e e d t o a c c o u n t f o r e n v i r o n m e n t a l d a m a g e a s a w e l f a r e m e a s u r e . T h i s i s a f a c t r e c o g n i z e d b y S c h m a l e n s e e w h e n h e s t a t e s , “ p e r m i t t i n g a l l o w a n c e s t o b e t r a d e d fl e e l y a n y w h e r e i n t h e U n i t e d S t a t e s w o u l d b e a fi r s t - b e s t p o l i c y i f a n d o n l y i f e m i s s i o n s e v e r y w h e r e i n t h e U n i t e d S t a t e s h a d t h e s a m e m a r g i n a l d a m a g e , w h i c h t h e y p l a i n l y d o n o t . ” 1 2 2 H o w e v e r , t h e e f f e c t s o f t r a d e s a r e b e y o n d t h e s c o p e o f S c h m a l e n s e e p a p e r a n d h e d o e s n o t i n c l u d e t h e m i n h i s d i s c u s s i o n o f t h e c u r r e n t , e a r l y P h a s e I m a r k e t . T h i s w a s b e y o n d t h e s c o p e o f J o s k o w , S c h m a l e n s e e , a n d B a i l e y ( 1 9 9 8 ) a s w e l l . 1 2 3 H e r e , t h e a u t h o r s a r g u e t h a t t h e m a r k e t f o r s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s ( a l l o w a n c e s o r a l l o w a n c e s ) i s v e r y e f fi c i e n t , s o m u c h s o t h a t “ t h e f r i c t i o n l e s s , p e r f e c t l y c o m p e t i t i v e i d e a l i s a g o o d a p p r o x i m a t i o n t o r e a l i t y . ” 1 2 4 W h i l e J o s k o w ( e t a 1 ) a r g u e s t h a t t h e m a r k e t l a c k s m u c h i n t h e w a y o f t r a n s a c t i o n c o s t s , h e d o e s n o t a d d r e s s t h e p o t e n t i a l i m p a c t o n e x t e r n a l c o s t s o f a r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s t h r o u g h t r a d e — a n d w h a t i m p a c t t h i s m a y h a v e o n t h e n e t 1 2 1 J a y C o g g i n s a n d S m i t h , “ S o m e W e l f a r e E f f e c t s o f E m i s s i o n A l l o w a n c e T r a d i n g i n a T w i c e - R e g u l a t e d I n d u s t r y ” , J o u r n a l o f E n v i r o n m e n fi E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 2 5 , 2 7 5 — 2 9 7 ( 1 9 9 3 ) . 1 2 2 “ R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 5 4 . ” 3 P a u l L . J o s k o w , R i c h a r d S c h m a l e n s e e , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ T h e M a r k e t f o r S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s , ” T h e A m e r i c a n E c o n o m i c R e v i e w . V o l . 8 8 , N O . 4 , S e p t e m b e r 1 9 9 8 , 6 6 9 — 6 8 3 . ‘ 2 4 P a u l L . J o s k o w , R i c h a r d S c h m a l e n s e e , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ T h e M a r k e t f o r S u l fi l r D i o x i d e E m i s s i o n s , ” T h e A m e r i g r a a i c o n o m i c R e v i e w . V o l . 8 8 , N O . 4 , S e p t e m b e r 1 9 9 8 , P a g e 6 8 2 . 1 0 7 e f fi c i e n c y o f t h e m a r k e t . A s o f t h e w r i t i n g o f t h i s p a p e r , t h e r e h a s n o t b e e n a n e x p l i c i t t r e a t m e n t o f l o c a t i o n - d e p e n d e n t m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s i n a c o m p a r i s o n o f m a r k e t s a n d s i n g l e - e m i s s i o n r u l e c a p s i n t h e l i t e r a t u r e . X I H . C o n c l u s i o n : T h e N e e d t o E x a m i n e t h e N e t C o s t E f f e c t o f t h e T i t l e I V A l l o w a n c e M a r k e t R e l a t i v e t o a T i t l e I V C o m p l i a n t C a p I t s h o u l d b e c l e a r fl o m t h e a b o v e d i s c u s s i o n s t h a t a s i m u l a t i o n m o d e l o f p h a s e 1 1 u n i t s , u s i n g F G D t e c h n o l o g y a n d a s s u m i n g a n a t i v e l o a d w i l l p r o v i d e a r e a s o n a b l e f r a m e w o r k i n w h i c h t o e x a m i n e t h e p o t e n t i a l r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s a n d c o s t s s a v i n g s g e n e r a t e d b y a f u t u r e P h a s e H b i n d i n g a l l o w a n c e m a r k e t . U s i n g t h e s e r e a l l o c a t i o n r e s u l t s , i t s h o u l d b e p o s s i b l e t o e s t i m a t e e m i s s i o n s b e f o r e a n d a f t e r t r a d e s s o a s t o e s t i m a t e p o t e n t i a l t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f t h e b i n d i n g p h a s e H m a r k e t . I n c o m p a r i n g a n a l l o w a n c e m a r k e t t o a s i n g l e - e m i s s i o n r u l e c a p , c h a p t e r 3 w i l l f o l l o w i n t h e t r a d i t i o n o f t h e l i t e r a t u r e o u t l i n e d i n c h a p t e r 1 t h a t e x a m i n e s t h e r e l a t i v e s t r e n g t h s o f v a r i o u s f o r m s o f e x t e r n a l i t y r e g u l a t i o n u n d e r v a r y i n g c i r c u m s t a n c e s . C h a p t e r 3 u s e s t h e g e n e r a l c o n c l u s i o n s d e s c r i b e d i n c h a p t e r 1 t o e x a m i n e t h e p o t e n t i a l e f f e c t o f a l l o w a n c e t r a d e s i n a s i m u l a t i o n o f t h e l o n g - m m T i t l e I V , P h a s e 1 1 m a r k e t . C h a p t e r 3 w i l l m a k e u s e o f a s i m u l a t i o n m o d e l o f t h e b i n d i n g p h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t , u s i n g F G D a s t h e p r i m e m o v e r t e c h n o l o g y i n d e t e r m i n i n g a l l o w a n c e t r a d i n g p a t t e r n s a n d a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s , a s o u t l i n e d a b o v e . U n l i k e t h e e a r l i e r d i s c u s s i o n s o f T i t l e I V e f f i c i e n c y r e l a t i v e t o a c a p , t h e p r e s e n t a t i o n m a d e i n t h i s p a p e r , a n d s p e c i fi c a l l y i n c h a p t e r 3 i n c l u d e s t h e e f f e c t o f d o c u m e n t e d l o c a t i o n a l - d e p e n d e n t - e x t e r n a l c o s t s o f S O ; o n t h e p o t e n t i a l l o n g - t e r m n e t w e l f a r e e f f e c t o f T i t l e I V u n d e r p h a s e H r u l e s . 1 0 8 ” l l l l l l l l l l l l l l l f P L A C E I N R E T U R N B O X t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T O A V O I D F I N B r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E O J ? ! 9 8 3 2 0 0 W Q Q Q O U ? » g z t s n s A U G Y # 2 6 0 3 : 4 , » U T 1 m a n i m u s - m 4 T h e T o t a l C o s t E f f e c t s o f t h e B i n d i n g P h a s e I ] T i t l e I V S 0 2 A l l o w a n c e M a r k e t V O L U M E 1 1 B y H o w a r d J . H a a s A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y I n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s F o r t h e d e g r e e o f D o c t o r o f P h i l o s o p h y E c o n o m i c s 1 9 9 9 C H A P T E R 3 T H E P H A S E I I A L L O W A N C E M A R K E T R E L A T I V E T O A P H A S E I I C O M P L I A N T C A P : A S I N I U L A T I O N O F B I N D I N G T I T L E I V A L L O W A N C E A L L O C A T I O N S I . I n t r o d u c t i o n C h a p t e r 1 i n d i c a t e s t h a t t h e r e a r e t w o e f f e c t s a s s o c i a t e d w i t h m a r k e t r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s w h e n e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s a n d m a r g i n a l a b a t e m e n t c o s t s a r e h e t e r o g e n e o u s a c r o s s u n i t s i n t h e m a r k e t . T h e s e t w o e f f e c t s a r e t h e a b a t e m e n t c o s t s s a v i n g s e f f e c t a n d t h e c h a n g e i n e x t e r n a l c o s t e f f e c t . T h e s u m o f t h e t w o e f f e c t s p r o v i d e s a m e a s u r e o f w h e t h e r o r n o t a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i m p r o v e s o r r e d u c e s w e l f a r e r e l a t i v e t o a s i n g l e e m i s s i o n s t a n d a r d c a p w i t h t h e s a m e t o t a l e m i s s i o n g o a l . T h e F o c u s o f c h a p t e r 3 i s t h e e x a m i n a t i o n o f t h e p o t e n t i a l a b a t e m e n t c o s t a n d e x t e r n a l c o s t e f f e c t s o f t h e b i n d i n g p h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 . T h i s a c t a n d t h e i s s u e s s u r r o u n d i n g i t w e r e i n t r o d u c e d i n c h a p t e r 2 . T h i s p a p e r u s e s a s i m u l a t i o n o f t h e f u t u r e b i n d i n g , l o n g - r u n p h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t t o e x a m i n e t h e n e t c o s t e f f e c t s o f t h e T i t l e I V r e l a t i v e t o a n e m i s s i o n s t a n d a r d s c a p w i t h t h e s a m e t o t a l e m i s s i o n s g o a l . 1 T o t h i s e n d , t h e m o d e l d e v e l o p e d i n t h i s p a p e r i s d e s i g n e d t o p r o v i d e a m e a s u r e o f b o t h t h e a b a t e m e n t c o s t s s a v i n g s p r o v i d e d b y t h e m a r k e t a n d t h e n e t e f f e c t o n e x t e r n a l c o s t s c a u s e d b y t h e r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s w i t h t r a d e . B o t h c o s t 1 T h e t e r m l o n g - r u n - p h a s e - I I - m a r k e t i s u s e d t o r e f e r t o t h e p o i n t i n t i m e w h e n t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s u n d e r P h a s e I I o f t i t l e I V b e c o m e b i n d i n g o n e m i s s i o n s . 1 0 9 m e a s u r e s a r e g i v e n r e l a t i v e t o t h e c a s e w h e r e t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e a p p l i e d a s a c a p ( n o n - m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s ) . I I . O u t l i n e o f t h i s C h a p t e r T h i s c h a p t e r p r e s e n t s t h e c o m p o n e n t s o f t h e e c o n o m i c m o d e l t h a t m a k e u p t h e c o r e o f t h e p h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t s i m u l a t i o n . T h e c h a p t e r i s d i v i d e d i n t o s e v e r a l p a r t s . P a r t H I r e i t e r a t e s t h e s c o p e o f t h e m o d e l , a s d i s c u s s e d i n c h a p t e r 2 . P a r t I V d e fi n e s t h e t i m e s c o p e o f t h e m o d e l i n t e r m s o f a b a t e m e n t t e c h n o l o g y . P a r t V d e fi n e s t h e t i m e s c o p e o f t h e m o d e l i n t e r m s o f e l e c t r i c g e n e r a t i o n c a p a c i t y . P a r t V I I n t r o d u c e s t h e B o i l e r U n i t , i t s a n n u a l c o s t s o f e l e c t r i c g e n e r a t i o n a n d a n n u a l e m i s s i o n s p e r u n i t o f g e n e r a t i o n . P a r t V I I p r e s e n t s t h e c o s t s o f e m i s s i o n r e d u c t i o n i n t h e f o r m o f F G D . P a r t V I I I p r e s e n t s t h e u n i t p r o fi t f u n c t i o n u n d e r b o t h t h e P h a s e I I c o m p l i a n t c a p a n d t h e b i n d i n g P h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t . P a r t I X d i s c u s s e s t h e d e t e r m i n a t i o n o f a l l o w a n c e p r i c e e s t i m a t e s o f t h e f u t u r e b i n d i n g P h a s e 1 1 m a r k e t . P a r t X p r e s e n t s t h e r e s u l t s o f t h e m a r k e t a n d c a p s i m u l a t i o n , p r e s e n t i n g p r i c e , c o s t s s a v i n g s , a n d g e o g r a p h i c r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s . P a r t X I c o m p a r e s t h e P h a s e I I m o d e l ’ s r e s u l t s w i t h c u r r e n t P h a s e 1 a c t i v i t y t o t e s t t h e v e r a c i t y o f t h e m o d e l . P a r t X I I p r e s e n t s t h e m o d e l s t o c a l c u l a t e e f f e c t o f b i n d i n g P h a s e I I m a r k e t o n e x t e r n a l c o s t s . P a r t X H I p r e s e n t s t h e e x t e r n a l c o s t r e s u l t s o f e m i s s i o n t r a d e s u n d e r a b i n d i n g P h a s e H m a r k e t . P a r t X I V p r e s e n t s t h e c o n c l u s i o n . 1 1 0 I I I . T h e S c o p e o f t h e P h a s e I I B i n d i n g R e g u l a t i o n S i m u l a t i o n M o d e l T h e F o c u s o f c h a p t e r 3 i s t h e e x a m i n a t i o n o f t h e p o t e n t i a l n e t c o s t o f t h e p h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 . T h i s p a p e r u s e s a s i m u l a t i o n o f t h e f u t u r e b i n d i n g , l o n g - r u n p h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t t o e x a m i n e t h e n e t c o s t e f f e c t s o f t h e T i t l e I V r e l a t i v e t o a n e m i s s i o n s t a n d a r d s c a p w i t h t h e s a m e t o t a l e m i s s i o n s g o a l . 2 T o t h i s e n d , t h e m o d e l d e v e l o p e d i n t h i s p a p e r i s d e s i g n e d t o p r o v i d e a m e a s u r e o f b o t h t h e a b a t e m e n t c o s t s s a v i n g s p r o v i d e d b y t h e m a r k e t a n d t h e n e t e f f e c t o n e x t e r n a l c o s t s c a u s e d b y t h e r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s w i t h t r a d e . B o t h c o s t m e a s u r e s a r e g i v e n r e l a t i v e t o t h e c a s e w h e r e t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e a p p l i e d a s a c a p o r n o n - m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s . T h e m o d e l p r e s e n t e d h e r e i s a s i n g l e p e r i o d s t a t i c e q u i l i b r i u m r e p r e s e n t a t i o n o f t h e i n t e r m e d i a t e / l o n g - r i m T i t l e I V a l l o w a n c e m a r k e t w h e r e P h a s e I I a l l o w a n c e r e s t r i c t i o n s a r e b i n d i n g o n e m i s s i o n s . T h e s i m u l a t i o n m o d e l s t h e p r e d i c t e d b e h a v i o r o f t h e a c t u a l i n d i v i d u a l b o i l e r u n i t s a f f e c t e d b y T i t l e I V b a s e d o n a c t u a l g e n e r a t i o n c o s t s , e m i s s i o n r a t e s , h i s t o r i c g e n e r a t i o n l o a d , a n d e s t i m a t e d c o s t s o f a b a t e m e n t v i a F l u i d i z e d G a s D e s u l f u r i z a t i o n ( F G D ) . U n i t b e h a v i o r i s m o d e l e d u n d e r b o t h a m a r k e t a n d a c a p w i t h T i t l e I V s p e c i fi c a t i o n s . W i t h a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s , e a c h u n i t h a s a c h o i c e i n h o w i t m e e t s i t s p h a s e I I c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s — a n d w h e t h e r o r n o t t o b e a s u p p l i e r o r d e m a n d e r o f a l l o w a n c e s i n a b i n d i n g p h a s e 1 1 m a r k e t . I n t h e m a r k e t , t h e c h o i c e r e g a r d i n g a b a t e m e n t i s m a d e b a s e d o n e a c h u n i t ’ s l o n g - r u n c o s t s o f F G D e q u i p m e n t r e l a t i v e t o t h e l o n g - r u n p r i c e f o r a l l o w a n c e s i n t h e b i n d i n g p h a s e 1 1 m a r k e t . 2 T h e t e r m l o n g - r u n - p h a s e - I I - m a r k e t i s u s e d t o r e f e r t o t h e p o i n t i n t i m e w h e n t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s u n d e r P h a s e I I o f t i t l e I V b e c o m e b i n d i n g o n e m i s s i o n s . 1 1 1 A b a t e m e n t c o s t s s a v i n g s o f t h e P h a s e I I m a r k e t a r e m e a s u r e d r e l a t i v e t o t h e a b a t e m e n t c o s t s i n c u r r e d u n d e r t h e h y p o t h e t i c a l c a s e w h e r e P h a s e H a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e a p p l i e d a s a n o n - m a r k e t a b l e c a p o n e a c h u n i t ’ s e m i s s i o n s . C o s t s a v i n g s a r e i n t h e f o r m o f a v o i d e d F G D c o s t s t o u n i t s b u y i n g a l l o w a n c e s , a n d p o s i t i v e n e t r e v e n u e s f r o m t h e s a l e o f a l l o w a n c e s f r o m t h o s e t h a t i n v e s t i n F G D . T h e n e t e x t e r n a l c o s t a f f e c t s o f T i t l e I V a r e s e t u p t o m e a s u r e t h e t o t a l e x t e r n a l c o s t s i n c u r r e d u n d e r t h e m a r k e t ’ s r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o t o t a l e x t e r n a l c o s t s i n c u r r e d i f n o t r a d e w a s a l l o w e d t o o c c u r . 3 U n l i k e t h e a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s e f f e c t , t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f t r a d e s c a n b e p o s i t i v e o r n e g a t i v e , d e p e n d i n g o n t h e n e t r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s , g i v e n l o c a t i o n d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s . T h e s u m o f t h e t w o e f f e c t s d e t e r m i n e s t h e n e t c o s t e f f e c t o f t h e T i t l e I V m a r k e t r e l a t i v e t o t h e T i t l e I V a s a c a p . T h e m o d e l w a s l i m i t e d t o c o n s i d e r a t i o n s o f F G D f o r a n u m b e r o f r e a s o n s . F o r e m o s t a m o n g t h e s e i s t h e f a c t t h a t F G D h a s b e e n i d e n t i fi e d , s i n c e t h e p a s s a g e o f t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 , a s t h e l e a s t c o s t c o m p l i a n c e t e c h n o l o g y a v a i l a b l e t o c o a l b u r n i n g u n i t s u n d e r b i n d i n g P h a s e I I r e s t r i c t i o n s . 4 F G D ( A D V O C A T E ) “ i s o n e o f t h e f e w l o w c o s t t e c h n o l o g i e s c a p a b l e o f a c h i e v i n g 9 0 p e r c e n t S O ; c o n t r o l ? ” D u e t o t h i s e a r l y 3 W h e r e e a c h u n i t m u s t r e d u c e e m i s s i o n s t o m e e t i t s i n i t i a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n . 4 F r a n k T . P r i n c i o t t a , “ A c i d R a i n C o n t r o l O p t i o n s , ” D i r e c t o r o f t h e A i r a n d E n e r g y E n g i n e e r i n g R e s e a r c h L a b o r a t o r y , O f fi c e o f R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t , U S . E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y , M D - 6 0 ; R e s e a r c h T r i a n g l e P a r k , N C 2 7 7 1 1 1 t o T h e E l e c t r i c P o w e r I n d u s t r y a n d t h e N e w C l e a n A i r A c t C o n f e r e n c e , D e c e m b e r 1 0 - 1 1 , 1 9 9 0 , W a s h i n g t o n , D C ; T . E m m e l a n d M . M a i b o d i , “ R e t r o fi t C o s t s f o r $ 0 2 a n d N O x C o n t r o l O p t i o n s a t 2 0 0 C o a l - F i r e d P l a n t s , ” E P A c o n t r a c t N o . 6 8 - 0 2 — 4 2 8 6 ; N a t i o n a l A c i d R a i n P r e c i p i t a t i o n A s s e s s m e n t P r o g r a m , 1 9 9 0 I n t e g r a t e d A s s e s s m e n t R e p o r t , p a g e s 4 0 8 - 4 3 3 ; N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f fi c e , N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n , V o l u m e H I : S u p p l y A s s e s s m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 4 , P a g e 5 6 5 ; I n t e g r a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m T e c h n i c a l D o c u m e n t a t i o n M a n u a l s , v o l u m e s 2 a n d 3 . 5 F r a n k T . P r i n c i o t t a , “ A c i d R a i n C o n t r o l O p t i o n s , ” D i r e c t o r o f t h e A i r a n d E n e r g y E n g i n e e r i n g R e s e a r c h l a b o r a t o r y , O f fi c e o f R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t , U S . E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y , M D - 6 0 ; R e s e a r c h T r i a n g l e P a r k , N C 2 7 7 1 1 1 t o T h e 1 1 2 i d e n t i fi c a t i o n o f a l e a s t - c o s t m e a n s o f T i t l e I V c o m p l i a n c e , a n d t h e f a c t t h a t t h e t e c h n o l o g y w a s a l r e a d y i n p l a c e a t m a n y u n i t s p r i o r t o t h e p a s s a g e o f T i t l e I V , t h e r e i s c o n s i d e r a b l e d a t a a v a i l a b l e r e g a r d i n g t h e a c t u a l c o s t s o f i m p l e m e n t i n g F G D a b a t e m e n t . T h e s a m e c a n n o t b e s a i d o f c o a l s w i t c h i n g . 6 U n l i k e c o a l s w i t c h i n g , F G D w i l l a l l o w i n d u s t r y - w i d e c o m p l i a n c e w i t h T i t l e I V , a n d s i g n i fi c a n t l e v e l s o f o v e r c o n t r o l w h i c h w i l l a l l o w t h e d e v e l o p m e n t o f a n a l l o w a n c e m a r k e t . T h e a s s u m p t i o n t h a t F G D i s t h e o n l y a b a t e m e n t o p t i o n c o n s i s t e n t w i t h l o n g - t e r m c o m p l i a n c e i s n o t e x p e c t e d t o r e d u c e t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e s i m u l a t i o n i n e s t i m a t i n g l o n g - t e r m a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s o f t h e T i t l e I V m a r k e t r e l a t i v e t o t h e c a s e w h e r e l o a d s w i t c h i n g w a s m o d e l e d . T h e s u p e r i o r i t y a n d p r o j e c t e d d o m i n a n c e o f F G D a s a c o m p l i a n c e o p t i o n a n d d r i v i n g f o r c e i n t h e P h a s e 1 1 m a r k e t i s d i s c u s s e d i n C h a p t e r 2 w i t h r e s p e c t t o T i t l e I V g o a l s , c o a l - u s e p r o j e c t i o n s , r e l a t i v e c o s t s o f f u e l a l t e r n a t i v e s , a n d r e c e n t d e v e l o p m e n t s i n t h e a l l o w a n c e m a r k e t i n t h e i n t r o d u c t i o n t o T i t l e I V a n d F E R C o r d e r 8 8 8 . T h i s i s s u e i s a l s o r e v i s i t e d i n A p p e n d i x G a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r . T h i s m o d e l i s n o t i n t e n d e d t o d e s c r i b e p o t e n t i a l l o a d r e a l l o c a t i o n e f f e c t s o f t h e r e c e n t F E R C o r d e r 8 8 8 , w h i c h o r d e r s u t i l i t i e s t o o p e n t h e i r t r a n s m i s s i o n g r i d s u p t o p o t e n t i a l s u p p l i e r s o f e l e c t r i c i t y . I n f a c t , t h i s p a p e r a s s u m e d e a c h P h a s e H b o i l e r u n i t E l e c t r i c P o w e r I n d u s t r y a n d t h e N e w C l e a n A i r A c t C o n f e r e n c e , D e c e m b e r 1 0 - 1 1 , 1 9 9 0 , W a s h i n g t o n , D C , P a g e 5 . 6 F r a n k T . P r i n c i o t t a , “ A c i d R a i n C o n t r o l O p t i o n s , ” D i r e c t o r o f t h e A i r a n d E n e r g y E n g i n e e r i n g R e s e a r c h L a b o r a t o r y , O f fi c e o f R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t , U S . E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y , M D - 6 0 ; R e s e a r c h T r i a n g l e P a r k , N C 2 7 7 1 1 1 t o T h e E l e c t r i c P o w e r I n d u s t r y a n d t h e N e w C l e a n A i r A c t C o n f e r e n c e , D e c e m b e r 1 0 - 1 1 , 1 9 9 0 , W a s h i n g t o n , D C ; T . E m m e l a n d M . M a i b o d i , “ R e t r o fi t C o s t s f o r $ 0 2 a n d N O x C o n t r o l O p t i o n s a t 2 0 0 C o a l - F i r e d P l a n t s , ” E P A c o n t r a c t N o . 6 8 - 0 2 - 4 2 8 6 ; N a t i o n a l A c i d R a i n P r e c i p i t a t i o n A s s e s s m e n t P r o g r a m , 1 9 9 0 I n t e g r a t e d A s s e s s m e n t R e p o r t , p a g e s 4 0 8 - 4 3 3 ; N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e , N e w Y o r k S t a t e E n e r g y F l a m V o l u m e I H : S u p p l y A s s e s s m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 4 , P a g e 5 6 5 ; I n t e g r a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S g t e m T e c h n i c a L D o c u m e n t a t i o n M a n u a l s , V o l u m e s 2 a n d 3 . 1 1 3 k e e p s i t s n a t i v e l o a d u n d e r T i t l e I V d u r i n g t h e p e r i o d m o d e l e d a n d i s t r e a t e d a s r e g u l a t e d n a t u r a l m o n o p o l y w h e r e r e v e n u e m u s t b e c o v e r l o n g - r u n c o s t s . A s w i l l b e d i s c u s s e d i n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n s r e g a r d i n g T i t l e I V a n d F E R C o r d e r 8 8 8 , t h i s a s s u m p t i o n i s n o t e x p e c t e d t o r e d u c e t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e s i m u l a t i o n i n e s t i m a t i n g l o n g - t e r m a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s o f t h e T i t l e I V m a r k e t r e l a t i v e t o t h e c a s e w h e r e l o a d s w i t c h i n g w a s m o d e l e d . I V . D e fi n i n g t h e T i m e F r a m e o f t h e M o d e l i n t e r m s o f A b a t e m e n t C o s t s — t h e n e x t 2 0 y e a r s T h e s i m u l a t i o n i s s e t u p s i n g l e p e r i o d , s t a t i c e q u i l i b r i u m m o d e l . I f t i m e t r e p r e s e n t s a s t a t e w i t h o u t T i t l e I V r e g u l a t i o n , t i m e t + 1 r e p r e s e n t s t h e p e r i o d i n w h i c h t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t i s a p p l i e d a s e i t h e r a s e t o f m a r k e t a b l e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s o r a s a n e q u i v a l e n t s e t o f n o n - m a r k e t a b l e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . I n p e r i o d t + l , t h e u n i t s u n d e r T i t l e I V m u s t c h o o s e t h e i r l o n g - r u n a b a t e m e n t s t r a t e g y b a s e d o n t h e s t a t i c e q u i l i b r i u m a l l o w a n c e p r i c e w h e r e P h a s e H r e s t r i c t i o n s a r e b i n d i n g . T h e n a t u r e o f t h e t i m e p e r i o d d e fi n e d a s t + 1 u s e d i n t h i s m o d e l i s l a r g e l y t e c h n o l o g y d e p e n d e n t . I n t e r m s o f a b a t e m e n t d e c i s i o n s , t h e m a r k e t m o d e l a s s u m e s t h a t t + l i s a t r a n s i t i o n p e r i o d w h e r e d e c i s i o n s a r e b e i n g m a d e i n r e f e r e n c e i n t o l o n g - r u n a l l o w a n c e p r i c e a n d a b a t e m e n t c o s t s e x p e c t a t i o n s . T h i s i s a s s u m e d a p p r o p r i a t e g i v e n t h a t a b a t e m e n t t e c h n o l o g y i n t h e f o r m o f F G D t a k e s s i x m o n t h s t o a y e a r t o i m p l e m e n t a n d t h e l o n g - r u n i m p a c t o f t h e P h a s e H e m i s s i o n c o n s t r a i n t i s n o t e x p e c t e d f o r s e v e n t o t e n y e a r s . T h e l o n g - r u n a l l o w a n c e p r i c e i s d e fi n e d h e r e a s t h e a l l o w a n c e m a r k e t e q u i l i b r i u m p r i c e w h e n t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s i n t h e m a r k e t b e c o m e b i n d i n g o n e m i s s i o n s . T h e r e 1 1 4 i s a c u r r e n t e x p e c t a t i o n t h a t t h i s w i l l o c c u r b e t w e e n t h e y e a r 2 0 0 7 a n d 2 0 1 0 . A b a t e m e n t d e c i s i o n s a r e t h e r e f o r e m a d e i n t e r m s o f l o n g - r u n a b a t e m e n t c o s t s r e l a t i v e t o t h e l o n g - r u n p r i c e f o r a l l o w a n c e s i n t h e m a r k e t . W h e r e t h e p r i c e i s h i g h e r t h a n l o n g - r u n a b a t e m e n t c o s t s , t h e u n i t w i l l i n v e s t i n a b a t e m e n t t e c h n o l o g y . W h e r e t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s i s l o w e r t h a n l o n g - r u n a b a t e m e n t c o s t s , t h e u n i t w i l l b u y a l l o w a n c e s t o c o v e r i t s e m i s s i o n s r e q u i r e m e n t s . T h e l o n g - r u n e q u i l i b r i u m p r i c e f o r a l l o w a n c e s i s i n t e r n a l l y d e t e r m i n e d b y t h e m o d e l u s i n g t h e l o n g - r u n a b a t e m e n t c o s t c u r v e s o f t h e P h a s e H u n i t s . T h e e q u i l i b r i u m a l l o w a n c e p r i c e i s d e fi n e d a s t h e a l l o w a n c e p r i c e t h a t e q u a t e s a n n u a l l o n g - r u n s u p p l y a n d a n n u a l l o n g - r u n d e m a n d f o r a l l o w a n c e s . T h e i n t e r n a l l y d e t e r m i n e d l o n g - r u n p r i c e f o r a l l o w a n c e s w i l l d e t e r m i n e w h i c h u n i t s a r e p o t e n t i a l s u p p l i e r s o r d e m a n d e r s o f a n n u a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s i n t h e l o n g - r u n P h a s e H m a r k e t . T h i s , i n t u r n , w i l l p r o v i d e t h e a n n u a l r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s u n d e r t h e l o n g - r u n P h a s e I I m a r k e t . T h e e q u i l i b r i u m p r i c e a n d u n i t d e c i s i o n s a l l o w s a n e s t i m a t e o f t h e a n n u a l a b a t e m e n t c o s t s s a v i n g s p r o v i d e d b y t r a d e i n t h e l o n g - r u n P h a s e 1 1 m a r k e t , a s w e l l a s p r o j e c t e d c h a n g e s i n e x t e r n a l c o s t s — a s w i l l b e d i s c u s s e d l a t e r i n t h i s c h a p t e r . V . D e f i n i n g t h e T i m e F r a m e o f t h e M o d e l i n t e r m s o f t h e E l e c t r i c i t y M a r k e t — t h e n e x t 2 0 y e a r s I n t e r m s o f u n i t d e c i s i o n s r e g a r d i n g l o a d d e m a n d a n d c a p a c i t y , p e r i o d t + l i n t h e m o d e l i s a s s u m e d t o r e p r e s e n t i n t e r m e d i a t e - r u n i n t e r m s o f c o s t s a n d t e c h n o l o g y . T h a t i s , t h e u n i t ’ s g e n e r a t i n g c a p a c i t y i s a s s u m e d fi x a n d t h e p r i c e f o r e l e c t r i c i t y m u s t b e s u f fi c i e n t t o c o v e r a n n u a l c o s t s o f p r o v i d i n g t h e a n n u a l l o a d d e m a n d o f t h e u n i t s . E a c h 1 1 5 u n i t h a s a s p e c i fi e d a n n u a l l o a d d e m a n d t h a t i s s e n s i t i v e t o t h e a v e r a g e i n t e r m e d i a t e - r u n c o s t o f e l e c t r i c i t y g e n e r a t i o n o f t h e u n i t . T h i s i m p l i c i t l y a s s u m e s t h a t e a c h u n i t k e e p s i t s n a t i v e l o a d o v e r t h e n e x t 2 0 y e a r s , w i t h o r w i t h o u t F E R C o r d e r 8 8 8 . T h i s i s n o t a l i m i t i n g a s s u m p t i o n , g i v e n t h e d i s c u s s i o n p r e s e n t e d i n t h e c h a p t e r 2 r e g a r d i n g T i t l e I V a n d c o m p e t i t i o n . V I . T h e S i m u l a t i o n : T h e U s e o f t h e B o i l e r U n i t a s t h e B a s i c E c o n o m i c U n i t T h e b a s i c e c o n o m i c u n i t i n t h e s i m u l a t i o n i s t h e b o i l e r u n i t u s e d t o g e n e r a t e e l e c t r i c i t y . B e s i d e s s i m p l i f y i n g t h e p r o g r a m m i n g o f t h e m a r k e t a n d t r a c k i n g c h a n g e s i n e m i s s i o n s , t h e m a i n r e a s o n f o r t h i s c o n v e n t i o n w a s t h a t T i t l e I V i s a b o i l e r u n i t s p e c i fi c p i e c e o f l e g i s l a t i o n — a s s i g n i n g a l l o w a n c e s t o i n d i v i d u a l u n i t s b a s e d o n e a c h u n i t ’ s h i s t o r i c a v e r a g e b a s e l i n e o u t p u t f r o m 1 9 8 5 t o 1 9 8 7 . A t t h e e n d o f a g i v e n y e a r , e a c h b o i l e r u n i t m u s t h a v e e n o u g h a l l o w a n c e s i n i t s s p e c i fi c a c c o u n t t o c o v e r i t s e m i s s i o n s f o r t h a t y e a r . A n y t r a d e s a m o n g b o i l e r u n i t s — w h e t h e r w i t h i n t h e s a m e u t i l i t y o r p l a n t o r a c r o s s s t a t e l i n e s — m u s t b e r e g i s t e r e d a n d r e c o r d e d i n t h e a c c o u n t s a t t h e E P A . D e c i s i o n s t o b u y a l l o w a n c e s o r r e m o v e e m i s s i o n s a r e m a d e o n a b o i l e r - b y - b o i l e r b a s i s w i t h i n a p l a n t . T h i s i s d u e t o t h e f a c t t h a t a b a t e m e n t c o s t s v i a F G D a r e d e p e n d e n t o n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f i n d i v i d u a l b o i l e r u n i t s a t a p l a n t — p a r t i c u l a r l y t h e s i z e o f t h e u n i t a n d t h e a v e r a g e g r a d e a n d v o l u m e o f t h e f u e l i t u s e s . A s s u m i n g t h a t a l l a g e n t i n t h e m a r k e t a r e p r i c e - t a k e r i n a p e r f e c t l y c o m p e t i t i v e a l l o w a n c e m a r k e t 7 8 , t h e r e i s n o d i f f e r e n c e 7 T h a t i s , a s s u m i n g , p e r f e c t i n f o r m a t i o n a n d z e r o t r a n s a c t i o n s c o s t s a m o n g t h e t r a d e r s i n t h e m a r k e t . T h i s i s n o t a l i m i t i n g a s s u m p t i o n g i v e n t h a t t h e E P A ’ s u s e o f c o n t i n u o u s l y a n d p u b l i c l y u p d a t e d a l l o w a n c e a c c o u n t s a n d t r a n s a c t i o n s p r i c e s o n c o m p u t e r n e t w o r k s b r i n g s t h e a l l o w a n c e m a r k e t c l o s e r t o t h e i d e a l t h a n m o s t i n t e r m s o f i n f o r m a t i o n a n d t r a n s a c t i o n s c o s t s . I n f a c t , a s t u d y b y P a u l J o s k o w , R i c h a r d S c h m a l e n s e e , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y c o n c l u d e d “ t h a t t h e fi i c t i o n l e s s , p e r f e c t l y c o m p e t i t i v e i d e a l i s a g o o d 1 1 6 b e t w e e n t r a d e s b e t w e e n b o i l e r s a t d i f f e r e n t p l a n t s a n d b e t w e e n b o i l e r s a t a s p e c i fi c p l a n t . M o d e l i n g d e c i s i o n s b a s e d o n e a c h b o i l e r u n i t ’ s i n d i v i d u a l c o s t s i s t h e r e f o r e i d e a l w h e n e x a m i n i n g l o n g - r u n T i t l e I V a l l o w a n c e m a r k e t b e h a v i o r . A . P l a n t a n d B o i l e r D a t a : D e f i n i n g A n n u a l C o s t s o f G e n e r a t i o n a n d A n n u a l L o a d D a t a w a s c o l l e c t e d o n t h e P h a s e I I a f f e c t e d c o a l a n d o i l fi r e d e l e c t r i c p l a n t s , b o t h p u b l i c a n d p r i v a t e , a n d t h e i r b o i l e r s i n t h e U n i t e d S t a t e s . T h i s r e p r e s e n t s t h e p o p u l a t i o n o f b o i l e r s t h a t w i l l b e a f f e c t e d b y P h a s e I a n d P h a s e 1 1 9 a n d w h i c h w i l l b e g r a n t e d a l l o w a n c e s u n d e r T i t l e I V . ‘ 0 E a c h o f t h e p l a n t s p o s s e s s e s a n u m b e r o f T i t l e I V a f f e c t e d b o i l e r u n i t s . A l l o f t h e d a t a u s e d i n t h i s s i m u l a t i o n r e g a r d i n g b o i l e r c h a r a c t e r i s t i c s i s a v a i l a b l e f r o m t h e E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n s u r v e y s . 1 1 D a t a o n e a c h p l a n t ’ s p u b l i s h e d a p p r o x i m a t i o n t o r e a l i t y ( w i t h r e g a r d t o t h e p h a s e I a l l o w a n c e m a r k e t ) . ” S e e “ T h e m a r k e t f o r S u l fi i r D i o x i d e E m i s s i o n s . ” T h e A m e r i c a n E c o n o m i c R e v i e w , S e p t e m b e r 1 9 9 8 , V o l . 8 8 N o . 4 . P a g e s 6 6 9 - 6 8 5 . 8 A s s u m i n g a p e r f e c t l y c o m p e t i t i v e a l l o w a n c e m a r k e t h a s s e v e r a l a d v a n t a g e s . F i r s t i t e l i m i n a t e s a n y d i s t o r t i o n s i n t h e m a r k e t w h i c h m a y b e c a u s e d b y m o n o p o l i s t i c p o w e r . I t t h u s e l i m i n a t e s t h e n e e d t o m o d e l a C o u m o u t o r N a s h - e q u i l i b r i u m m o d e l f o r i n e x c e s s o f 1 , 5 0 0 a g e n t s . I t a l s o e l i m i n a t e s t h e n e e d t o t r e a t a g i v e n p o w e r p l a n t a s t h e b a s i c e n t i t y . T h e r e i s n o r e a s o n , o n a t r a n s a c t i o n s o r i n f o r m a t i o n c o s t b a s i s , t o t r e a t a b o i l e r a t a s i n g l e b o i l e r p l a n t a n y d i f f e r e n t l y t h a n e a c h b o i l e r a t a 1 0 b o i l e r p l a n t i n t e r m s o f b e h a v i o r i n t h e a l l o w a n c e m a r k e t g i v e n t h e p e r f e c t c o m p e t i t i o n m o d e l f o r t h e a l l o w a n c e m a r k e t . 9 I t d o e s n o t i n c l u d e b o i l e r s u n d e r 5 0 M W , t h o s e b o i l e r s t h a t d o n o t b u r n c o a l o r o i l , a n d e m i s s i o n s o u r c e s t h a t m a y v o l u n t e e r t o b e i n c l u d e d . 1 ° B o i l e r s w i t h l e s s t h a n 5 0 M W c a p a c i t y a n d c o - g e n e r a t i n g a r e e x c l u d e d b y T i t l e I V u n l e s s t h e i r o w n e r s o p t t o b e i n c l u d e d . I t i s a s s u m e d t h a t s u c h b o i l e r s w i l l n o t p a r t i c i p a t e a n d t h e y h a v e b e e n e x c l u d e d f o r t h i s r e a s o n a s w e l l a s t h e f a c t t h a t i n f o r m a t i o n o n s u c h b o i l e r s , p a r t i c u l a r l y i n t h e c a s e o f c o - g e n e r a t i n g u n i t s , i s v e r y l i m i t e d . ‘ 1 E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , C o s t g n r d Q u a n t i t y o f F u e l s f o r E l e c t r i c U t i l i t y P l a n t s ( a n n u a l : 1 9 8 5 , 1 9 8 6 , 1 9 8 7 , 1 9 8 9 , l 9 9 0 , 1 9 9 1 ) . E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , P i a — t i t C o s t a n d P o w e r P r o d u c t i o n E x p e n s e s ( a n n u a l : l 9 8 5 , 1 9 8 6 , 1 9 8 7 , 1 9 8 8 , 1 9 8 9 , l 9 9 0 , 1 9 9 1 ) . 1 1 7 c o s t s w a s u s e d t o d e t e r m i n e t h e i n d i v i d u a l b o i l e r u n i t ’ s c o s t o f g e n e r a t i o n , a n n u a l o u t p u t d e m a n d , c a p a c i t y , s i z e , c o o l i n g s o u r c e , f u e l c h a r a c t e r i s t i c s , a n d e x i s t i n g e m i s s i o n a b a t e m e n t t e c h n o l o g y . A s w i t h a n y p u b l i s h e d a c c o u n t i n g c o s t d a t a , c a u t i o n m u s t b e e x e r c i s e d w h e n u s i n g i t t o d e t e r m i n e a c t u a l e c o n o m i c r e l a t i o n s h i p s . I n t e r m s o f a f f e c t i n g t h e r e s u l t s o f t h e s i m u l a t i o n , t h e d i s t o r t i o n e f f e c t i s m i n i m i z e d b y t h e f a c t t h a t t h e d a t a u s e d f o r t h e s i m u l a t i o n o f t h e a l l o w a n c e m a r k e t i s e n g i n e e r i n g b a s e d — a n n u a l h e a t r a t e s , b o i l e r u n i t s i z e s , b o i l e r u n i t t y p e , c o o l i n g s o u r c e s , a n d f u e l c h a r a c t e r i s t i c s . I n a d d i t i o n , d a t a o n t h e d e l i v e r e d c o s t a n d B t u c o n t e n t o f a u n i t ’ s f u e l w a s u s e d t o d i r e c t l y d e t e r m i n e e a c h u n i t ’ s a n n u a l f u e l r e l a t e d g e n e r a t i o n c o s t s o f s u p p l y i n g a n n u a l a v e r a g e l o a d d e m a n d . O t h e r a n n u a l c o s t s h a d t o b e t a k e n a s g i v e n , b u t fi r e l c o s t s m a k e u p t h e m a j o r i t y o f a b o i l e r u n i t ’ s a n n u a l c o s t s — m i t i g a t i n g a c c o u n t i n g d i s t o r t i o n s i n a n n u a l c o s t s . G i v e n t h e r e l a t i v e l y s m a l l c o s t s o f c o m p l i a n c e a n d t h e i n e l a s t i c i t y o f a n n u a l e l e c t r i c i t y d e m a n d , s m a l l d i s t o r t i o n s i n a n n u a l u n i t c o s t s i s a s s u m e d t o h a v e a n i n s i g n i fi c a n t i m p a c t o n t h e r e s u l t s o f t h e a l l o w a n c e m a r k e t s i m u l a t i o n i n t e r m s o f a b a t e m e n t a n d e x t e r n a l c o s t e f f e c t s . U s i n g t h e a p p r o x i m a t i o n o f t h e a c t u a l a n n u a l c o s t s o f g e n e r a t i n g e a c h u n i t ’ s a n n u a l e l e c t r i c i t y l o a d d e m a n d , a s i m p l e c o s t c u r v e f o r e a c h b o i l e r w a s c o n s t r u c t e d . T h e c o s t c u r v e d e p i c t s t h e i n t e r m e d i a t e - r u n , a s d e s c r i b e d a b o v e — i t i s a s s u m e d t h a t t h e g e n e r a t i n g c a p a c i t y ( c a p i t a l ) o f e a c h b o i l e r u n i t i s fi x e d a n d c a n n o t b e c h a n g e d i n t h e t i m e - f r a m e c o v e r e d b y t h e m o d e l . E a c h u n i t ’ s c o s t c u r v e i s m a d e u p o f c o s t s t h a t v a r y w i t h t h e a n n u a l o u t p u t o f t h e p l a n t a n d c o s t s t h a t d o n o t v a r y w i t h a n n u a l o u t p u t . E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , E l e c t r i c P o w e r M o n t h l y . ( M o n t h l y , 1 9 8 5 , 1 9 8 6 , 1 9 8 7 , 1 9 9 4 ) . 1 1 8 1 . F i x e d c o s t s i n t h e i n t e r m e d i a t e t e r m T h e fi x e d p o r t i o n o f c o s t s i s m a d e u p o f t h e fi x e d c a p i t a l s t o c k i n t e r m s o f g e n e r a t i o n , p r o p e r t y t a x e s , r e n t s , a d m i n i s t r a t i v e o v e r h e a d , fi x e d c o m m o n c o s t s a n d o t h e r c o s t s t h a t d o n o t v a r y w i t h o u t p u t ( K ) . 1 2 E a c h u n i t o f fi x e d c a p a c i t y K r e p r e s e n t s t h e a b i l i t y t o g e n e r a t e o n e u n i t o f k W h a g i v e n h o u r , w h i c h i n t u r n p r o v i d e s t h e m a x i m u m l o a d c a p a c i t y o f a u n i t f o r a g i v e n y e a r . T h e s u m o f t h i s fi x e d c o s t i s g i v e n a s Z i n t h e m o d e l b e l o w f o r a s e t a m o u n t o f K T h e p o r t i o n o f Z ( a n d fi x e d K ) a s s i g n e d t o e a c h b o i l e r u n i t a t a p l a n t i s d e p e n d e n t o n a g i v e n b o i l e r u n i t ’ s s h a r e o f t h e n a m e p l a t e c a p a c i t y o f t h e p l a n t — w h i c h i s u s e d t o d e fi n e e a c h u n i t ’ s s h a r e o f t h e p l a n t ’ s o u t p u t . T h a t i s , i f t h e n a m e p l a t e c a p a c i t y o f a p l a n t i s 4 0 0 M W a n d t h e r e i s o n e b o i l e r , t h e f u l l a n n u a l Z o f t h e fi x e d K a n d t h e e n t i r e a n n u a l l o a d d e m a n d i s a s s i g n e d t o t h e b o i l e r u n i t . I f t h e s a m e p l a n t h a d t w o 2 0 0 M W b o i l e r s , b o t h t h e fi x e d c o s t a n d t h e l o a d d e m a n d w o u l d b e s p l i t e v e n l y b e t w e e n t h e t w o . T h e l i m i t a t i o n s o f t h e d a t a m a k e a n y o t h e r s p l i t o f t h e c a p i t a l a n d o t h e r c o m m o n c o s t s d i f fi c u l t . T h i s m e t h o d a s s u m e s t h a t e a c h b o i l e r i s a s s i g n e d c o s t s a c c o r d i n g t o h o w m u c h o u t p u t i t c a n p r o d u c e r e l a t i v e t o t o t a l p l a n t c a p a c i t y — a s s u m i n g t h a t t h e r e i s a p o s i t i v e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e s e i n p u t s a n d t h e c a p a c i t y o f t h e b o i l e r . ‘ 2 O r , m o r e a p p r o p r i a t e l y , i t a s s u m e d a s t o c k o f s u n k g e n e r a t i n g c a p i t a l . I t i s a s s u m e d t h a t t h e p l a n t c a n n o t c h a n g e i t s c a p i t a l g e n e r a t i n g s t o c k . G i v e n t h e m o d e l i s s e t u p t o e x a m i n e a s t a t i c e q u i l i b r i u m m o d e l o f t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e t h i s i s n o t a l i m i t i n g a s s u m p t i o n . T h e s u n k g e n e r a t i n g c a p i t a l d e fi n e s t h e g e n e r a t i n g c a p a c i t y o f t h e b o i l e r s i n q u e s t i o n , a n d t h u s p l a c e s a c a p o n p o s s i b l e o u t p u t a t t h e p l a n t i n a g i v e n t i m e p e r i o d , a n d t h u s w i t h i n a g i v e n y e a r . T h e M W r a t i n g o f a p l a n t d e fi n e s t h e f u l l o u t p u t c a p a c i t y o f a p l a n t , w h e r e c a p a c i t y i s d e fi n e d a s “ t h e f u l l - l o a d c o n t i n u o u s r a t i n g o f a g e n e r a t o r , p r i m e m o v e r , o r o t h e r e l e c t r i c e q u i p m e n t u n d e r s p e c i fi e d c o n d i t i o n s a s d e s i g n a t e d b y t h e m a n u f a c t u r e r . ” 1 1 9 2 . T h e h e a t r a t e ( H ) F u e l c o s t s m a k e u p t h e l a r g e s t p o r t i o n o f a b o i l e r u n i t ’ s a n n u a l c o s t s . W i t h i n t h e d e fi n e d c a p a c i t y o f a b o i l e r u n i t , i t i s a s s u m e d t h a t t h e b o i l e r ’ s a n n u a l c o n v e r s i o n o f f u e l B T U s i n t o k W h i s b a s e d o n t h e p l a n t ’ s a v e r a g e a n n u a l h e a t r a t e ( H ) — — d e t e r m i n e d f o r e a c h b o i l e r u s i n g t h e p l a n t ’ s a v e r a g e r a t i o o f m m b t u t o k W h g e n e r a t e d f o r a g i v e n y e a r . ‘ 3 , ” I t i s g e n e r a l l y k n o w n t h a t t h e h e a t r a t e ( H ) o f a b o i l e r t e n d s t o i n c r e a s e a s i t r e a c h e s i t c a p a c i t y . H o w e v e r , c a s e s w h e r e e x t r e m e l o a d s m a y a d j u s t t h i s r e l a t i o n s h i p a r e a s s u m e d t o a v e r a g e o u t i n t h e a n n u a l n a t u r e o f t h e d a t a u s e d t o e s t i m a t e c o s t s . T h e m o d e l i n n o w a y t a k e s i n t o a c c o u n t l o a d l o s s e s d u e t o o v e r t a x e d t r a n s m i s s i o n l i n e s . H o u r l y fl u c t u a t i o n s i n l o a d d e m a n d t h a t a f f e c t t h e c o s t s o f t r a n s m i s s i o n a r e a l s o a s s u m e d t o a v e r a g e o u t o v e r t h e 3 6 5 - d a y p e r i o d . A p p e n d i x A , a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r , t r e a t s t h e m a t t e r o f a n a v e r a g e a n n u a l h e a t r a t e i n g r e a t e r d e t a i l . U s i n g t h e h e a t r a t e , a n n u a l m m b t u c o n s u m p t i o n ( F ) n e e d e d b y a b o i l e r u n i t t o g e n e r a t e a n a n n u a l a m o u n t o f k W h w o u l d b e g i v e n a s f o l l o w s : k W h - H a F . ’ 3 G i v e n t h e r e s e a r c h o n t h i s t o p i c a n d t h e f a c t t h a t t h e p l a n t s i n t h e s t u d y a r e r u n a t l o a d s w h i c h r e p r e s e n t , o n a v e r a g e , l e s s t h a n 6 5 % o f t h e i r o p e r a t i o n a l c a p a c i t y i n t h e c o u r s e o f a y e a r , t h i s i s n o t a n u n r e a s o n a b l e a s s u m p t i o n . C a s e s w h e r e e x t r e m e l o a d s m a y a d j u s t t h i s r e l a t i o n s h i p a r e a s s u m e d t o a v e r a g e o u t i n t h e a n n u a l n a t u r e o f t h e d a t a u s e d t o e s t i m a t e c o s t s . T h e m o d e l i n n o w a y t a k e s i n t o a c c o u n t l o a d l o s s e s d u e t o o v e r t a x e d t r a n s m i s s i o n l i n e s . T h e b a s i s o f t h e s t u d y i s o n t h e e m i s s i o n s o f t h e p l a n t i n a g i v e n y e a r a n d t h i s i m p l i e s a n e e d t o k n o w t h e a m o u n t o f f u e l b u r n e d a t t h e p l a n t a n n u a l l y t o c o v e r i t s a n n u a l d e m a n d r e q u i r e m e n t s . H o u r l y fl u c t u a t i o n s i n l o a d d e m a n d t h a t w o u l d a f f e c t t h e c o s t s o f t r a n s m i s s i o n a r e a l s o a s s u m e d t o a v e r a g e o u t o v e r t h e 3 6 5 - d a y p e r i o d . A p p e n d i x A t r e a t s t h i s m a t t e r i n g r e a t e r d e t a i l . 1 2 0 3 . F u e l c o s t s I t i s a s s u m e d t h a t e a c h p l a n t ’ s fi r e l m i x a p p l i e s t o e a c h o f i t s b o i l e r s , u n l e s s m o r e s p e c i fi c d a t a w a s a v a i l a b l e . ” T h u s , i f 9 5 % , 2 % , a n d 3 % o f a p l a n t ’ s a n n u a l B t u ’ s c a m e f r o m c o a l , g a s , a n d o i l — r e s p e c t i v e l y — i t w a s a s s u m e d t h a t e a c h b o i l e r i n t h e p l a n t u s e d t h e s a m e p r o p o r t i o n o f f u e l o v e r t h e c o u r s e o f t h e y e a r . T h i s a s s u m p t i o n w a s u s e d w h e r e m o r e s p e c i fi c i n f o r m a t i o n w a s u n a v a i l a b l e o n t h e a c t u a l b o i l e r s p e c i fi c p r o p o r t i o n s o f f u e l s u s e d . I n g e n e r a l , t h i s a s s u m p t i o n w i l l h a v e l i t t l e i m p a c t o n t h e o u t c o m e o f t h e m o d e l w i t h r e g a r d t o t o t a l a b a t e m e n t a n d e x t e r n a l c o s t s u n d e r t h e T i t l e I V m a r k e t . A n y d i s t o r t i o n c a u s e d b y t h i s a s s u m p t i o n i s m i n i m i z e d b y t h e f a c t t h a t t h e m a j o r i t y o f t h e b o i l e r s i n a g i v e n p l a n t a r e h o m o g e n o u s i n t h e i r a n n u a l f u e l u s e , a s w e l l a s a n n u a l c a p a c i t y a n d h e a t r a t e . F o r e x a m p l e , i n p l a n t s w h e r e c o a l - fi r e d u n i t s ( T i t l e I V a f f e c t e d u n i t s ) a r e u s e d , 8 7 . 2 % o f t h e c o a l b u r n i n g p l a n t s h a v e 9 8 % o r m o r e o f t h e i r t o t a l a n n u a l m m b t u ’ s s u p p l i e d b y c o a l i n a g i v e n y e a r . ‘ 6 A p p e n d i x A t r e a t s t h e m a t t e r o f a n a v e r a g e a n n u a l fi r e l m i x e s i n g r e a t e r d e t a i l . T h e p e r c e n t a g e o f B T U s t h a t c o m e f r o m c o a l a n d o i l i s d e n o t e d b y ( 1 1 a n d 0 . 2 i n t h e m o d e l , r e s p e c t i v e l y . T h e r e m a i n i n g p r o p o r t i o n , i f a n y , i s a s s i g n e d a s a n o n - s u l f u r - ” k W h r e f e r s t o t h e b o i l e r p o r t i o n o f t h e t o t a l k W h p r o d u c t i o n o f t h e p l a n t a s a w h o l e . T h a t p o r t i o n i s d e t e r m i n e d b y t h e c a p a c i t y o f t h e b o i l e r r e l a t i v e t o t h a t o f t h e w h o l e p l a n t . S e e A p p e n d i x C f o r a c o m p l e t e l i s t o f d e fi n i t i o n s . ' 5 G i v e n t h a t t h e m a j o r i t y o f t h e b o i l e r s i n a g i v e n p l a n t a r e o f s i m i l a r c a p a c i t y a n d f u e l u s e , i t s e e m s r e a s o n a b l e t o m a k e t h i s a s s u m p t i o n . A p p e n d i x A p r o v i d e s a m o r e c o m p l e t e d i s c u s s i o n o f t h e i m p l i c a t i o n s o f u s i n g t h e b o i l e r a s t h e b a s i c e c o n o m i c a g e n t i n t h e m o d e l a n d b r i e fl y d i s c u s s e s h o w c h a n g e s i n a n n u a l l o a d i s e x p e c t e d h a v e l i t t l e i m p a c t o n t h e i n p u t t o o u t p u t r a t i o s w i t h r e s p e c t t o L ( v a r i a b l e c o s t s ) . ‘ 6 E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , C o s t a n d O u g t i t y o f F u e l s f o r E l e c t r i c U t i l i t y P l a n t s ( a n n u a l : l 9 8 5 , 1 9 8 6 , 1 9 8 7 , 1 9 8 9 , 1 9 9 0 , 1 9 9 1 ) ; E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , P l a n t C o s t a n d P o w e r P r o d u c t i o n E x p e n s e s ( a n n u a l : 1 9 8 5 , 1 9 8 6 , 1 9 8 7 , 1 9 8 8 , 1 9 8 9 , 1 9 9 0 , 1 9 9 1 ) ; E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , E l e c t r i c P o w e r M o n t h l y . ( M o n t h l y , 1 9 8 5 , 1 9 8 6 , 1 9 8 7 , 1 9 9 4 ) . A l s o s e e A p p e n d i x A f o r a d i s c u s s i o n o f t h e i m p a c t s o f t h e a s s u m p t i o n s r e g a r d i n g t h e h e a t r a t e a n d f u e l m i x t u r e o f a b o i l e r o v e r a y e a r . 1 2 1 p r o d u c i n g s o u r c e . l 7 F u e l p r i c e s a r e i n t e r m s o f c e n t s p e r B t u , s o a n n u a l k W h a r e c o n v e r t e d t o a B t u e q u i v a l e n t i n t h e m o d e l . ‘ 8 T h e p r i c e o f F u e l ( P p ) f o r t h e b o i l e r u n i t i s t h e n P f ? C o ] + P O - a z + P G - ( l - a 1 - a 2 ) , w h e r e t h e p r i c e o f c o a l ( P C ) , o i l ( P o ) , a n d n a t u r a l g a s ( P 0 ) 1 9 a r e g i v e n i n t e r m s o f c e n t s p e r m m b t u . A n n u a l f u e l c o s t s a r e t h e r e f o r e d e p e n d e n t o n t h e a n n u a l a m o u n t o f e l e c t r i c i t y a n n u a l l y s u p p l i e d b y t h e b o i l e r : A n n u a l F u e l C o s t = k W h * H * P F 4 . A l l o t h e r v a r i a b l e c o s t s o f g e n e r a t i o n A l l o t h e r i n p u t s w h i c h v a r y w i t h a n n u a l o u t p u t a r e i n c l u d e d i n a n a l l e n c o m p a s s i n g v a r i a b l e , L . 2 0 2 ‘ E a c h u n i t o f L r e p r e s e n t s t h e a m o u n t o f t h e s e o t h e r i n p u t s n e e d e d t o i n c r e a s e t h e a n n u a l o u t p u t o f k W h b y o n e u n i t . T h i s n u m b e r i s b a s e d o n t h e p l a n t ’ s a n n u a l a v e r a g e o f t h e s e i n p u t s . T h i s c o m p o n e n t o f c o s t s i s i n s i g n i fi c a n t r e l a t i v e t o fi r e ] c o s t s , b u t i t i s i n c l u d e d f o r c o m p l e t e n e s s . ( T h e a v e r a g e p r i c e o f t h e e n t i r e L c o m p o n e n t p e r u n i t , o n t h e o t h e r h a n d , i s . 0 0 1 8 3 p e r k W h ” ) A p p e n d i x A p r o v i d e s a m o r e c o m p l e t e d i s c u s s i o n o f h o w c h a n g e s i n a n n u a l l o a d c a u s e d b y T i t l e I V c o m p l i a n c e ‘ 7 I n m o s t c a s e s t h i s i s n a t u r a l g a s . T w o p l a n t s b u r n w o o d a s a t h i r d s o u r c e o f p o w e r . 1 8 B a s e d o n t h e h e a t r a t e , H , o f t h e b o i l e r i n q u e s t i o n . S e e A p p e n d i x C f o r a c o m p l e t e l i s t o f t e r m s a n d d e fi n i t i o n s . ‘ 9 A g a i n , g a s a l s o i n c l u d e s o t h e r n o n - s u l f u r p r o d u c i n g f u e l s o u r c e s w h e r e a p p r o p r i a t e . 2 ° C o s t s a s s o c i a t e d w i t h c o o l a n t , s o m e l a b o r ( m o n i t o r i n g a n d o p e r a t i n g ) , e t c a r e c a p t u r e d b y t h i s v a r i a b l e . 2 1 A p p e n d i x A b r i e fl y d i s c u s s e s h o w c h a n g e s i n a n n u a l l o a d a r e e x p e c t e d h a v e l i t t l e i m p a c t o n t h e i n p u t t o o u t p u t r a t i o s w i t h r e s p e c t t o L . 2 2 E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , C o s t a n d Q u a n t i t y o f F u e l s f o r E l e c t r i c U t i l i t y P l a n t s ( a n n u a l : 1 9 8 5 , ] 9 8 6 , 1 9 8 7 , 1 9 8 9 , 1 9 9 0 , l 9 9 1 ) ; E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , m C o s t a n d P o w e r P r o d u c t i o n E x p e n s e s ( a n n u a l : 1 9 8 5 , 1 9 8 6 , 1 9 8 7 , l 9 8 8 , 1 9 8 9 , 1 9 9 0 , 1 9 9 1 ) ; E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , E l e c t r i c P o w e r M o n t h l y . ( M o n t h l y : 1 9 8 5 , 1 9 8 6 , 1 9 8 7 , 1 9 9 4 ) . 1 2 2 c o s t s i s e x p e c t e d t o h a v e m i n i m a l i m p a c t o n t h e i n p u t t o o u t p u t r a t i o s w i t h r e s p e c t t o L ( v a r i a b l e c o s t s ) . 5 . T h e a n n u a l p r o d u c t i o n f u n c t i o n f o r e l e c t r i c i t y i n t h e i n t e r m e d i a t e t e r m W i t h a n a s s u m p t i o n o f fi x e d c a p a c i t y i n g e n e r a t i o n , t h e a n n u a l e l e c t r i c i t y o u t p u t o f a b o i l e r u n i t i s d e p e n d e n t o n v a r i a b l e i n p u t s . T h e a n n u a l o u t p u t o f a b o i l e r c a n b e r e p r e s e n t e d , f o r c o n v e n i e n c e , a s a L e o n t i e f p r o d u c t i o n fi m c t i o n . T h a t i s , t h e m i n i m u m o f e i t h e r t h e fi x e d o r t h e v a r i a b l e i n p u t s d e t e r m i n e s t h e l e v e l o f a n n u a l o u t p u t o f t h e g e n e r a t o r . 2 3 T h i s a n n u a l p r o d u c t i o n f u n c t i o n i s w r i t t e n a s f o l l o w s : k W H a m i n J K , ’ 3 L J . T h e L e o n t i e f f o r m l i m i t s t h e s u b s t i t u t i o n b e t w e e n t h e i n p u t s , b u t g i v e n t h e fi x e d c a p i t a l o f e a c h u n i t a n d t h e u s e o f a n n u a l a v e r a g e s f o r i n p u t s , t h i s i s n o t a l i m i t i n g a s s u m p t i o n . 6 . T h e t o t a l c o s t o f a n n u a l g e n e r a t i o n A s s u m i n g t h a t t h e b o i l e r w i l l c h o o s e t h e m i n i m u m c o s t c o m b i n a t i o n o f i n p u t s t o p r o d u c e a g i v e n l e v e l o f k W h , t h e a m o u n t o f a n n u a l L n e e d e d t o p r o d u c e a g i v e n a m o u n t o f k W h i n a y e a r i s a s f o l l o w s : ( 3 . 2 ) k t h L . S i m i l a r l y t h e f u e l n e e d s o f t h e b o i l e r ( F ) a r e r e - w r i t t e n i n t e r m s o f k W h a n d t h e h e a t r a t e ( H ) . S o l v i n g k W h a g f o r F r e s u l t s i n ( 3 . 3 ) k W h - H - F . A s t h e c a p i t a l g e n e r a t i n g c a p a c i t y s t o c k ( a n d o t h e r fi x e d c o s t s a s s o c i a t e d w i t h g e n e r a t i o n ) a r e fi x e d i n t h e s h o r t - r u n f o c u s o f t h i s m o d e l , t h e a n n u a l c o s t s o f t h e K 2 3 S i n c e t h e fi x e d c o m p o n e n t i s , b y d e fi n i t i o n , fi x e d t h e a m o u n t o f t h e v a r i a b l e c o m p o n e n t w i l l d e t e r m i n e t h e o u t p u t l e v e l o f t h e g e n e r a t o r . T h e fi x e d i n p u t s , i n t e r m s o f t h e s i z e o f t h e b o i l e r , d e t e r m i n e s t h e m a x i m u m c a p a c i t y o f t h e g e n e r a t o r . 1 2 3 c o m p o n e n t i s e x p r e s s e d a s a c o n s t a n t ( Z ) . R e — w r i t i n g t o t a l p r o d u c t i o n c o s t s o f t h e ( 3 . 1 ) a s a f u n c t i o n o f k W h : ( 3 . 4 ) T C ( k W h ) = Z + P p * k W h * H + P L * k W h T o t a l c o s t s ( 3 . 4 ) o f a n n u a l e l e c t r i c g e n e r a t i o n c a n b e c o n s o l i d a t e b y s e t t i n g P F L ' P F H + P L ( 3 . 5 ) T C ( k W h ) = Z + P F L * k W h 7 . A n n u a l l o a d d e m a n d T h e n e x t p i e c e r e q u i r e d b y t h e m o d e l i s t h e s t r u c t u r e o f a n n u a l l o a d d e m a n d f o r e a c h b o i l e r u n i t . T h i s p a p e r a s s u m e s e a c h b o i l e r i s a r e g u l a t e d n a t u r a l m o n o p o l y w h e r e a n n u a l r e v e n u e m u s t c o v e r a n n u a l c o s t s . T h i s a s s u m p t i o n s i m p l i fi e s t h e m o d e l a n d f o r c e s t h e s i m u l a t e d u n i t t o u s e t h e l e a s t c o s t c o m p l i a n c e o p t i o n w h e r e T i t l e I V e m i s s i o n s r e s t r i c t i o n s a r e a p p l i e d a s a c a p o r a s m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s . A s i n d i c a t e d a b o v e a n d i n t h e i n t r o d u c t i o n , t h i s a s s u m p t i o n a l l o w s i n d i v i d u a l t r e a t m e n t o f e a c h u n i t ’ s a b a t e m e n t d e c i s i o n s b a s e d o n t h e l e a s t c o s t c o m p l i a n c e c h o i c e s . A s i n d i c a t e d a b o v e , u n i t d e c i s i o n s a r e m a d e w i t h o u t r e g a r d t o p o s s i b l e l o a d l o s s o r s h i f t s d u e F E R C 8 8 8 . A s i n d i c a t e d a b o v e t h i s s h o u l d n o t a f f e c t t h e a b a t e m e n t d e c i s i o n s o f t h e u n i t s r e l a t i v e t o r e a l w o r l d p h a s e H r e a c t i o n s d u e t o t h e n a t u r e o f P h a s e I I u n i t s a s t h e l e a s t c o s t p r o d u c e r s o f e l e c t r i c i t y . T h e a s s u m p t i o n o f a n a t u r a l m o n o p o l y p r o v i d e s a d o w n w a r d s l o p i n g a n n u a l l o a d d e m a n d c u r v e t h a t i d e n t i fi e s a l o a d - c l e a r i n g p r i c e t h a t c o v e r s t o t a l a n n u a l c o s t s i n t h e i n t e r m e d i a t e r u n . T h e a n n u a l l o a d o f e a c h u n i t i s r e s p o n s i v e t o t h e a n n u a l a v e r a g e p r i c e 1 2 4 r e q u i r e d t o c o v e r t h e c o s t s u n d e r T i t l e I V w i t h r e s p e c t t o l o n g - r u n d e m a n d e l a s t i c i t i e s . K n o w i n g a n n u a l l o a d d e m a n d b e f o r e T i t l e I V p r o v i s i o n s , t h e c o s t s o f p r o v i d i n g t h i s l o a d , a n d t h e l o n g - t e r m d e m a n d e l a s t i c i t i e s p r o v i d e s t h e p i e c e s n e e d e d t o g e n e r a t e u n i t s p e c i fi c a n n u a l l o a d d e m a n d c u r v e s . T h i s p a p e r m a k e s u s e o f t h e l o n g - t e r m t w e n t y - y e a r - h o r i z o n d e m a n d e l a s t i c i t y e s t i m a t e s u s e d b y t h e N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e i n t h e i r O c t o b e r 1 9 9 4 N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n . T h e s e l o n g - r u n d e m a n d e l a s t i c i t i e s a r e a s s u m e d t o r a n g e fi o m - . 0 1 t o - . 0 9 — w i t h . 0 3 b e i n g t h e c e n t r a l v a l u e . T h e s e n u m b e r s i n d i c a t e t h a t a g g r e g a t e l o n g - r u n e l e c t r i c i t y d e m a n d i s r e l a t i v e l y i n s e n s i t i v e t o c h a n g e s i n p r i c e . W h i l e s h o r t - t e r m e l e c t r i c i t y u s e i s h i g h l y v o l a t i l e d u e t o b u s i n e s s c y c l e c h a n g e s , t h e l o n g - t e r m t r e n d i n e l e c t r i c i t y h a s s h o w n r e m a r k a b l e s t a b i l i t y o n a m m b t u p e r u n i t o f n a t i o n a l p r o d u c t b a s i s . W h i l e e n e r g y i n t e n s i t y ( t h e c o s t o f e n e r g y a s a p e r c e n t a g e o f t o t a l c o s t s o f p r o d u c t i o n ) h a s d r o p p e d o v e r t h e l a s t 2 0 y e a r s , t h e u s e o f e l e c t r i c i t y h a s n o t . O v e r t h e 1 9 7 0 t o 1 9 9 3 p e r i o d , e n e r g y c o n s u m p t i o n p e r u n i t o f g r o s s n a t i o n a l p r o d u c t h a s d e c r e a s e d b y 2 9 p e r c e n t . 2 4 H o w e v e r : “ e l e c t r i c i t y c o n s u m p t i o n p e r u n i t o f g r o s s s t a t e p r o d u c t , h o w e v e r , h a s r e m a i n e d r e l a t i v e l y c o n s t a n t o v e r t h e s a m e p e r i o d . ” 2 5 T h i s i s d e s p i t e t h e f a c t t h a t r e a l a n d n o m i n a l e l e c t r i c i t y p r i c e s h a v e v a r i e d s u b s t a n t i a l l y o v e r t h i s s a m e p e r i o d . I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t t h e a c t u a l s e n s i t i v i t y t o e l e c t r i c i t y p r i c e s w i l l v a r y b y s t a t e a n d r e g i o n — d u e t o s u c h t h i n g s a s d i f f e r e n c e s i n i n d u s t r i e s t h a t f o r m t h e c o r e o f e a c h s t a t e ’ s e c o n o m y . S t a t e s p e c i fi c l o n g - r u n d e m a n d e l a s t i c i t y h a s p r o v e n e l u s i v e . I t 2 " N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f fi c e , N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n : V o l u m e 1 1 : I s s u e R e p o r t s , O c t o b e r 1 9 9 4 , p a g e 3 . 2 5 N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e , N e w Y o r k M e E n e r g y P l a n : V o h i m e H : I s s u e R e p o r t s , O c t o b e r 1 9 9 4 , p a g e 3 . 1 2 5 i s a s s u m e d t h a t a n e l a s t i c i t y o f - . 0 3 m a k e s u p t h e c e n t r a l , r e f e r e n c e e s t i m a t e — a s t h i s i s t h e a v e r a g e a s s u m e d b y t h e N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f fi c e . I n d e t e r m i n i n g e a c h u n i t ’ s d e m a n d c u r v e , e a c h u n i t i s a s s i g n e d a p o r t i o n o f t h e p l a n t ’ s t o t a l a n n u a l l o a d d e m a n d ” , b a s e d o n i t s p o r t i o n o f t h e p l a n t ’ s t o t a l a n n u a l g e n e r a t i n g c a p a c i t y . A s s u m i n g t h a t a r e g u l a t o r t h a t i m p o s e s a b r e a k - e v e n b u d g e t c o n s t r a i n t o n e a c h b o i l e r , t h e t o t a l c o s t o f p r o d u c i n g t h e b o i l e r ’ s s h a r e o f t h e a n n u a l k W h w i l l p r o v i d e t h e u n i t s p e c i fi c t o t a l a n n u a l c o s t fi g u r e — a n d t h u s t h e t o t a l a n n u a l r e v e n u e r e q u i r e m e n t . 2 7 D i v i d i n g t o t a l a n n u a l r e v e n u e b y a n n u a l k W h p r o d u c e d p r o v i d e s a p r i c e p e r k i l o w a t t ( P m / h ) . 2 8 U s i n g t h i s p r i c e ( P k W h ) , t h e l e v e l o f o u t p u t s o l d ( k W h ) , a n d t h e s p o t e l a s t i c i t y o f d e m a n d w i t h r e s p e c t t o p r i c e ( E ) a t t h e p o i n t w h e r e a l i n e a r d e m a n d c u r v e e q u a l s t h e o u t p u t o f t h e u n i t ” , a l i n e a r d e m a n d c u r v e 3 0 f o r e l e c t r i c i t y f o r t h e u n i t i s g e n e r a t e d . 3 1 G i v e n t h a t t h e u n i t d e m a n d c u r v e h a s a s l o p e t h a t i s d e p e n d e n t o n t h e e l a s t i c i t y a s s u m p t i o n , a r a n g e o f e l a s t i c i t i e s i s u s e d t o c a p t u r e a n y s e n s i t i v i t y i n t h e m o d e l ’ s r e s u l t d u e t o t h e d e m a n d e l a s t i c i t i e s . G i v e n t h e v e r y s m a l l e l a s t i c i t i e s i n v o l v e d , 2 6 A n n u a l l o a d d e m a n d i s d e t e r m i n e d f r o m t h e a v e r a g e l o a d o f e a c h u n i t f r o m 1 9 8 9 t h o u g h 1 9 9 1 — t h e y e a r s a r o u n d t h e p a s s a g e o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t . 2 7 H e r e t o t a l c o s t s i n c l u d e a n y i n v e s t o r e x p e c t e d r a t e o f r e t u r n . 2 8 F o r t h e s a k e o f s i m p l i c i t y , n e i t h e r t h e u t i l i t y n o r t h e r e g u l a t o r i s a b l e t o d i f f e r e n t i a t e a m o n g i t s c u s t o m e r s . T h u s t h e r e i s a s i n g l e l i n e a r p r i c e f o r a l l c u s t o m e r s . T h i s i s n o t t o s a y t h a t t h e i s s u e o f p r i c e d i s c r i m i n a t i o n w o u l d n o t h a v e s o m e m e a s u r a b l e e f f e c t o n t h e i m p a c t o f e m i s s i o n r e g u l a t i o n , h o w e v e r , i t i s c o n s i d e r e d t o b e a s e c o n d a r y i s s u e r e m o v e d f r o m t h e c e n t r a l f o c u s o f t h i s p a p e r . 2 9 T h i s i s n o t a c o n s t a n t e l a s t i c i t y d e m a n d c u r v e . T h e d e m a n d c u r v e i s a s s u m e d t o b e l i n e a r a n d t h u s t h e c h o s e n e l a s t i c i t y i s o n l y a p p l i c a b l e a t t h e p o i n t w h e r e t h i s d e m a n d c u r v e e q u a l s t h e a n n u a l o u t p u t p o i n t f r o m t h e d a t a s e t . 3 ° T h i s i s n o t a c o m p e n s a t e d d e m a n d c u r v e . 3 1 T h e s i m p l e l i n e a r d e m a n d c u r v e i s u s e d f o r i t s s i m p l i c i t y i n t h e m o d e l a n d t h e e a s e o f s o l v i n g a v e r y l a r g e m a r k e t m o d e l . I t i s n o t i n t e n d e d t o d e c l a r e a n y t h i n g i n p a r t i c u l a r a b o u t t h e p l a n t o r b o i l e r s p e c i fi c d e m a n d f o r e l e c t r i c i t y o t h e r t h a n i t i s , b y s o m e m e a s u r e , a f f e c t e d b y t h e p r i c e o f e l e c t r i c i t y . S e n s i t i v i t y a n a l y s i s o n t h e e l a s t i c i t y i s p e r f o r m e d i n t h e m o d e l ’ s r e s u l t s t o a c c o u n t f o r a n y d i s t o r t i o n s t h i s s t r u c t u r e m a y c a u s e . 1 2 6 s e n s i t i v i t y w a s v e r y l i m i t e d i n t h e r e s u l t s . T h e s l o p e o f t h e d e m a n d f u n c t i o n ( b ) i s f o u n d a s f o l l o w s : l P k W h b s _ - _ _ E k W h A n d t h e i n t e r c e p t f o r a l i n e a r d e m a n d e q u a t i o n ( a ) : T h e d e m a n d c u r v e i s t h e n w r i t t e n a s ( 3 . 6 ) P k W h = a ~ b - k W h . T h e p r o fi t f u n c t i o n ( 3 . 7 ) o f a u n i t c a n n o w b e w r i t t e n a s a c o m b i n a t i o n o f 3 . 5 a n d 3 . 6 : ( 3 . 7 ) 1 ' I ( k W h ) = P k w h ( k W h ) * k W h — z — P F L ( k W h ) V H . A n n u a l A b a t e m e n t C o s t s : F G D S i n c e a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s i n t h e s i m u l a t i o n a r e i n t h e f o r m o f a v o i d e d F G D c o s t s t o u n i t s b u y i n g a l l o w a n c e s , a n d p o s i t i v e n e t r e v e n u e s f r o m t h e s a l e o f a l l o w a n c e s f r o m t h o s e t h a t i n v e s t i n F G D , i t i s i m p o r t a n t t o d e fi n e a b a t e m e n t c o s t s i n t e r m s o f F G D . T h i s i s d o n e i n t h i s s e c t i o n , a n d i n m o r e d e t a i l i n A p p e n d i x F a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r . A . T o t a l F G D a b a t e m e n t c o s t ( A ( R E , k W h ) A b a t e m e n t e f f o r t i n t h e f o r m o f F G D s c r u b b e r r e m o v a l e f fi c i e n c y ( R E ) i s n o t c o s t - l e s s t o t h e u n i t . A n y i n c r e a s e i n r e m o v a l e f fi c i e n c y ( R E = % r e m o v e d ) r e q u i r e s b o t h c a p i t a l a n d c o n s u m a b l e e x p e n d i t u r e s . T h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s t h a t i l l u s t r a t e s t h e u n d e r l y i n g e q u a t i o n s a n d e n g i n e e r i n g r e l a t i o n s h i p s i n v o l v e d w i t h F G D a r e d i s c u s s e d i n g r e a t e r d e t a i l i n A p p e n d i x F a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r . 1 2 7 T h e e s t i m a t e d a b a t e m e n t c o s t e q u a t i o n s f o r n e w F G D s c r u b b e r c a p a c i t y d e t e r m i n e d i n A p p e n d i x F i n d i c a t e t h a t s o m e o f t h e c o s t s a r e d e p e n d e n t o n t h e l e v e l o f a b a t e m e n t c h o s e n b y t h e b o i l e r i n q u e s t i o n . T h o s e c o s t s n o t d i r e c t l y r e l a t e d t o r e m o v a l e f fi c i e n c y a r e d e t e r m i n e d b y t h e u n i t ’ s c h a r a c t e r i s t i c s i n t e r m s o f f u e l q u a l i t y , h e a t r a t e , s i z e , a n d o t h e r f a c t o r s . 3 2 C a p i t a l c o s t s a r e m a d e u p o f t w o c o m p o n e n t s — a p o r t i o n t h a t i s d e p e n d e n t o n t h e l e v e l o f a b a t e m e n t r e m o v a l e f fi c i e n c y a n d a p o r t i o n w h i c h a r e n o t . I n t h e e q u a t i o n b e l o w , K a p A r e p r e s e n t s t h e p o r t i o n o f c a p i t a l e q u i p m e n t t h a t i s d e p e n d e n t o n t h e l e v e l o f r e m o v a l e f fi c i e n c y ( R E ) u s e d a t a g i v e n b o i l e r , T h e r e m a i n d e r o f a b a t e m e n t c a p i t a l i s g i v e n a s K a p B , T h e e x i s t e n c e o f K a p B f r o m t h e r e g r e s s i o n r e s u l t s i n d i c a t e s t h a t F G D h a s d e c r e a s i n g a v e r a g e c o s t s i n t e r m s o f r e m o v a l e f fi c i e n c y . T h a t i s , a v e r a g e c o s t s o f p e r t o n o f $ 0 2 r e m o v e d f a l l s a s m o r e s c r u b b e r c a p a c i t y ( r e m o v a l e f f i c i e n c y ) i s a d d e d . T h e a n n u a l , c o s t ( p r i c e ) o f a b a t e m e n t c a p i t a l e q u i p m e n t i s g i v e n b y r . T h e p r i c e o f c a p i t a l u s e d r a n g e s f r o m . 0 5 t o . 1 6 — t h e r a n g e o f t h e n o m i n a l r a t e o f r e t u r n i n t h e r e g u l a t e d e n e r g y i n d u s t r y f r o m 1 9 7 7 t o 1 9 9 6 a c c o r d i n g t o t h e A n n u a l E n e r g y R e v i e w o f t h e D e p a r t m e n t o f E n e r g y . T h e a v e r a g e n o m i n a l r a t e o f r e t u r n o v e r t h i s p e r i o d w a s a r o u n d 1 1 . 5 % , a n d t h i s v a l u e i s u s e d t o g e n e r a t e t h e c e n t r a l e s t i m a t e o f t h e m o d e l . I n a d d i t i o n t o t h e c a p i t a l c o m p o n e n t , t h e r e g r e s s i o n r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e a b a t e m e n t t e c h n o l o g y a l s o r e q u i r e s a c e r t a i n a m o u n t o f c o n s u m a b l e e l e m e n t s i n o r d e r t o o p e r a t e . T h e r e g r e s s i o n s i n d i c a t e t h a t c o n s u m a b l e c o s t s a r e m a d e u p o f t w o p a r t s — t h e p o r t i o n t h a t i s d e p e n d e n t o f t h e a m o u n t o f e m i s s i o n s r e m o v e d a n d t h e p o r t i o n t h a t i s i n c u r r e d s i m p l y b y o p e r a t i n g t h e s c r u b b e r . 3 2 A p p e n d i x C p r o v i d e s t h e u n d e r l y i n g e q u a t i o n s a n d r e l a t i o n s h i p s t h a t p r o v i d e t h e d e fi n i t i o n s o f t h e s u l f u r d i o x i d e / h r a n d o t h e r e n g i n e e r i n g c o m p o n e n t s o f t h e a b a t e m e n t 1 2 8 T h e a n n u a l , u n c o n t r o l l e d $ 0 2 e m i s s i o n s g e n e r a t e d b y a u n i t a r e d e t e r m i n e d b y t w o t h i n g s — t h e a m o u n t o f e l e c t r i c i t y i t g e n e r a t e s i n a y e a r ( k W h ) a n d t h e a m o u n t o f $ 0 2 g e n e r a t e d p e r u n i t o f k W h ( E m ) . T o t a l t o n s o f $ 0 2 e m i s s i o n s , b e f o r e F G D , i s t h e n g i v e n a s t h e p r o d u c t o f k W h * E m . T h e v a r i a b l e ( c o n s u m a b l e ) c o s t o f r e m o v i n g a t o n o f S O ; u s i n g F G D i s g i v e n a s P a ] . . . T h i s c o s t i s i n t e r m s o f t h e a d i p i c a c i d , t h e l i m e s t o n e , a n d t h e w a s t e d i s p o s a l r e q u i r e d w h e n r e m o v i n g o n e t o n o f 8 0 2 v i a F G D . T h e p o r t i o n o f c o n s u m a b l e s c o s t a t t r i b u t a b l e t o t h e a n n u a l r e m o v i n g o f e m i s s i o n s v i a F G D i s t h u s a p r o d u c t o f t h e p e r c e n t o f e m i s s i o n s r e m o v e d a n n u a l l y ( R E ) t i m e s a n n u a l e m i s s i o n s ( k W h ‘ E m ) t i m e s t h e c o s t o f r e m o v i n g a t o n o f F G D ( P a w ) 3 3 : ( 3 . 8 ) P a l w - ( E m k W h - R E ) T h e p o r t i o n o f v a r i a b l e ( c o n s u m a b l e ) c o s t u n r e l a t e d t o t h e a c t u a l e m i s s i o n t o n n a g e r e m o v e d , b u t r e q u i r e d t o o p e r a t e F G D i s c a l l e d i n d i r e c t c o n s u m a b l e c o s t s . T h e s e c o s t s t a k e t h e f o r m o f w a t e r a n d e l e c t r i c i t y r e q u i r e d w h e n o p e r a t i n g t h e F G D u n i t . A c c o r d i n g t o t h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s t h e s e c o s t s a r e l i n e a r l y r e l a t e d t o t h e a n n u a l e l e c t r i c o u t p u t o f t h e u n i t . T h e i n d i r e c t o p e r a t i n g c o s t s ( t h ) a r e i n c u r r e d p e r u n i t o f k W h p r o d u c e d . T h i s p o r t i o n o f c o s t s i s t h e r e f o r e t h e p r o d u c t o f P H . a n d k W h : 3 4 ( 3 . 9 ) t h * k W h T h e t o t a l c o s t o f a b a t e m e n t i s t h e c o m b i n a t i o n o f c a p i t a l a n d c o n s u m a b l e c o s t s ( 3 . 8 ) a n d ( 3 . 9 ) . T o t a l a n n u a l F G D a b a t e m e n t c o s t s ( A ( R E , k W h ) ) , w h e r e R E > 0 , i s t h e n a f u n c t i o n o f k W h a n d R E . A ( R E , k W h ) i s w r i t t e n a s e q u a t i o n 3 . 1 0 b e l o w : c o s t s t r u c t u r e s a n d t e r m s . 3 3 S e e A p p e n d i x C f o r d e fi n i t i o n s a n d e x p l a n a t i o n s o f t h e v a r i a b l e n a m e s a n d n o t a t i o n s . 1 2 9 ( 3 . 1 0 ) A ( R E , k W h ) 8 r - ( K a p A - R E + K a p B ) + P a l w r E m k W h - R E ) + P k h - k W h W h e r e n o a b a t e m e n t e f f o r t i s m a d e ( R E = 0 ) , a b a t e m e n t c o s t s a r e e q u a l t o z e r o : ( 3 . 1 1 ) A ( k W h , R B I 0 ) = 0 A b a t e m e n t c o s t s o v e r t h e t e c h n i c a l r a n g e o f R E v i a F G D ( 0 t o . 9 ) ” i s t h e r e f o r e r e p r e s e n t e d b y a c o m b i n a t i o n o f 3 . 1 0 a n d 3 . 1 1 . T h i s c o m b i n e d F G D a b a t e m e n t c o s t f u n c t i o n i s g i v e n a s 3 . 1 2 b e l o w : R B = 0 0 ( 3 , 1 2 ) A ( k W h , R E ) = R E Z O r ( K a p A - R E + K a p B ) + P a l w ' ( E m k W h - R E ) + P k h ( k W h ) R F > . 9 c o V I I I . T h e U n i t P r o fi t F u n c t i o n D u e t o t h e f a c t t h a t t h i s u n i t i s a n a t u r a l m o n o p o l y , a r e g u l a t o r w i l l s u b j e c t t h e p r o fi t - m a x i m i z i n g b o i l e r t o a b r e a k - e v e n b u d g e t c o n s t r a i n t . T h e u s e o f a n a t u r a l m o n o p o l y f a c i n g a b r e a k - e v e n c o n s t r a i n t h e r e i s a s i m p l i f y i n g a s s u m p t i o n t o f o r c e a v e r a g e c o s t p r i c i n g a n d l e a s t c o s t s P h a s e I I c o m p l i a n c e . I n t h e a b s e n c e o f P h a s e I I e m i s s i o n r e s t r a i n t s a n d / o r t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s , t h e p r o fi t f u n c t i o n o f t h e u n i t i s a s f o l l o w s ( f r o m 3 . 7 a b o v e ) : 3 ’ A p p e n d i x F d i s c u s s e s t h e e n g i n e e r i n g d e r i v a t i o n a n d e s t i m a t i o n o f t h e s e r e l a t i o n s h i p s i n d e t a i l . 3 5 T h e t e c h n i c a l r a n g e o f F G D i s d i s c u s s e d a n d d o c u m e n t e d i n t h e i n t r o d u c t i o n t o t h i s s e c t i o n a b o v e . 1 3 0 ( 3 . 7 ) I I ( k W h ) = P k w n ( k W h ) * k W h — z — P F L ( k W h ) S u b j e c t t o k W h > 0 I 1 ( k W h ) £ 0 O f i n t e r e s t t o t h i s a n a l y s i s , h o w e v e r , i s h o w e a c h u n i t r e a c t s t o t h e i n c l u s i o n o f u n i t s p e c i fi c P h a s e I I e m i s s i o n c o n s t r a i n t s . T h e i n c l u s i o n o f s u c h c o n s t r a i n t s c h a n g e s t h e p r o fi t f u n c t i o n o f t h e u n i t . E a c h u n i t m u s t c o m p l y w i t h P h a s e H e m i s s i o n c o n s t r a i n t s d e fi n e d b y u n i t - s p e c i fi c P h a s e 1 1 a n n u a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . U n i t s p e c i fi c a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e g i v e n a s A , w i t h a s u b s c r i p t i i n d i c a t i n g a s p e c i fi c u n i t . I f e m i s s i o n s a r e g r e a t e r t h a n t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s , t h e u n i t m u s t e i t h e r i n v e s t i n F G D t o r e d u c e i t s e m i s s i o n s o r b u y a l l o w a n c e s . I f t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e a p p l i e d a s a c a p , t h a t i s t h e y a r e n o t t r a d a b l e a m o n g u n i t s , t h e u n i t s m u s t u s e F G D t o m e e t t h e i r P h a s e I I c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s . I f P h a s e I I i s a p p l i e d a s a c a p , t h e a n n u a l c o s t s o f F G D s u f fi c i e n t t o m a t c h e m i s s i o n s t o a n n u a l P h a s e I I a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s i s t h e u n i t ’ s c o s t s o f c o m p l i a n c e w i t h P h a s e I I c a p r e q u i r e m e n t s . T h e p r o fi t f u n c t i o n a n d b e h a v i o r o f u n i t s w h e r e P h a s e I I i s a p p l i e d a s a c a p i s d i s c u s s e d i n p a r t A b e l o w . T h e a b a t e m e n t a n d o u t p u t d e c i s i o n s o f t h e u n i t s u n d e r t h e c a p a r e u s e d t o d e t e r m i n e u n i t s p e c i fi c e m i s s i o n s u n d e r a P h a s e I I c o m p l i a n t c a p a n d t h e t o t a l a b a t e m e n t c o s t s o f c o m p l i a n c e w i t h t h i s c a p . T h e s e v a l u e s a r e r e c o r d e d b y t h e s i m u l a t i o n f o r c o m p a r i s o n w i t h e m i s s i o n s a n d a b a t e m e n t c o s t s u n d e r P h a s e I I a s a m a r k e t . I f a l l o w a n c e s a r e t r a d a b l e a m o n g u n i t s , t h e c o s t s o f c o m p l i a n c e t h a t a p p e a r i n t h e p r o fi t f u n c t i o n m u s t i n c l u d e n e t r e v e n u e s f r o m a l l o w a n c e t r a d e s i n a d d i t i o n t o a n y a n n u a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h F G D . I f t h e u n i t b u y s a l l o w a n c e s t o m e e t i t s e m i s s i o n 1 3 1 r e q u i r e m e n t s , a n d d o e s n o t i n v e s t i n F G D ( R E = 0 ) , i t s P h a s e H c o m p l i a n c e c o s t s a r e b a s e d o n t h e n u m b e r o f a l l o w a n c e s t h e u n i t s p u r c h a s e s t i m e s t h e p r i c e o f t h e a l l o w a n c e s . I f t h e u n i t i n v e s t s i n F G D ( R E > 0 ) , a n n u a l e m i s s i o n s w i l l f a l l b e l o w a n n u a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . A l l o w a n c e s a r e t h e r e f o r e f r e e d u p f o r s a l e , g e n e r a t i n g a n n u a l r e v e n u e s e q u a l t o t h e n u m b e r o f a n n u a l e x c e s s a l l o w a n c e s t i m e s t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s . T o t a l a n n u a l c o m p l i a n c e c o s t s a r e t h e r e f o r e e q u a l t o a n n u a l F G D c o s t s p l u s n e t r e v e n u e s g e n e r a t e d b y t h e s a l e o f a l l o w a n c e s . T h e p r o fi t fi m c t i o n u n d e r a m a r k e t a b l e b i n d i n g s e t o f P h a s e I I A l l o w a n c e A l l o c a t i o n s i s p r e s e n t e d i n p a r t B b e l o w . T h e r e a c t i o n s o f u n i t s s u b j e c t t o a b i n d i n g P h a s e 1 1 m a r k e t f o r a l l o w a n c e s a r e u s e d t o c a l c u l a t e t o t a l a n d u n i t s p e c i fi c e m i s s i o n s a n d a b a t e m e n t c o s t s u n d e r a b i n d i n g P h a s e H m a r k e t f o r a l l o w a n c e s . T h e s e n u m b e r s a r e t h e n u s e d t o c o m p a r e t h e P h a s e 1 1 m a r k e t f o r a l l o w a n c e s w i t h a P h a s e I I c o m p l i a n t c a p f o r n e t c o s t e f f e c t s , a s o u t l i n e d a b o v e . A . T h e P r o fi t F u n c t i o n U n d e r t h e P h a s e H C o m p l i a n t C a p T h i s s e c t i o n p r e s e n t s t h e c a s e o f P h a s e H c o m p l i a n t a l l o w a n c e c a p . A l l o w a n c e a l l o c a t i o n s ( A i t ) a r e n o t t r a d e d a m o n g u n i t s a n d e a c h u n i t m u s t m e e t c o m p l i a n c e o b l i g a t i o n s b y i n v e s t i n g i n a p p r o p r i a t e l e v e l s o f F G D . T h e p u r p o s e o f t h i s m o d e l i s t o p r e s e n t a b e n c h m a r k b y w h i c h t o m e a s u r e c o s t s a v i n g s c a u s e d b y a l l o w i n g a l l o w a n c e t r a d e s i n a b i n d i n g P h a s e 1 1 m a r k e t f o r a l l o w a n c e s . I t i s a s s u m e d t h a t e a c h u n i t h a s t h e e m i s s i o n r a t e i t p o s s e s s e d i n 1 9 9 0 3 6 , t h e y e a r T i t l e I V w a s p a s s e d . T h e m o d e l i s s e t u p r o u g h l y a l o n g t h e l i n e s p r e s e n t e d i n c h a p t e r 1 . T h e r e , t h e e c o n o m i c r e g u l a t o r m u s t i n c l u d e t h e e m i s s i o n c a p o n t h e e m i s s i o n s o f t h e b o i l e r i n i t s 3 6 T h e e m i s s i o n r a t e u s e d i s t h e l o w e s t o f t h e t h r e e y e a r p e r i o d f r o m 1 9 8 9 t h r o u g h 1 9 9 1 . 1 3 2 d e c i s i o n m a k i n g p r o c e s s . H e r e , t h e u n i t 3 7 m u s t i n c l u d e t h e c a p o n e m i s s i o n s — a n d t h u s a b a t e m e n t t e c h n o l o g y — i n t o i t s d e c i s i o n m a k i n g . T h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t l i m i t s t o t a l a n n u a l e m i s s i o n s ( E m * k W h * ( 1 - R E ) ) t o t h e n u m b e r o f a l l o w a n c e s a l l o c a t e d t o e a c h u n i t ( A ) . T h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( 3 . 1 3 ) t a k e s t h e f o l l o w i n g f o r m : 3 . 1 3 E m k W h - ( l _ R E ) — A s o N o t e t h a t t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( 3 . 1 3 ) i n d i c a t e s t h a t e m i s s i o n s c a n s t a r t b e l o w t h e l e v e l o f a l l o w a n c e s f o r a g i v e n k W h . ( E m i s s i o n s c a n b e l e s s t h a n a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s ) . I n a d d i t i o n i t i s p o s s i b l e t h a t a b a t e m e n t e f f o r t c a n r e d u c e e m i s s i o n s b e l o w t h e a l l o w a n c e l e v e l . T h e r e i s , h o w e v e r , n o i n c e n t i v e t o r e d u c e e m i s s i o n s b e l o w a l l o w a n c e l e v e l s w i t h o u t t h e e x i s t e n c e o f a m a r k e t . W h e r e t h e c o n s t r a i n t i s b i n d i n g o n e m i s s i o n s , a b a t e m e n t i n t h e f o r m o f F G D i s r e q u i r e d t o r e d u c e e m i s s i o n s ( o r k W h c a n b e r e d u c e d t o l o w e r e m i s s i o n s ) . I t i s a l s o p o s s i b l e t h a t t h e c o n s t r a i n t i s n o t b i n d i n g f o r a n y k W h w h e r e n o F G D i s u s e d . I n t h i s c a s e t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t i s n o t b i n d i n g a n d t h e c o s t s o f F G D a b a t e m e n t a r e n o t i n c l u d e d i n t h e u n i t ’ s p r o fi t f u n c t i o n — a s F G D i s n o t r e q u i r e d t o a c h i e v e c o m p l i a n c e . I n b o t h c a s e s t h e a n n u a l p r o fi t o f t h e b o i l e r i s s u b j e c t t o a b r e a k - e v e n r e v e n u e c o n s t r a i n t w i t h r e g a r d t o c o s t s . T h e p r o fi t f u n c t i o n o f t h e u n i t u n d e r t h e P h a s e I I c o m p l i a n t e m i s s i o n r e s t r a i n t i s t h e n a s f o l l o w s : ( 3 . 1 4 ) M a x w . r . t . k W h , R E l l ( k W h , R E ) = ( a - b - k W h ) - k W h — z — P F L - k W h — A ( k W h , R E ) S u b j e c t t o : " ( k W h ) s o k W h > 0 3 7 S u b j e c t t o a b r e a k - e v e n b u d g e t c o n s t r a i n t . 1 3 3 R E E D R E E S ( k W h - E m ( l — R E ) — A ) S O S h o w i n g t h e c a s e s w h e r e t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( 3 . 1 3 ) i s a n d i s n o t b i n d i n g o n u n i t e m i s s i o n s f a c i l i t a t e s t h e d i s c u s s i o n o f t h e s o l u t i o n t o 3 . 1 4 . P a r t 1 b e l o w d i s c u s s e s t h e c a s e w h e n t h e e m i s s i o n c a p ( 3 . 1 3 ) i s n o t b i n d i n g o n e m i s s i o n s . P a r t 2 b e l o w d i s c u s s e s t h e c a s e w h e n t h e e m i s s i o n c a p ( 3 . 1 3 ) i s b i n d i n g o n e m i s s i o n s . 1 . T h e c a p : t h e c a s e w h e n t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t i s n o t b i n d i n g W h e r e t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( 3 . 1 3 ) i s n o t b i n d i n g o n t h e u n i t , t h e p r o fi t fi m c t i o n o f t h e u n i t i s s i m p l y 3 . 7 f r o m a b o v e , s u b j e c t t o a b r e a k - e v e n c o n s t r a i n t . O u t p u t i s t h e r e f o r e n o t a f f e c t e d b y t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t : ( 3 . 1 5 ) M a x I T ( k W h ) = P k W h ( k W h ) * k W h — Z — P F L * k W h w . r . t . k W h S u b j e c t t o I l ( k W h ) s o k W h > 0 . T h e fi r s t o r d e r ( K u h n - T u c k e r ) c o n d i t i o n s o f t h e L a g r a n g i a n i n t e r m s o f k W h a n d A : f \ ( 3 . 1 6 ) % C ( k W h , l ) = ( a — b - k W h ) - k W h — P F L - k W h — 2 : 0 1 : 4 0 a n d i J L L q u w n M J a - o ( 3 . 1 7 ) g — k — V I I — t h W h J F - Z - b - k W h + a — P F L + M - 2 - b - k W h + a — P F L ) s o k W h > 0 a n d d k W h . _ — k W t h = 0 ( “ W e J 1 3 4 4 r X l I 1 S i n c e k W h m u s t b e g r e a t e r t h a n z e r o , t h e r e l a t i o n s h i p k W h — J n g v — h q k m , A ) J = 0 i n d i c a t e s t h a t g k — W — h § ( k W h , A ) m u s t e q u a l z e r o i n o r d e r f o r 3 . 1 7 t o b e s a t i s fi e d . T h i s a l l o w s 3 . 1 7 t o b e s o l v e d f o r a v a l u e o f A : d m q k w r n i p o n k w r n + a — P F “ A J — Z - b - k W h + a — P F L J = 0 S o l v i n g 3 . 1 7 f o r A , r e s u l t s i n A = — 1 . l 4 r a 1 T h i s i n d i c a t e s t h a t i n o r d e r f o r A . J j — i q k m ’ A ) J = 0 f r o m 3 . 1 3 t o h o l d t r u e , t h e b u d g e t / c o n s t r a i n t m u s t b e b i n d i n g . T h e r e f o r e i t m u s t b e t r u e t h a t d A S o l v i n g 3 . 1 6 ( a q u a d r a t i c i n t e r m s o f k W h ) f o r k W h , w h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s b i n d i n g p r o v i d e s t w o s o l u t i o n s f o r 3 . 1 5 t h a t s a t i s f y t h e b u d g e t c o n s t r a i n t , w h e r e t h e l a r g e r v a l u e o f k W h i s o f i n t e r e s t — t h e s o l u t i o n t h a t s a t i s fi e s t h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s . T h e u n i t s p e c i fi c s o l u t i o n t o 3 . 1 5 w i l l b e r e f e r e n c e d a s k W h ; b e l o w . N o t e t h a t u n i t s p e c i fi c a b a t e m e n t ( R E X ) i n r e s p o n s e t o a n o n - b i n d i n g P h a s e H e m i s s i o n s c a p i s e q u a l t o z e r o . D i a g r a m 3 . 1 b e l o w s h o w s t h e s o l u t i o n t o 3 . 1 5 w h e r e t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t o n t h e u n i t i s n o t b i n d i n g . T h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s g i v e n a s t h e h e a v y d o t t e d l i n e A B C . T h e a r e a a b o v e t h e b u d g e t l i n e r e p r e s e n t s n e g a t i v e p r o fi t s , w h i l e t h e a r e a b e l o w i t i n d i c a t e s e c o n o m i c r e n t s . T h i s l i n e i n d i c a t e s t h e l o c u s o f R E a n d k W h c o m b i n a t i o n s t h a t s a t i s f y t h e b u d g e t c o n s t r a i n t . N o t e t h a t a t t h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t ( R E = . 9 ) , t h e b u d g e t 1 3 5 c o n s t r a i n t b e c o m e s a v e r t i c a l l i n e . A l s o n o t e t h a t t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s d o w n w a r d s l o p i n g w i t h r e g a r d t o a b a t e m e n t ( R E ) . T h i s m e a n s t h a t t o t a l c o s t s i n c r e a s e a s a b a t e m e n t t e c h n o l o g y i s a d d e d t o t h e u n i t . A b a t e m e n t c o s t s a r e s m a l l r e l a t i v e t o t o t a l c o s t s , s o t h e i m p a c t o n t o t a l c o s t s i s s m a l l f o r a n y c h a n g e i n R E . G i v e n a d o w n w a r d s l o p i n g d e m a n d c u r v e f o r o u t p u t , t h e l e v e l o f a n n u a l k W h p r o d u c t i o n i s h i g h e r a t p o i n t A ( R E = 0 ) t h a n a t p o i n t B ( R E = . 9 ) . T h e a r e a u n d e r t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t l i n e i n d i c a t e s t h e l o c u s o f R E a n d k W h c o m b i n a t i o n s t h a t a r e w i t h i n c o m p l i a n c e w i t h t h e a n n u a l P h a s e I I a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s o f t h e u n i t . N o t e t h a t t h i s u n i t i s w i t h i n e m i s s i o n c o m p l i a n c e o v e r t h e e n t i r e r a n g e o f F G D t e c h n o l o g y w h e n c o n f o r m i n g t o t h e b u d g e t c o n s t r a i n t . T h e f e a s i b l e s o l u t i o n a r e a , w h e r e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t , e m i s s i o n c o n s t r a i n t , a n d t h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t a r e s a t i s fi e d i s g i v e n a s t h e s h a d e d r e g i o n . P o i n t s a l o n g t h e b u d g e t l i n e , h o w e v e r , r e p r e s e n t t h e p r o fi t - m a x i m i z i n g l o c u s o f p o i n t s g i v e n t h e b u d g e t c o n s t r a i n t . T h e u n i t w i l l c h o o s e t h e h i g h e s t k W h p o i n t a l o n g t h e b u d g e t l i n e — a t p o i n t A . P o i n t A r e p r e s e n t s a n e x t r e m u m v a l u e o f k W h f o u n d i n t h e s o l u t i o n s e t d e fi n e d b y 3 . 1 8 a b o v e , a t t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e m i n i m u m t e c h n o l o g y ( t h e k W h a x i s ) t h e b u d g e t c o n s t r a i n t . T h e s o l u t i o n i n d i c a t e d b y 3 . 1 8 ( k t h ) p r o v i d e s t h e i n f o r m a t i o n r e q u i r e d t o c a l c u l a t e t h e a n n u a l e m i s s i o n s a n d a n n u a l a b a t e m e n t c o s t s o f t h e u n i t w h e r e t h e P h a s e I I c o m p l i a n t e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( d e fi n e d a s 3 . 1 3 a b o v e ) i s n o t b i n d i n g . T h e s e t w o v a l u e s a r e n e e d e d t o e s t i m a t e t h e n e t e f f e c t ( n e t e x t e r n a l c o s t a n d a b a t e m e n t s a v i n g s e f f e c t ) o f P h a s e I I a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a p p l i e d a s a m a r k e t r e l a t i v e t o t h e c a s e w h e r e t h e a l l o c a t i o n s a r e a p p l i e d a s a c a p o n e m i s s i o n s f o r t h e u n i t . 1 3 6 S o l u t i o n w i t h N o n - b i n d i n g E m i s s i o n C o n s t r a i n t E m i s s i o n C o m i n t S O I I I ‘ I O I I M . R E ) . I . . ' . ' . . 3 . : . . ‘ 1 ' . ' . ' . ' . ' : . : . . ; 1 3 . 1 . 5 . ) : ; T O d W ' O Q Y C O W W - : . . 5 . 1 : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V V V V V V V V v v 1 v v v v v v v v C 0 Q b ’ s b fi t b ‘ b b 5 . 9 5 0 0 ’ } { 5 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 6 6 3 6 9 6 1 6 9 6 9 o - Q o - Q “ o f 0 - 0 6 6 9 ? ! 0 0 ’ . ‘ 6 ° 9 6 R E D i a g r a m 3 . 1 : S o l u t i o n w i t h N o n - b i n d i n g E m i s s i o n C o n s t r a i n t 1 3 7 I I « a 0 9 A n n u a l e m i s s i o n s ( A B ) f r o m t h e u n i t a r e c a l c u l a t e d a s i n d i c a t e d a b o v e : ( 3 . 1 9 ) A E i = E m i * k W h ‘ * ( l - R E . ) W h e r e R E = 0 , g i v e n a n o n - b i n d i n g e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( 3 . 1 3 ) . U s i n g 3 . 1 9 a l l o w s t h e c a l c u l a t i o n o f t h e e x t e r n a l i t y e f f e c t s o f e m i s s i o n s f r o m t h e u n i t l a t e r i n t h i s c h a p t e r , a l l o w i n g a c o m p a r i s o n w i t h e x t e r n a l c o s t r e s u l t s o f t h e u n i t w h e r e a l l o w a n c e s a r e m a r k e t a b l e . G i v e n t h a t R E = 0 u n d e r t h e n o n - b i n d i n g c a p , a b a t e m e n t c o m p l i a n c e c o s t s ( C A ) a r e n o n - e x i s t e n t f o r t h i s u n i t u n d e r a P h a s e I I c o m p l i a n t c a p : ( 3 . 2 0 ) c m t k w n ‘ . R E J > = A < 1 < W h i Z R E ! ) = 0 . W h e r e R E = 0 , g i v e n a n o n - b i n d i n g e m i s s i o n c o n s t r a i n t . 2 . T h e u n i t w i t h a b i n d i n g P h a s e H e m i s s i o n c a p W h e r e t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( 3 . 1 3 ) i s n o t b i n d i n g o n t h e u n i t , 3 . 1 4 a b o v e g i v e s t h e p r o fi t f u n c t i o n o f t h e u n i t . T h e o n c e c h a n g e i s t h a t t h e e m i s s i o n s c o n s t r a i n t , b e i n g b i n d i n g , i s n o t g i v e n a s a n i n e q u a l i t y . I n a d d i t i o n , R E m u s t b e g r e a t e r t h a n z e r o . O u t p u t i s t h e r e f o r e a f f e c t e d b y t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t a n d s o m e l e v e l o f a b a t e m e n t i s r e q u i r e d t o a c h i e v e c o m p l i a n c e : ( 3 . 2 1 ) M a x w . r . t . k W h , R E I I ( k W h , R E ) = ( a - b - k W h ) - k W h — z — P F L - k W h - A ( k W h , R E ) S u b j e c t t o : I l ( k W h ) S O 1 3 8 k W h > 0 R E > 0 R E S . 9 ( k W h - E m ( l — R E ) — A ) - - 0 T a k i n g t h e b i n d i n g e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( E m k W h - ( l — R E ) — A 2 0 ) a n d s o l v i n g f o r t h e n e c e s s a r y a b a t e m e n t l e v e l ( R E ) f o r a g i v e n o u t p u t l e v e l ( k W h ) r e s u l t s i n : 3 . 2 2 W W ( E m k W h ) S u b s t i t u t i n g 3 . 2 2 f o r R E i n t h e b o i l e r ’ s o b j e c t i v e f u n c t i o n a n d m a x i m i z i n g w i t h r e s p e c t t o k W h a n d A ( f o r t h e r e l e v a n t F G D r a n g e 0 < R E < = . 9 ) p r o v i d e s t h e K u h n - T u c k e r ( fi r s t o r d e r ) c o n d i t i o n s : ( 3 . 2 3 ) . _ _ § ' \ k W h , A 1 ) = ( a - b - H k W h ) k W h — Z — P F L - — k W h r - K a p A - — — — — ( k W h - E m A ) + 1 ( a p B J — P a l w - ( k W h - E m - A ) — t h . k W h S O ( k W h - E m m ) A ( ’ 0 d A s l i d — k C J k W h , A l i = 0 1 4 ‘ a n 1 i d — I I J ( 3 . 2 4 ) g — Q ’ J k W h J 1 J = - 2 - b - k W h + a — P F L ‘ r 5 8 — 9 5 - K a p - A W - P a l w - E m — P k h + d e h . k ( ” 1 ( t h E m ) K a A ( k W h E m - A ) . + 1 . 1 - 2 - b - k W h + a - P F L - I " p ‘ K M P — ‘ — — _ — ‘ M P a l e m t h J E O \ k t h E m ) k W h > 0 a n d k W h ‘ i i i — g k w r m l J J = 0 \ d e h \ 1 3 9 W h e r e k W h > 0 , . i t f o l l o w s f r o m k W h - i J " \ d d — e — C h ( k W h , A 1 . " " J 1 J ’ = 0 t h a t d d — e — C h . - k ( W h , A . . J 1 3 0 . E q u a t i o n 3 . 2 4 c a n t h e n b e s o l v e d a s a n e q u a l i t y f o r A : A : — l T h e f a c t t h a t A = — 1 i n d i c a t e s t h a t L g k a n , ; ( l ' / ‘ ~ . = o f o r t h e c o n d i t i o n d A l A . d — — L ‘ ; / k W h , A \ = 0 t o h o l d t r u e i n e q u a t i o n 3 . 2 3 a b o v e . T h e b u d g e t c o n s t r a i n t 1 d A \ 1 1 , e x p r e s s e d i n 3 . 2 3 m u s t t h e r e f o r e b e b i n d i n g . S o l v i n g 3 . 2 3 f o r k W h i n v o l v e s s o l v i n g a c u b e r o o t p r o b l e m ( E q u a t i o n 3 . 2 3 i s a t h i r d o r d e r p o l y n o m i a l e q u a t i o n i n t e r m s o f k W h ) . T h i s i s s e e n w h e n 3 . 2 3 i s s i m p l i fi e d b y c o l l e c t i n g t e r m s o u t o f t h e c o m p o n e n t p a r t s a s f o l l o w s : W h e r e X l = a ~ P F L — P a l w - E m ~ t h X Z B - Z - r - K a p A — r ' K a p B + P a l w ' A X 3 = r - K a p A - — A — — E m 3 . 2 3 b e c o m e s : L q r w r m 1 ) : - b - k W h 3 + X l a k t h + X 2 - k W h + X 3 = 0 d A i A s i n t h e c a s e o f s o l v i n g f o r t h e k W h t h a t s a t i s fi e s 3 . 1 5 a b o v e , t h i s s t r u c t u r e p r o v i d e s m u l t i p l e p o s s i b l e a n s w e r s i n t h e f o r m o f e x t r e m u m s . H o w e v e r , o n l y o n e o f t h e s o l u t i o n s i s a r e a l v a l u e t h a t s a t i s fi e s t h e c o n s t r a i n t s , i n c l u d i n g t h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s . T h e s o l u t i o n t o 3 . 2 3 d e t e r m i n e s t h e o u t p u t o f t h e u n i t w h e n t h e e m i s s i o n 1 4 0 c o n s t r a i n t i s b i n d i n g . T h i s i n t u r n d e t e r m i n e s t h e l e v e l o f F G D a b a t e m e n t r e q u i r e d t o m e e t c o m p l i a n c e w i t h t h e c a p e m i s s i o n c o n s t r a i n t ( 3 . 1 3 ) : m ( E m k % — A ) ( E m k W h ) T h e s o l u t i o n t o 3 . 1 4 w i t h a b i n d i n g e m i s s i o n c a p i s p r e s e n t e d i n D i a g r a m 3 . 2 b e l o w . A n n u a l k W h a r e m e a s u r e d a l o n g t h e Y a x i s , w i t h v a l u e s i n c r e a s i n g w i t h d i s t a n c e f r o m t h e o r i g i n . A b a t e m e n t ( R E ) i s m e a s u r e d a l o n g t h e X a x i s , w i t h v a l u e s i n c r e a s i n g w i t h d i s t a n c e f r o m t h e o r i g i n . T h e d o t t e d a r e a u n d e r t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t s h o w s s e t o f k W h a n d R E c o m b i n a t i o n s t h a t c o m p l y w i t h t h e u n i t - s p e c i fi c P h a s e I I c a p . T h e h e a v y d o t t e d l i n e r e p r e s e n t s t h e b u d g e t c o n s t r a i n t . T h e a r e a a b o v e t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i n d i c a t e s t h e k W h a n d R E c o m b i n a t i o n s t h a t c a u s e u n i t p r o fi t s t o b e n e g a t i v e . N o t e t h a t a t t h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t f o r a b a t e m e n t ( R E > . 9 ) , t h e b u d g e t c o n s t r a i n t b e c o m e s a v e r t i c a l l i n e — a s i n d i c a t e d b y s t r u c t u r e o f t h e a b a t e m e n t c o s t s c u r v e g i v e n i n 3 . 1 2 a b o v e . P r o fi t m a x i m i z a t i o n ( s u b j e c t t o t h e b u d g e t c o n s t r a i n t ) o c c u r s f o r t h e l o c u s o f k W h a n d R E p o i n t s d e fi n e d b y t h e b u d g e t c o n s t r a i n t l i n e i n D i a g r a m 3 . 2 . T h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t w i t h r e g a r d t o a b a t e m e n t t e c h n o l o g y i s d e fi n e d b y t h e a r e a t o t h e r i g h t o f t h e Y a x i s a n d t o t h e l e f t o f l i n e l a b e l e d t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t ( R E = . 9 ) . A r e a A B C d e fi n e s t h e f e a s i b l e l o c u s o f k W h a n d R E t h a t s a t i s f y t h e b u d g e t , e m i s s i o n , a n d t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t s ( R E < . 9 ) . N o t e t h a t w i t h t h e e x i s t e n c e o f p o s i t i v e a b a t e m e n t c o s t s w i t h i n c r e a s i n g R E , t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s ( s l i g h t l y ) d o w n w a r d s l o p i n g w i t h r e g a r d t o R E . T h e r e f o r e k W h l e v e l s a r e h i g h e r c l o s e r t o t h e Y a x i s . T h e e m i s s i o n r e s t r a i n t l i m i t s t h e f e a s i b l e c o m b i n a t i o n s o f R E a n d k W h , h o w e v e r . T h e s o l u t i o n t o 3 . 1 4 ( t h e s o l u t i o n t o 3 . 2 3 a n d t h e b i n d i n g e m i s s i o n c o n s t r a i n t ) i s t h e e x t r e m u m p o i n t B i n t h e d i a g r a m . T h i s 1 4 1 p o i n t r e p r e s e n t s t h e l a r g e s t v a l u e o f k W h t h a t s a t i s fi e s a l l t h r e e c o n s t r a i n t s ( b u d g e t , e m i s s i o n , a n d t e c h n o l o g y ) . S o l u t i o n w i t h B i n d i n g E m i s s i o n C o n s t r a i n t i . . . . _ _ _ I t T e c h n o l o g y C o n s t r a i n t — — — * : : : : : . 1 3 2 3 } ; F e a s a b i e S o i t t i o n A r e a { 3 2 2 : 2 n < o T \ 3 : 1 2 : 2 1 5 , - , E m i s s i o n c o n s t r a i n t E 3 m m " m W h ' R E ' 3 3 ' 3 1 3 . + 3 1 . a n C o n s t r a i n t J . - . ’ . C ' : - I F ' I ' I ' : . l : . . 2 . - . p . 3 3 — — 1 9 % } : ' . [ . 3 3 . . ’ . ' . ' : ' n } . ' . . . . 9 ‘ 3 9 : 3 0 9 : 3 9 D i a g r a m 3 . 2 : S o l u t i o n w i t h B i n d i n g E m i s s i o n C o n s t r a i n t W h e r e t h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t i s b i n d i n g ( R E = . 9 ) ( i n a d d i t i o n t o t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t ) o n t h e u n i t ’ s d e c i s i o n s r e g a r d i n g R E a n d k W h , t h e s o l u t i o n t o 3 . 1 4 i n v o l v e s a c o m e r s o l u t i o n t o t h e u n i t ’ s p r o fi t m a x i m i z a t i o n p r o b l e m w h e r e R E = . 9 . N o t e t h a t f o r R E > . 9 , t h e a b a t e m e n t c o s t f u n c t i o n s h o w s i n fi n i t e c o s t ( v e r t i c a l l i n e ) . T h i s c h a n g e s t h e s h a p e o f t h e b u d g e t c o n s t r a i n t a t t h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t t o a v e r t i c a l l i n e . T h i s i s s h o w n a s t h e v e r t i c a l l i n e s e g m e n t A C i n D i a g r a m 3 . 3 b e l o w . T h e f e a s i b l e s o l u t i o n a r e a i s n o w a s i n g l e p o i n t o n t h e d i a g r a m , a t p o i n t B . P o i n t B i s t h e s o l u t i o n t o t h e u n i t ’ s p r o b l e m g i v e n a b i n d i n g e m i s s i o n , b u d g e t , a n d t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t . T h i s p o i n t o c c u r s 1 4 2 a t t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t ( R E = . 9 ) , t h e b u d g e t c o n s t r a i n t ( t h e v e r t i c a l p o r t i o n ) , a n d t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t . T h i s s t r a i g h t f o r w a r d r e s u l t i s p r e s e n t e d i n t h e D i a g r a m 3 . 3 b e l o w . S o l u t i o n w i t h b i n d i n g o m i s s i o n a n d t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t s T e c h n o l o g y C o n s t r a i n t — - — — - — — — O i F e a s a b l e S o l u t i o n A r e a : 3 e m i s s i o n c o n s t r a i n t - _ . _ B u d g e t C o n s t r a i n t D i a g r a m 3 . 3 : S o l u t i o n w i t h B i n d i n g E m i s s i o n a n d T e c h n o l o g y C o n s t r a i n t s T h e u n i t s p e c i fi c s o l u t i o n t o 3 . 2 1 ( t h e s o l u t i o n t o 3 . 1 4 w h e r e t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t i s b i n d i n g ) w i t h r e g a r d t o k W h a n d R E , r e f e r e n c e d a s k W h : a n d R E C , i s u s e d t o c a l c u l a t e t h e a n n u a l e m i s s i o n s a n d t o t a l c o m p l i a n c e c o s t s o f t h e u n i t u n d e r t h e c a p . A n n u a l e m i s s i o n s ( A E ) f r o m t h e u n i t a r e c a l c u l a t e d a s i n d i c a t e d a b o v e : ( 3 . 1 9 ) A E i = E r m ” k W h . ’ * ( 1 - R E ? ) 1 4 3 U s i n g 3 . 1 9 a l l o w s t h e c a l c u l a t i o n o f t h e e x t e r n a l i t y e f f e c t s o f e m i s s i o n s f r o m t h e u n i t l a t e r i n t h i s c h a p t e r , a l l o w i n g a c o m p a r i s o n w i t h e x t e r n a l c o s t r e s u l t s o f t h e u n i t w h e r e a l l o w a n c e s a r e m a r k e t a b l e . G i v e n t h a t R E > 0 ( u n d e r a b i n d i n g e m i s s i o n c a p ) , a b a t e m e n t c o m p l i a n c e c o s t s ( C A ) a r e p o s i t i v e f o r t h i s u n i t u n d e r a P h a s e I I c o m p l i a n t c a p : ( 3 . 2 0 ) C A i ( k W h i ' , R E . ‘ ) = A ( k w 1 n ‘ , R E i ‘ ) > 0 . 3 . S u m m i n g a b a t e m e n t c o s t s a n d e m i s s i o n s f o r t h e P h a s e H c o m p l i a n t c a p T h e u n i t s p e c i fi c s o l u t i o n s t o 3 . 1 4 w i t h r e g a r d t o k W h a n d R E , r e f e r e n c e d a s k W h ; a n d R E " , a r e u s e d t o c a l c u l a t e t h e a n n u a l e m i s s i o n s a n d t o t a l c o m p l i a n c e c o s t s o f e a c h u n i t u n d e r t h e c a p . A n n u a l e m i s s i o n s ( A E ) f r o m t h e u n i t a r e c a l c u l a t e d a s i n d i c a t e d a b o v e u s i n g ( 3 . 1 9 ) : A P : i = E m . “ k W h , “ ( 1 - R E " ) U s i n g 3 . 1 9 a l l o w s t h e c a l c u l a t i o n o f t h e e x t e r n a l i t y e f f e c t s o f e m i s s i o n s f r o m t h e u n i t l a t e r i n t h i s c h a p t e r , a l l o w i n g a c o m p a r i s o n w i t h e x t e r n a l c o s t r e s u l t s o f t h e u n i t w h e r e a l l o w a n c e s a r e m a r k e t a b l e . T o t a l e m i s s i o n s u n d e r t h e c a p ( B a p ) a r e c a l c u l a t e d b y s u m m i n g e m i s s i o n s a c r o s s a l l u n i t s ( u n i t s a r e n u m b e r e d 1 t o n ) : n E c a p ' 2 A E i ( k W h ° i , R E . 1 ) i = 1 1 4 4 c A , ( k w 1 1 , ‘ , R E , ’ ) = A ( k W h , ' , R E ? ) T h e v a l u e o f E A “ , i s u s e d t o c o m p a r e t o t a l a n n u a l e m i s s i o n s o f a P h a s e I I c o m p l i a n t c a p r e l a t i v e t o a b i n d i n g P h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t . I t i s g e n e r a l l y f e l t t h a t e m i s s i o n s w i l l b e h i g h e r u n d e r t h e b i n d i n g P h a s e I I A l l o w a n c e M a r k e t a n d t h i s m e a s u r e w i l l a l l o w a t e s t o f t h a t a s s u m p t i o n . W h i l e E m , i s o f i n t e r e s t , t h e i m p o r t a n t i n f o r m a t i o n i s t h e u n i t s p e c i fi c e m i s s i o n s , s i n c e t h e l o c a t i o n o f e m i s s i o n s o u r c e s p l a y s a m a j o r r o l e i n d e t e r m i n i n g e x t e r n a l e f f e c t s o f s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s l a t e r i n t h i s c h a p t e r . T h e v a l u e o f t h e i n d i v i d u a l R E : d e t e r m i n e s t h e a b a t e m e n t c o m p l i a n c e c o s t s ( C A ) , i f a n y , o f t h e i n d i v i d u a l u n i t i n m e e t i n g t h e P h a s e I I c o m p l i a n t c a p : W h e r e a s t h e i n d i v i d u a l u n i t e m i s s i o n v a l u e s o f i n t e r e s t i n d e t e r m i n i n g n e t e x t e r n a l c o s t e f f e c t s , i t i s t h e t o t a l a b a t e m e n t c o m p l i a n c e c o s t s o f a l l u n i t s u n d e r t h e c a p t h a t i s o f i n t e r e s t f o r d e t e r m i n i n g t o t a l a b a t e m e n t c o s t e f f e c t s o f t h e B i n d i n g P h a s e H m a r k e t r e l a t i v e t o a P h a s e H c o m p l i a n t c a p . T o t a l a b a t e m e n t c o s t s f r o m a l l u n i t s a r e s u m m e d a s C A m p : n ( 3 . 2 4 ) C A Q ‘ s - 1 2 3 A i ( . - k i fi l h 1 , . - R E ) T h e v a l u e o f C A c a p i s c o m p a r e d w i t h t o t a l c o m p l i a n c e c o s t s u n d e r a b i n d i n g P h a s e 1 1 m a r k e t t o d e t e r m i n e n e t a b a t e m e n t c o s t e f f e c t s o f t h e t r a d a b l e a l l o w a n c e s y s t e m . 1 4 5 B . T h e P r o fi t F u n c t i o n U n d e r t h e B i n d i n g P h a s e H M a r k e t T h i s s e c t i o n p r e s e n t s t h e m o d e l o f a b i n d i n g P h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t i m p o s e d o n u n i t s . H e r e , a l l o w a n c e s a l l o c a t i o n s ( A i ) a r e t r a d a b l e a m o n g u n i t s , b u t e a c h u n i t m u s t h a v e e n o u g h a l l o w a n c e s a f t e r a n n u a l t r a d e s t o c o v e r a n n u a l e m i s s i o n s . A s i n s e c t i o n B a b o v e , i t i s a s s u m e d t h a t e a c h u n i t s t a r t s w i t h t h e e m i s s i o n r a t e i t p o s s e s s e d i n 1 9 9 0 , t h e y e a r T i t l e I V w a s p a s s e d . D u e t o t h e e x i s t e n c e o f t h e m a r k e t , h o w e v e r , u n i t s c a n c h o o s e t o m e e t t h e i r e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s b y b u y i n g a l l o w a n c e s , i n v e s t i n g i n a b a t e m e n t , o r b o t h . W h i l e i n d i v i d u a l b o i l e r s c a n b e b u y e r s o r s e l l e r s o f a l l o w a n c e s , t h e s u m o f t h e n e t a n n u a l e m i s s i o n s o f t h e e n t i r e t i t l e I V a f f e c t e d p o p u l a t i o n o f b o i l e r s m u s t b e l e s s t h a n o r e q u a l t o t h e t o t a l n u m b e r o f a n n u a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . T h u s , t h e t o t a l n u m b e r o f a l l o w a n c e s h e l d a n d a s s i g n e d u n d e r t i t l e I V a c t s a s a c a p o n e m i s s i o n s i n a g i v e n y e a r . T h e P h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t i s c o n s i d e r e d b i n d i n g w h e n t o t a l a n n u a l e m i s s i o n s e q u a l t o t a l a n n u a l a l l o w a n c e s a c r o s s a l l u n i t s a f t e r a n n u a l m a r k e t t r a d e s — a s s u m i n g a l l t r a d e o p p o r t u n i t i e s a n d e c o n o m i e s a r e r e a l i z e d . T h e r e f o r e u n i t s p e c i fi c e m i s s i o n c o n s t r a i n t , i n t h e f o r m o f i n i t i a l i n d i v i d u a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s ( e q u a t i o n 3 . 1 3 a b o v e ) , n o l o n g e r h o l d s . I t i s r e p l a c e d b y t h e m a r k e t - w i d e e m i s s i o n c o n s t r a i n t t h a t s e t s t o t a l a n n u a l - a l l o w a n c e s a l l o c a t i o n s e q u a l t o t o t a l a n n u a l e m i s s i o n s a c r o s s a l l u n i t s . N e t a l l o w a n c e s h e l d b y a u n i t c a n b e e i t h e r p o s i t i v e o r n e g a t i v e a f t e r m a r k e t t r a d e s . T h e n e t a n n u a l a l l o w a n c e s h e l d b y a u n i t i s d e t e r m i n e d b y e q u a t i o n 3 . 2 5 : ( 3 . 2 5 ) n ( k W h , R E ) = E m k W h - ( 1 - R E ) — A 1 4 6 E q u a t i o n 3 . 2 5 i s u s e d t o d e t e r m i n e i n t h e f o l l o w i n g m o d e l t o d e t e r m i n e t h e a n n u a l r e v e n u e s o f a u n i t f r o m a l l o w a n c e m a r k e t t r a d e s a n d t h e a n n u a l e m i s s i o n s o f t h e u n i t u n d e r t h e b i n d i n g m a r k e t . G i v e n 3 . 2 5 , t h e m a r k e t - w i d e e m i s s i o n c o n s t r a i n t i s w r i t t e n a s 3 . 2 6 b e l o w : n ( 3 . 2 6 ) 2 n i k a n i , R E i J = 0 i = 1 E q u a t i o n 3 . 2 6 i s i n s t r u m e n t a l i n d e t e r m i n i n g t h e m a r k e t c l e a r i n g a l l o w a n c e p r i c e f o r a l l o w a n c e s ( P A ) i n t h e b i n d i n g a l l o w a n c e m a r k e t . I t w i l l b e d i s c u s s e d a g a i n i n t h a t c o n t e x t l a t e r i n s e c t i o n V I I w h e n t h e m a r k e t c l e a r i n g a l l o w a n c e p r i c e s a r e d e t e r m i n e d . T h e u n i t m o d e l p r e s e n t e d h e r e i s s e t u p a l o n g t h e l i n e s p r e s e n t e d i n c h a p t e r 1 . H e r e , t h e u n i t m u s t i n c l u d e t h e t o t a l c o s t s o f c o m p l i a n c e i n i t s p r o fi t f u n c t i o n u n d e r t h e P h a s e 1 1 m a r k e t . C o m p l i a n c e c o s t s w i t h t h e m a r k e t i n c l u d e t h e n e t r e v e n u e s f r o m a l l o w a n c e t r a d e s i n a d d i t i o n t o a n y a n n u a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h F G D . G i v e n t h e e x i s t e n c e o f a m a r k e t a b l e a l l o w a n c e a n d a p r i c e f o r a l l o w a n c e s , P A , t h e t o t a l c o s t s o f a b a t e m e n t t o t h e i n d i v i d u a l u n i t b o i l e r i s g i v e n b y e q u a t i o n ( 3 . 1 0 ) a n d t h e r e v e n u e g e n e r a t e d b y a l l o w a n c e t r a d e s ( P A l l i ( k W h P R E V ) : T h e p r o fi t f u n c t i o n o f t h e u n i t m u s t n o w i n c l u d e t h e n e t r e v e n u e s f r o m a l l o w a n c e s t r a d e s . T h e u n i t i s a g a i n s u b j e c t t o a b r e a k - e v e n p r o fi t c o n s t r a i n t b y a r e g u l a t o r . W h e r e t h e u n i t i s a p o t e n t i a l s e l l e r o f a l l o w a n c e s , t h e r e g u l a t o r a l l o w s t h e u n i t t o r e t a i n a p o r t i o n ( 5 ) o f r e v e n u e s a s p r o fi t . T h e r e m a i n d e r o f a l l o w a n c e g e n e r a t e d r e v e n u e s ( l - s ) i s a p p l i e d a s r a t e r e l i e f b y t h e r e g u l a t o r . T h i s p r o fi t s h a r i n g i s a d d e d t o t h e u n i t ’ s p r o fi t f u n c t i o n t o i n s u r e t h a t t h e m i n i m u m c o s t c o m p l i a n c e s t r a t e g y b e u s e d u n d e r t h e P h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t . I f t h e u n i t i s a n e t p u r c h a s e r o f a l l o w a n c e s a t t h e m a r k e t - c l e a r i n g a l l o w a n c e 1 4 7 p r i c e ( R E = 0 ) , t h e r e g u l a t o r a l l o w s a f u l l r e c o v e r y o f a l l c o s t s s i n c e a l l o w a n c e s r e v e n u e s w i l l b e n e g a t i v e . I n t h i s c a s e , s = 0 . T h i s t r e a t m e n t i s c o n s i s t e n t w i t h c u r r e n t s u g g e s t e d o v e r s i g h t o f c o m p l i a n c e o p t i o n s b y r e g u l a t o r s . 3 8 T h e p r o fi t f u n c t i o n i s t h e n a s f o l l o w s . ( 3 . 2 7 ) M a x w . r . t . k W h , R E : I l ( k W h , R E ) = J ( a _ b - k W h ) ' k W h — z _ P F L a k W h J + s - J P A - ( - n ( k W h , R E ) ) — A ( k W h , R E ) J + x - J P A - ( - n ( k W h , R E ) ) J W h R E _ ( R E = 0 o i e r e “ F m o s ) I A n d x ( s ) = J S = O l J s > 0 0 R 3 0 0 A ( k W h , R E ) = R 1 3 2 0 r - ( K a p A - R E + K a p B ) + P a J W - ( E m 1 ( W h - R E ) + P k h ( k W h ) [ R E > . 9 ‘ 3 0 S u b j e c t t o : ( a - b - k W h ) - k W h - z — P F L - k W h + ( 1 . . s ) ~ ( l _ x ) - J P A - ( - 7 ) ( k W h , R E ) ) _ A ( k W h . R E ) J + x - [ P A - ( - 1 ; ( k w r l , n a ) ) J 5 0 k W h > = 0 R 1 3 2 0 R E S . 9 T a k i n g d e r i v a t i v e s o f t h e L a g r a n g i a n i n t e r m s o f k W h , R E , a n d A p r o v i d e s t h e K u h n T u c k e r m a x i m i z a t i o n c o n d i t i o n s f o r 3 . 2 7 : 3 . 2 8 d — } § ( k W h , R E , A ) = ( a — b - k W h ) ' k W h — z - P F L - k W h + ( 1 — s ) - ( 1 — x ) ( - P A - n ( k w n , R E ) - A ( k W h , R E ) J — x P A - n ( k W h , R E ) S O a . 3 8 S e e N R R I , R e g u l a t o r y T r e a t m e n t o f E l e c t r i c U t i l i t y C l e a n A i r A c t C o m p l i c h e S t r a t e g i e s , C o s t s , a n d E m i s s i o n A l l o w a n c e , D e c e m b e r 1 9 9 3 . 1 4 8 A s o a n d A - J g — A § ( k W h ’ R E ’ M / = O 3 . 2 9 9 — § ( k W h , R E , A ) = s - J - P A v d — — - n ( k W h , R E ) - L A ( k W h , R E ) " _ x ~ P A - d — — n ( k W h , R E ) + d R E d R E d R E / d R E I I I i d d i d A . 1 _ ~ 1 _ . - P - — k W h , R E — — — — A k W h , R E _ - P - — k W h , R E s o + J ( S ) ( X ) J A d R E M ) d R E ( ) J x A d R E n ( ) f I O s R E , R E s . 9 , a n d R E - J g — l m § ( k W h , R E , A ) J = O \ 3 . 3 0 1 i l d d d d — — ( k W h , R E , A ) = - 2 - b - k W h + a — P + s - J - P - — — — n ( k W h , R E ) — — — — — A w a r m ) — x - P - — ( k W h , R E + . . . d k w n § F L A d e h d e h ( A ( 1 a n ) . i i . . . + A - - 2 - b - k W h + a - P F L + ( 1 _ s ) - ( l - x ) - J - P A g — — n ( k W h , R E ) _ L — A ( k W h , R E ) — x - P A - d — — — n ( k W h , R E ) s o d e h d e h i d e h k W h > 0 a n d k W h - J g — k v — v — h § ( k W h , R E , A ) J = 0 E q u a t i o n s 3 . 2 8 t h r o u g h 3 . 3 0 d e fi n e t h e p r o fi t m a x i m i z i n g K u h n T u c k e r s o l u t i o n s e t f o r 3 . 2 7 . T h e s h a p e o f t h e f e a s i b l e s o l u t i o n s e t i s d i r e c t l y d e p e n d a n t o n t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s ( P A ) r e l a t i v e t o t h e a v e r a g e a n n u a l c o s t s o f a b a t e m e n t ( R E ) . T h e d i s c u s s i o n o f t h e s o l u t i o n t o 3 . 2 7 w i l l b e f a c i l i t a t e d b y d i s c u s s i n g t h e c a s e w h e r e R E > 0 a n d t h e c a s e w h e r e R E = 0 , g i v e n t h e s t r u c t u r e o f a b a t e m e n t c o s t s ( A ( k W h , R E ) a n d t h e d u m m y v a r i a b l e s 5 a n d x . 1 4 9 1 . W h e r e R E > 0 W h e r e R E > 0 , s > 0 , a n d x = 0 — f r o m t h e c o n d i t i o n s a b o v e . M o r e o v e r , w h e r e R E > 0 , t h e c o n d i t i o n s o u t l i n e d b y 3 . 2 9 i n d i c a t e t h a t g — i — E u k W h , R E , A ) = 0 , s i n c e t h e m a x i m i z a t i o n ’ a 1 c o n d i t i o n s r e q u i r e J 3 7 1 6 3 “ k W h , R E , A ) J - R E g O . S o l v i n g 3 . 2 9 f o r A : A = 5 ( 1 + 8 ) S i n c e 0 < s < l , A < 0 . S i n c e A < 0 , 1 1 m u s t b e t r u e t h a t 3 ; “ k W h , R E , A ) = O , v i a t h e K u h n T u c k e r c o n d i t i o n s . / t h a t r e q u i r e 7 v J % § ( k W h . R E , A ) J = 0 . T h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s t h e r e f o r e b i n d i n g . T h i s p r e s e n t s a l o c u s o f p o i n t s i n t e r m s o f k W h a n d R E t h a t w i l l s a t i s f y g — A n k W h , R E , A ) = 0 W h e r e k W h > 0 , k W h - J d — — — § ( k W h , R E , A ) i = 0 i n d i c a t e s t h a t d — — § ( k W h , R E , A ) = 0 — - d e h i d e h w h i c h w i t h a d i s c r e e t v a l u e f o r A , p r e s e n t s o n e o f t h e e x t r e m u m p o i n t s o f t h e m o d e l w h e n c o n d i t i o n s a r e s u f f i c i e n t f o r R E > 0 . T h i s l e v e l o f k W h a n d R E w i l l b e r e f e r e n c e d a s k W h “ a n d R E “ . W h e r e R E “ i s w i t h i n t h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t . A s w i l l b e s h o w n b e l o w , h o w e v e r , t h e e x t r e m u m ( k W h * , R E * ) i s n o t t h e p r o fi t m a x i m i z a t i o n p o i n t o f t h e u n i t , a s t h i s p o i n t d o e s n o t s a t i s f y t h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s f o r a m a x i m u m w i t h a b a t e m e n t c o s t s i n c l u d e d a n d t h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t b i n d i n g . A s w i l l b e s h o w n , t h i s p o i n t i s , i n f a c t , t h e p r o fi t m i n i m i z i n g p o i n t w h e n t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s ( P A ) i s s u f fi c i e n t t o k e e p R E " w i t h i n t h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t . 1 5 0 2 . W h e r e R E = 0 W h e r e R E = 0 , A ( k W h , R E = 0 ) = 0 , s = 0 , x = l — v i a t h e c o n d i t i o n s a b o v e . W h e r e / ’ d — — § ( k W h , R E , A ) J = 0 , t h a t d J d e h d e h k W h > 0 , i t f o l l o w s f r o m k W h - § ( k W h , R E , A ) = 0 . T h i s a l l o w s 3 . 3 0 t o b e s o l v e d f o r A : A z — l . I f A z — l , t h e n b y c o n d i t i o n 3 . 2 8 , g — U k W h . R E . A ) = 0 , t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s b i n d i n g a n d q A . f o r m s a q u a d r a t i c i n t e r m s o f k W h , w h e r e R E = 0 . T h i s p r o v i d e s t w o e x t r e m u m s o l u t i o n s t o 3 . 2 7 i n t e r m s o f k W h w h e r e R E = 0 , b u t o n l y o n e o f w h i c h s a t i s fi e s s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s f o r t h e m a x i m u m p r o fi t . 3 . T h e s o l u t i o n s e t t o 3 . 2 7 A l l t h r e e s e t s o f c o n d i t i o n s ( 3 . 2 8 t h r o u g h 3 . 3 0 ) d e fi n e a n u m b e r o f p o s s i b l e e x t r e m e p o i n t s o l u t i o n s t o 3 . 2 7 t h a t w i l l s a t i s f y t h e c o n d i t i o n s . H o w e v e r , t h e c o n s t r a i n t q u a l i fi c a t i o n s a n d t h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s a l l o w s t h i s fi e l d o f a n s w e r s t o b e n a r r o w e d . T h e s e c o n d o r d e r c o n d i t i o n s o f 3 . 2 7 i n t e r m s o f A , k W h , a n d R E a r e g i v e n b e l o w . J 0 9 7 L _ § ( k w r i i , R E i , i i J L L — § ( k W h i . R E i , A i ) 2 d i i d R E i ’ d R E i 2 ‘ d R E i d e h i ‘ 2 E L “ E J k W h i ’ R E i J - i i d 9 - i l k W h ' fi E ' J ‘ i ‘ d i ‘ k W h ' fi E ' J i ’ L d A i d e h i ’ d R E i d e h i ‘ ‘ 1 / i n z ‘ ‘ ‘ ’ 1 5 1 T h e K u h n T u c k e r c o n s t r a i n t q u a l i fi c a t i o n a l s o r e q u i r e s t h a t , w h e r e t h e c o n s t r a i n t s a r e e x a c t l y s a t i s fi e d ( b i n d i n g ) , t h a t , i n t h e c a s e o f t h e b u d g e t c o n s t r a i n t : d — d — § ( k W h , R E , A ) + L i — § ( k W h , R E , A ) : 5 0 d A d e h d A d R E I n t e r m s o f t h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t ( 0 s R E s . 9 ) , w h i c h c a n b e w r i t t e n a s t ( R E , k W h ) s E - k W h - ( 1 — R E ) — . l - E - k W h 2 0 , t h e K u h n T u c k e r c o n s t r a i n t q u a l i fi c a t i o n r e q u i r e s t h a t , w h e r e t h e t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t i s b i n d i n g : ( 1 t ( R E , k W h ) + d — — 1 ( R E , k W h ) E T 0 W h d R E T h e s o l u t i o n t h a t s a t i s fi e s 3 . 2 8 t h r o u g h 3 . 3 0 a n d t h e s e c o n d a r y c o n d i t i o n s i s d e p e n d e n t o n t h e m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o t h e a n n u a l c o s t s o f a b a t e m e n t f o r t h e u n i t . T h e i m p o r t a n c e o f a l l o w a n c e p r i c e s i n t h e d e c i s i o n p r o c e s s i s o b v i o u s , a s i t c h a n g e s t h e s h a p e a n d s l o p e o f t h e b u d g e t c o n s t r a i n t . T h e s h a p e o f t h e b u d g e t c o n s t r a i n t i s d e p e n d e n t o n t h e r e v e n u e g e n e r a t e d b y a l l o w a n c e s , f o r a g i v e n a l l o w a n c e p r i c e , r e l a t i v e t o t h e c o s t s o f a b a t e m e n t . T h i s s h a p e w i l l d e t e r m i n e w h e t h e r o r n o t t h e e x t r e m u m f o r m e d b y t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e t e c h n o l o g y a n d b u d g e t c o n s t r a i n t , i s a m a x i m u m o r m i n i m u m p o i n t s o l u t i o n t o t h e c o n d i t i o n s o u t l i n e d i n 1 . 2 8 t h r o u g h 1 . 3 0 a b o v e . T h i s i s d i s c u s s e d i n m o r e d e t a i l b e l o w . W h e r e t h e r e v e n u e s f r o m a l l o w a n c e s a r e g r e a t e r t h a n o r e q u a l t o t h e a n n u a l c o s t s o f a b a t e m e n t , a n R E > 0 i s r e q u i r e d t o s a t i s fi e s t h e a b o v e c o n d i t i o n s . T h i s i s d u e t o t h e f a c t t h a t w h e n n e t r e v e n u e s f r o m a l l o w a n c e m a r k e t p a r t i c i p a t i o n a r e p o s i t i v e ( P A ( - n ( k W h , R E ) ) — A ( k W h , R E ) 2 0 ) , a n d t h i s a l l o w s t h e u n i t t o k e e p a p o r t i o n o f r e v e n u e s a s p r o fi t ( s ) : ( P A ( « n ( k W h , R E ) ) — A ( k W h , R E ) J - s 2 0 1 5 2 R e v e n u e s f r o m a l l o w a n c e s a l e s a r e t h e r e f o r e n o n - n e g a t i v e s o l o n g a s > A ( k W h , R E ) A ‘ — — — ' - n ( k W h , R E ) P T h a t i s , n e t r e v e n u e s a r e n o n n e g a t i v e a s l o n g a s t h e p r i c e f o r a l l o w a n c e s i s g r e a t e r o r e q u a l t o t h e c o s t o f a b a t e m e n t a v e r a g e d o v e r t h e n u m b e r o f s u r p l u s a l l o w a n c e s s o l d . U n d e r t h e s e c i r c u m s t a n c e s , u s i n g a n R E > 0 i n c r e a s e s r e v e n u e . T h e p r o fi t m a x i m i z i n g s o l u t i o n r e q u i r e s a n R E > 0 . M o r e i m p o r t a n t l y , w h e r e t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s m a k e s n e t r e v e n u e s f r o m a l l o w a n c e s p o s i t i v e , t h e u n i t h a s a n i n c e n t i v e t o i n c r e a s e t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n a l l o w a n c e r e v e n u e s ( P A ( - n ( k W h . R E » ) a n d t h e c o s t s o f s u p p l y i n g a l l o w a n c e s ( A ( k W h , R E ) ) . G i v e n t h a t t h e u n i t ’ s m a x i m u m p o t e n t i a l s u p p l y o f a l l o w a n c e s ( a l l o w a n c e s t h a t i t c a n h e u p f o r s a l e o n t h e a l l o w a n c e m a r k e t ) i s fi x e d ( A ) , t h e u n i t m u s t r e d u c e e m i s s i o n s ( R E > 0 ) a n d / o r r e d u c e t h e c o s t o f s u p p l y i n g a l l o w a n c e s , t o i n c r e a s e r e v e n u e s . S i n c e t h e a v e r a g e a n n u a l c o s t s o f a b a t e m e n t a r e e v e r y w h e r e d e c r e a s i n g w i t h r e s p e c t t o t o n s o f S O ; r e m o v e d — u p t o t h e t e c h n o l o g i c a l c o n s t r a i n t R E = . 9 — t h e l o w e s t a v e r a g e a n n u a l c o s t o f r e m o v i n g a t o n o f S O ; o c c u r s a t R E = . 9 , f o r g i v e n k W h . 3 9 S e t t i n g R E = . 9 p r o v i d e s t h e l a r g e s t p o s s i b l e r e v e n u e ( i t p r o v i d e s t h e l a r g e s t s u r p l u s o f a l l o w a n c e s f o r s a l e ) a n d t h e l a r g e s t p o s i t i v e n e t p r o fi t f r o m a l l o w a n c e s a l e s f o r a g i v e n v a l u e o f k W h . E q u a t i o n 3 . 2 8 l i m i t s t h e f e a s i b l e s o l u t i o n ( k W h , R E = . 9 ) p o i n t t o t h o s e t h a t s a t i s f y t h e b u d g e t c o n s t r a i n t . S o l v i n g e q u a t i o n 3 . 2 8 f o r k W h w h e n R E = . 9 p r o v i d e s t h e ( k W h , R E = . 9 ) c o m b i n a t i o n t h a t s a t i s fi e s c o n d i t i o n s 1 . 2 8 t h r o u g h 1 . 3 0 p r o v i d e s o n e o f t h e e x t r e m u m s o l u t i o n s t o 1 . 2 7 — a t t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e b u d g e t a n d t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t s . T h i s v a l u e o f k W h , w h e r e R E = . 9 w i l l b e r e f e r e n c e d a s k W h m x . I n t h e c a s e m e n t i o n e d h e r e , t h e e x t r e m u m ( k W h m u , R E = . 9 ) i s a m a x i m i z a t i o n p o i n t . 1 5 3 I f , o n t h e o t h e r h a n d , t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s i s s u c h t h a t a t ( k W h m x , R E = . 9 ) A ( k W h , R E ) P A < — — — — - n ( k W h , R E ) , t h e n e t r e v e n u e f r o m a l l o w a n c e m a r k e t a c t i v i t y i s n e g a t i v e . T h e p o i n t ( k W h m , R E = . 9 ) i s t h e r e f o r e a m i n i m u m . S i n c e f o r a n y R E > 0 , t h e u n i t i s k e e p s a s h a r e o f t h e r e v e n u e s , t h e u n i t i s o p e r a t i n g a t a l o s s s i n c e n e t r e v e n u e s a r e n e g a t i v e . I n o r d e r t o r e d u c e t h e l o s s , t h e u n i t m u s t e i t h e r i n c r e a s e t h e s u r p l u s o f a l l o w a n c e s ( ' " ( k W h a R E D a n d / o r r e d u c e t h e c o s t s o f a b a t e m e n t ( A ( k W h , R E ) ) . A t R E = . 9 , R E c a n n o t b e i n c r e a s e d , a s t h i s i s t h e t e c h n o l o g i c a l c o n s t r a i n t . T h e r a t i o o f a b a t e m e n t c o s t s t o s u r p l u s a l l o w a n c e s s o l d c a n n o t b e r e d u c e d e x c e p t b y s e t t i n g R E = 0 , w h e r e A ( k W h , R E = 0 ) = 0 , w h i l e s a t i s f y i n g 3 . 2 8 t h r o u g h 3 . 3 0 . T h i s b r i n g s t h e d i s c u s s i o n t o a n o t h e r e x t r e m u m p o i n t s o l u t i o n t o 3 . 2 7 — t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e k W h a x e s ( m i n i m u m t e c h n o l o g y c o n s t r a i n t R E = 0 ) a n d t h e b u d g e t A ( k W h , R E ) c o n s t r a i n t ( 3 . 2 8 ) . W h e r e P A < - n ( k W h , R E ) a t ( k W h m u , R E = . 9 ) , t h e e x t r e m u m ( k W h , R E = 0 ) p o i n t t h a t s a t i s fi e s 3 . 2 8 t h r o u g h 3 . 3 0 a t t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e t w o c o n s t r a i n t s ( t h e k W h a x i s a n d t h e b u d g e t c o n s t r a i n t ) , i s t h e m a x i m u m s o l u t i o n p o i n t t o 3 . 1 7 , w i t h e c o n o m i c p r o fi t e q u a l t o z e r o . W h e r e P A 2 5 3 % a t ( k W h n m , R E = . 9 ) , t h e — n ( k W h , R E ) e x t r e m u m d e fi n e d a s ( k W h , R E = 0 ) i s a m a x i m u m a s w e l l , b u t i t i s i n f e r i o r t o t h e e x t r e m u m p r o v i d e d b y ( k W h m , R E = . 9 ) , s i n c e t h e p r o fi t a t ( k W h m x , R E = . 9 ) g r e a t e r t h a n z e r o . T h e g r a p h i c a l s o l u t i o n t o 3 . 1 7 i s p r o v i d e d i n D i a g r a m s 3 . 4 a n d 3 . 5 . D i a g r a m s 3 . 4 - A ( k W h , R E ) s h o w s t h e c a s e w h e r e P A a a t ( k W h m , R E = . 9 ) a n d D i a g r a m 3 . 5 s h o w s t h e - n ( k W h , R E ) 3 9 T h i s i s i n d i c a t e d i n A p p e n d i x F , a s w e l l a s e a r l i e r i n t h i s c h a p t e r . 1 5 4 c a s e w h e r e P A < % a t ( k W h m , R E = . 9 ) . T h e h e a v y d o t t e d l i n e i n b o t h d i a g r a m s - n ’ r e p r e s e n t s t h e l o c u s o f p o i n t s t h a t s a t i s f y 3 . 2 8 . T h e b l u e l i n e r e p r e s e n t s t h e p r o fi t o f t h e u n i t a t e a c h p o i n t a l o n g 3 . 2 8 . B o t h d i a g r a m s s h o w t h e t w o e x t r e m u m s ( k W h m u , R E = . 9 ) a n d ( k W h , R E = 0 ) a s p o i n t s B a n d A , r e s p e c t i v e l y . A s i n d i c a t e d a b o v e , w h e n A k W h , R E . . . P A Z — ( E m I — g ) , b o t h A a n d B a r e m a x r m u m s , h o w e v e r , p o r n t B , w h e r e R E = . 9 r s t h e ' T i 9 s u p e r i o r p o i n t i n t e r m s o f p r o fi t m a x i m i z a t i o n . P o i n t E , a m i n i m u m e x t r e m u m , o n l y 0 I O A k W h ’ 0 o c c u r s w h e n w r t h m t h e t e c h c o n s t r a i n t w h e n P A 2 — L ( k — — E E — 1 ) . P o r n t E r e p r e s e n t s t h e - 7 1 W h , A ( k W h , R E ) p o i n t ( k W h * , R E “ ) d e s c r i b e d a b o v e . W h e n P A < - n ( k W h , R E ) a t ( k w r i m , R E = . 9 ) , t h e r e i s o n l y o n e e x t r e m u m t h a t q u a l i fi e s a s a m a x i m u m , p o i n t A w h e r e R E = 0 — a s d i s c u s s e d a b o v e . P r o fi t i s m a x i m i z e d , a c c o r d i n g t o t h e b u d g e t c o n s t r a i n t w h e r e s = 0 ( w h e n R E = 0 ) a t z e r o p r o fi t . 1 5 5 t i f o r P / . r t > 0 T e c h n o l o g y C o n s t r a i n t P r o fi t M a x i m i z a t i o n P o i n t , s . t . 3 . 2 8 , S > 0 N , A 7 L o c u s o f P o i n t s ( k W h , R E ) t h a t J S a t i s f y 3 . 2 8 , S > 0 1 1 : 2 0 A - . . . . . . . . . . . . . i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ) 7 . . 0 3 ’ o f ’ 3 ’ O G M Q P ‘ 0 9 9 . o - 9 9 o - Q . - o - 4 3 9 E 0 ‘ / / V ( k W h ‘ , R E “ ) P r o fi t L i n e . R E = . 9 r t fi < 0 3 ' 5 e D i a g r a m 3 . 4 : S o l u t i o n w h e r e A l l o w a n c e P r i c e s S u p p o r t A b a t e m e n t E f f o r t ( R E > 0 ) A A A A A A A A A _ A A 1 4 A + A A A A A A A A A A A A P r o fi t M a x i m i n fi o n P o i n t , R E = 0 , S u b j e c t t o 3 . 2 8 , S = 0 , I I = O \ ‘ R ‘ x \ \ k . / ' P r o fi t f o r e a c h p o i n t f r o m 3 . 2 8 , f o r s > 0 L o c u s o f P o i n t s ( k W n R E ) t h a t S a t i s f y 3 . 2 8 , s > 0 T e c h n o l o g y C o n s t r a i n t A A A A A I I I I I I I I I I r I I I ‘ 7 D i a g r a m 3 . 5 : S o l u t i o n w h e r e A l l o w a n c e s P r i c e s d o n o t S u p p o r t A b a t e m e n t E f f o r t 1 5 6 4 . S u m m i n g t h e s o l u t i o n t o 3 . 2 7 T h e u n i t s p e c i fi c s o l u t i o n t o 3 . 2 7 w i t h r e g a r d t o k W h a n d R E , r e f e r e n c e d a s k W h i m k ' a n d R E P “ , i s u s e d t o c a l c u l a t e t h e a n n u a l e m i s s i o n s a n d t o t a l c o m p l i a n c e c o s t s o f t h e u n i t u n d e r t h e c a p . A n n u a l e m i s s i o n s ( A E ) f r o m t h e u n i t a r e c a l c u l a t e d a s i n d i c a t e d a b o v e : ( 3 . 3 1 ) A B . = E m . * k W h i m k ” ( 1 - R E “ ) U s i n g 3 . 3 1 a l l o w s t h e c a l c u l a t i o n o f t h e e x t e r n a l i t y e f f e c t s o f e m i s s i o n s f r o m t h e u n i t l a t e r i n t h i s c h a p t e r , a l l o w i n g a c o m p a r i s o n w i t h e x t e r n a l c o s t r e s u l t s o f t h e u n i t w h e r e a l l o w a n c e s a r e a p p l i e d a s a c a p . T o t a l e m i s s i o n s u n d e r t h e b i n d i n g m a r k e t ( B a p ) a r e c a l c u l a t e d b y s u m m i n g e m i s s i o n s a c r o s s a l l u n i t s ( u n i t s a r e n u m b e r e d 1 t o n ) : I 1 _ m k t m k t ' : E m k t - Z A E i J k W h i , R E i J 1 : 1 T h e v a l u e o f E m k . i s u s e d t o c o m p a r e t o t a l a n n u a l e m i s s i o n s o f a P h a s e H c o m p l i a n t c a p r e l a t i v e t o a b i n d i n g P h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t . I t i s g e n e r a l l y f e l t t h a t e m i s s i o n s w i l l b e h i g h e r u n d e r t h e b i n d i n g P h a s e I I A l l o w a n c e M a r k e t a n d t h i s m e a s u r e w i l l a l l o w a t e s t o f t h a t a s s u m p t i o n . W h i l e E m k . i s o f i n t e r e s t , t h e i m p o r t a n t i n f o r m a t i o n i s t h e u n i t s p e c i fi c e m i s s i o n s , s i n c e t h e l o c a t i o n o f e m i s s i o n s o u r c e s p l a y s a m a j o r r o l e i n d e t e r m i n i n g e x t e r n a l e f f e c t s o f s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s l a t e r i n t h i s c h a p t e r . 1 5 7 T h e v a l u e o f t h e i n d i v i d u a l R E , “ a n d k W h , m k t d e t e r m i n e s t h e a b a t e m e n t c o m p l i a n c e c o s t s ( C A ) , i f a n y , o f t h e i n d i v i d u a l u n i t i n u n d e r t h e b i n d i n g P h a s e 1 1 m a r k e t : m k t _ ‘ m k t m k t ' 2 m k t r n k t ‘ ~ . ( 3 . 3 2 ) C A i - P A - J - q ( k w 1 1 i , R E i J J — A J k W h i , i W h e r e a s 3 . 3 2 p r o v i d e s t h e i n d i v i d u a l u n i t c o s t s o f c o m p l i a n c e c o s t s , t h e c o s t s o f a l l u n i t s u n d e r t h e m a r k e t i s o f i n t e r e s t f o r d e t e r m i n i n g t o t a l a b a t e m e n t c o s t e f f e c t s o f t h e B i n d i n g P h a s e 1 1 m a r k e t r e l a t i v e t o a P h a s e I I c o m p l i a n t c a p . T o t a l a b a t e m e n t c o s t s f r o m a l l u n i t s a r e s u m m e d : i t ( 3 2 4 ) _ I " f . m k t m k t ‘ “ 1 I " m k t m i t t " : C A m k t - E P A - \ - q ( k w 1 1 . , R E - J J — A n t w n . , R E - J T h e v a l u e o f C A “ . i s c o m p a r e d w i t h t o t a l c o m p l i a n c e c o s t s u n d e r t h e c a p t o d e t e r m i n e n e t a b a t e m e n t c o s t e f f e c t s o f t h e t r a d a b l e a l l o w a n c e s y s t e m I X . D e t e r m i n i n g t h e M a r k e t C l e a r i n g P r i c e f o r A l l o w a n c e s i n t h e B i n d i n g P h a s e H M a r k e t f o r A l l o w a n c e s A s d i s c u s s e d a b o v e , t h e m a r k e t p r i c e o f a l l o w a n c e s i s c e n t r a l t o d e t e r m i n i n g w h e t h e r o r n o t a p a r t i c u l a r b o i l e r s h o u l d i n v e s t i n a b a t e m e n t o r b u y a l l o w a n c e s . A t t h e b o i l e r l e v e l , a c h a n g e i n t h e m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s c a u s e s a c h a n g e i n t h e n u m b e r o f a l l o w a n c e s s o l d o r b o u g h t b y t h e b o i l e r . 4 0 A s s u c h , e a c h b o i l e r h a s a s u p p l y a n d d e m a n d 4 ° B e s i d e s d e t e r m i n i n g w h e t h e r o r n o t a b o i l e r i n v e s t s i n s c r u b b e r c a p a c i t y o r n o t , t h e p r i c e f o r a l l o w a n c e s w i l l d e t e r m i n e h o w m a n y a l l o w a n c e s a r e b o u g h t o r s o l d . T h e p r i c e o f a l l o w a n c e s w i l l h e l p d e t e r m i n e t h e o u t p u t l e v e l ( k W h ) — w i t h o u t o r w i t h o u t a b a t e m e n t i n v e s t m e n t — b y c o n t r i b u t i n g t o t h e c o s t s o f o p e r a t i o n . 1 5 8 f o r a l l o w a n c e s t h a t i s d e t e r m i n e d b y t h e b o i l e r ’ s c o s t s o f a b a t e m e n t r e l a t i v e t o t h e m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s . A d d i n g t h e n e t d e m a n d s f o r a l l o w a n c e s f r o m a l l b o i l e r s f o r a g i v e n m a r k e t p r i c e p r o v i d e s t h e m a r k e t ’ s d e m a n d f o r a l l o w a n c e s a t t h a t m a r k e t p r i c e . A d d i n g t h e n e t s u p p l y o f a l l o w a n c e s f r o m a l l b u y e r s f o r a g i v e n m a r k e t p r i c e p r o v i d e s t h e m a r k e t s u p p l y o f a l l o w a n c e s a t t h a t m a r k e t p r i c e . W h e n t h e m o d e l ’ s d e m a n d a n d s u p p l y f o r a l l o w a n c e s i s t a l l i e d f o r a r a n g e o f p r i c e s , a m a r k e t s u p p l y a n d d e m a n d c u r v e f o r a l l o w a n c e s i s g e n e r a t e d . A t t h e a l l o w a n c e p r i c e w h e r e n e t s u p p l y o f a l l o w a n c e s e q u a l s N t h e n e t d e m a n d f o r a l l o w a n c e s f r o m a l l b o i l e r s i n t h e m a r k e t ( Z n i ( k W h i , R E i J = 0 ) t h e i = 1 m a r k e t i s i n e q u i l i b r i u m T h i s p o i n t o f i n t e r s e c t i o n i s f o u n d b y r u n n i n g t h e e a c h b o i l e r t h r o u g h a s e r i e s o f p r i c e s f o r a l l o w a n c e s u n t i l t h e t o t a l s u p p l y o f a l l o w a n c e s i n t h e m a r k e t e q u a l s t h e t o t a l d e m a n d o f a l l o w a n c e s i n t h e m a r k e t . H o w e v e r , t h e m a r k e t - d e m a n d a n d s u p p l y c u r v e s f o r a l l o w a n c e s a r e n o t s m o o t h o v e r t h e i r e n t i r e r a n g e . T h i s i s d u e t o t h e f a c t t h a t a t s o m e p a r t i c u l a r p r i c e s o m e b o i l e r s m a y c e a s e t o r e l y o n b u y i n g a l l o w a n c e s t o m e e t t h e i r e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s ( R E = 0 ) a n d b e g i n t o a c t i v e l y a b a t e e m i s s i o n s ( R E = . 9 ) . D u e t o t h e s t e p s h a p e t o t h e m a r k e t s u p p l y a n d d e m a n d c u r v e s , t h e m a r k e t c l e a r i n g c o n d i t i o n m a y n o t b e o b t a i n a b l e a s a s t r i c t e q u a l i t y . T h a t i s , t h e r e m a y n o t b e a u n i q u e e q u i l i b r i u m p r i c e . W h e r e a s t r i c t e q u a l i t y b e t w e e n s u p p l y a n d d e m a n d i s n o t o b t a i n a b l e , a l e s s s t r i n g e n t m a r k e t c l e a r i n g c o n d i t i o n i s u s e d t o fi n d t h e “ e q u i l i b r i u m ” m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s f o r a g i v e n s e t o f m a r k e t a s s u m p t i o n s . T h e l o w e s t p r i c e t h a t p r e v e n t s a s h o r t a g e i n t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i s 1 5 9 a s s u m e d t o b e t h e e q u i l i b r i u m p r i c e o f t h e m a r k e t . 4 1 . T h e o n l y p r o b l e m t h i s p r e s e n t s i s t h a t f a c t t h a t u n p l a n n e d b a n k i n g m a y o c c u r i n t h e m o d e l . T h e e f f e c t o f t h i s i s t o r e d u c e a n n u a l e m i s s i o n s b y t h e a m o u n t b a n k e d i n t h i s w a y . T h i s w i l l n o t d e t r a c t f r o m t h e r e s u l t s o f t h e m o d e l . T h i s i s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e a l l o w a n c e s y s t e m i s s e t u p s o t h a t u t i l i t i e s w i l l e r r o n t h e s i d e o f o v e r - c o m p l i a n c e r a t h e r t h a n i n c u r p e n a l t i e s d u e t o s h o r t f a l l s i n a l l o w a n c e s h e l d a t t h e e n d o f a y e a r . X . R e s u l t s o f t h e M a r k e t S i m u l a t i o n M o d e l . A . T h e E s t i m a t e d E q u i l i b r i u m P h a s e H A l l o w a n c e P r i c e s T h e s i m u l a t i o n w a s r u n f o r a r a n g e o f p a r a m e t e r s d i s c u s s e d a b o v e . E a c h s e t o f p a r a m e t e r s d e fi n e s a s e t t i n g f o r t h e s i m u l a t i o n o f t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s u n d e r p h a s e H a l l o c a t i o n s a n d f o r a c a p o n e m i s s i o n s . I t i s a s s u m e d t h a t t h e b o i l e r ’ s 1 9 9 0 o u t p u t a n d e m i s s i o n l e v e l s d e fi n e t h e i r p r e - c l e a n a i r a c t s t a r t l e v e l s i n t h e s i m u l a t i o n . A n y c h a n g e s fi o m t h e s e l e v e l s a r e a s s u m e d t o b e d u e t o t h e i m p a c t o f t h e c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s i m p o s e d b y t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 ’ s P h a s e H e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s a n d / o r m a r k e t f o r a l l o w a n c e s . A t e a c h s e t o f p a r a m e t e r s , t h e m a r k e t m o d e l i s g i v e n a s e r i e s o f p o s s i b l e a l l o w a n c e p r i c e s u n t i l t h e m a r k e t - c l e a r i n g p r i c e i s f o u n d — a s d e fi n e d a b o v e . I n o r d e r t o s i m u l a t e t h e e f f e c t o f a n e m i s s i o n c a p w i t h t h e p h a s e H e m i s s i o n s r e q u i r e m e n t s , t h e s i m u l a t i o n i s r u n f o r t h e s a m e p a r a m e t e r s d e fi n e d a b o v e . 4 2 4 ‘ D u e t o t h e n a t u r e o f t h e c a p , a s h o r t a g e o f a l l o w a n c e s t o c o v e r e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s i s n o t p o s s i b l e . B a n k i n g , o n t h e o t h e r h a n d , i s a p o s s i b i l i t y . I t i s a s s u m e d t h a t t h e b o i l e r s a n d u t i l i t i e s w i l l e r r o n t h e s i d e o f b a n k i n g r a t h e r t h a n a l l o w i n g t h e r e t o b e t o o f e w a l l o w a n c e s t o c o v e r t h e i r e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s . 4 2 N o t e t h a t , a s e x p l a i n e d e a r l i e r i n t h i s c h a p t e r , t h e d a t a u s e d t o d e fi n e t h e c o s t s t r u c t u r e s , h e a t r a t e , a n d o t h e r c h a r a c t e r i s t i c s o f e a c h b o i l e r i n t h e s i m u l a t i o n i s a v a i l a b l e f r o m t h e E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n . S o u r c e s s u c h a s t h e C o a l M o n t h l y , t h e 1 6 0 T h e r e s u l t o f e a c h s i m u l a t i o n r i m i s a b o i l e r s p e c i fi c l e v e l o f o u t p u t , e m i s s i o n s , r e m a i n i n g a l l o w a n c e s , c o s t o f c o m p l i a n c e , a n d w h a t f o r m c o m p l i a n c e t a k e s f o r a g i v e n m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s . T h i s i n f o r m a t i o n i s r e c o r d e d f o r e a c h b o i l e r f o r t h e p h a s e I I a l l o w a n c e p r i c e t h a t p l a c e s t h e a n n u a l p h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t i n e q u i l i b r i u m . T h e p r e d i c t e d p h a s e H e q u i l i b r i u m a l l o w a n c e p r i c e s f o r t h e c e n t r a l s e t o f p a r a m e t e r s a r e g i v e n i n t a b l e 3 - 1 b e l o w . U s i n g t h e c e n t r a l v a l u e s f o r e a c h p a r a m e t e r v a l u e r e s u l t s i n n o m i n a l p r i c e s t h a t r a n g e f r o m $ 1 9 4 t o $ 2 2 1 a n a l l o w a n c e — w e l l w i t h i n c u r r e n t p r o j e c t i o n s o f n o m i n a l a l l o w a n c e p r i c e s . T h e u p p e r a n d l o w e r b o u n d s o f t h e s i m u l a t i o n p a r a m e t e r s e t t i n g s s h o w e x t r e m e p o t e n t i a l p r i c e s r a n g i n g f r o m $ 1 2 4 t o $ 2 7 7 a n a l l o w a n c e . T a b l e 3 - 1 S i m u l a t i o n E q u i l i b r i u m P r i c e s f o r A l l o w a n c e s f o r V a r i o u s C o s t s o f C a p i t a l R 1 3 : 0 3 0 . 1 6 $ 2 7 6 0 . 1 2 $ 2 2 1 0 . 1 1 $ 2 0 7 0 . 1 $ 1 9 4 0 . 0 5 $ 1 2 5 E l e c t r i c P o w e r M o n t h l y , a n d o t h e r p u b l i c a t i o n s o f t h e E I A h a v e p r o v e d v e r y g o o d s o u r c e s o f d a t a r e g a r d i n g t h e o p e r a t i o n a l a n d o u t p u t s t a t i s t i c s o f p o w e r p l a n t s . 1 6 1 B . P r o j e c t e d A n n u a l C o s t s S a v i n g s o f t h e B i n d i n g P h a s e H M a r k e t R e l a t i v e t o P h a s e I I C o m p l i a n t C a p : S i m u l a t i o n R e s u l t s A s w o u l d b e e x p e c t e d , t h e m a r k e t f o r e m i s s i o n s a l l o w s f o r s i g n i fi c a n t a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s o v e r t h e e m i s s i o n c a p f o r m o f r e g u l a t i o n u n d e r e v e r y p e r m u t a t i o n o f t h e m a r k e t m o d e l . 4 3 T h e n e t c o s t o f a b a t e m e n t o f a b o i l e r t h a t c h o o s e s a b a t e m e n t ( R E = . 9 ) a t a p a r t i c u l a r a l l o w a n c e m a r k e t p r i c e a n d f o r a p a r t i c u l a r l e v e l o f o u t p u t ( k W h ) i s g i v e n b y e q u a t i o n 3 . 1 6 a b o v e . T h e n e t c o s t o f t h e b o i l e r t h a t c h o o s e s t o s e t R E = 0 a t a g i v e n m a r k e t p r i c e a n d l e v e l o f o u t p u t i s g i v e n b y e q u a t i o n 3 . 1 7 a b o v e . W h e r e F G D e q u i p m e n t e x i s t s a s s u n k c a p a c i t y , t h e c o s t s o f a b a t e m e n t a r e g i v e n b y e q u a t i o n 3 . 1 8 a b o v e . S u m m i n g t h e c o s t s o f a l l t h e b o i l e r s i n t h e m o d e l f o r a g i v e n m a r k e t p r i c e d e t e r m i n e s t h e n e t c o s t o f m e e t i n g t h e e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s u n d e r t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s . T h e c o s t s o f m e e t i n g e a c h b o i l e r ’ s e m i s s i o n c a p 4 4 i s g i v e n b y e q u a t i o n 3 . 1 0 w h e r e F G D i s a n i n v e s t m e n t d e c i s i o n , f o r t h e e q u i l i b r i u m l e v e l o f o u t p u t . S u m m i n g o v e r a l l b o i l e r s p r o v i d e s t h e i n d u s t r y - w i d e c o s t o f c o m p l i a n c e w i t h t h e b i n d i n g P h a s e I I c o m p l i a n t c a p f o r a l l p h a s e 1 1 u n i t s f o r a g i v e n s e t o f s i m u l a t i o n p a r a m e t e r s . T h e s i m u l a t i o n e s t i m a t e d a n a n n u a l a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s o f t h e m a r k e t u n d e r T i t l e I V , p h a s e I I r e q u i r e m e n t s r a n g i n g f r o m $ 3 4 8 m i l l i o n t o o v e r $ 1 . 6 b i l l i o n a y e a r — d e p e n d i n g o n t h e p r i c e o f c a p i t a l u s e d i n t h e m o d e l . E f f e c t s o f v a r y i n g d e m a n d e l a s t i c i t i e s a r e m a r g i n a l d u e t o v e r y s m a l l m a g n i t u d e s , a n d t h e y a r e t h e r e f o r e n o t i n c l u d e d i n t h e t a b l e . A s m i g h t b e e x p e c t e d , t h e h i g h e r t h e c o s t o f a b a t e m e n t c a p i t a l ” , t h e g r e a t e r 4 3 T h e m o d e l , a s i n t r o d u c e d i n c h a p t e r 1 , p r e d i c t s t h a t t h e m a r k e t w i l l l o w e r t h e c o s t s o f m e e t i n g a g i v e n e m i s s i o n s c a p e x c e p t u n d e r v e r y s p e c i a l i z e d c o n d i t i o n s . 4 4 W h e r e t h e r e i s n o m a r k e t , t h e a l l o w a n c e a l l o t m e n t s a c t a s a c a p o n t h e e m i s s i o n s o f e a c h b o i l e r w h i c h m u s t b e m e t . 4 5 T h e h i g h e r t h e i n t e r e s t r a t e , t h e h i g h e r t h e c o s t o f a b a t e m e n t c a p i t a l , a l l e l s e h e l d e q u a l , a t a g i v e n b o i l e r . 1 6 2 t h e s a v i n g s a f f o r d e d b y t h e m a r k e t d u e t o t h e f a c t t h a t t h e m a r k e t i n c r e a s e s t h e a m o u n t o f a v o i d e d c o s t r e l a t i v e t o t h e c a p . T h e c o s t s a v i n g s u n d e r t h e d i f f e r e n t a s s u m p t i o n s a r e s h o w n i n t a b l e 3 - 2 b e l o w . T h e c e n t r a l e s t i m a t e o f c o s t s a v i n g s r a n g e s f r o m $ 9 1 7 m i l l i o n t o $ 1 . 1 4 b i l l i o n a y e a r i n c o s t s a v i n g s f r o m u s i n g a m a r k e t r a t h e r t h a n a c a p t o r e a c h t h e p h a s e H e m i s s i o n g o a l s — w h i c h i s w e l l w i t h i n c u r r e n t e s t i m a t e s b y t h e E P A . T a b l e 3 - 2 S i m u l a t i o n C o s t S a v i n g s o f t h e A l l o w a n c e M a r k e t f o r V a r i o u s O u t p u t D e m a n d E l a s t i c i t i e s a n d C o s t o f C a p i t a l , M i l l i o n s o f D o l l a r s R e = . 0 3 0 . 1 2 $ 1 , 1 4 4 0 . 1 0 $ 9 1 7 A s n o t e d , t h e s e p r o j e c t e d c o s t s a v i n g s a r e f r o m a T i t l e I V a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r a b i n d i n g P h a s e I I a l l o w a n c e a l l o c a t i o n . C u r r e n t m a r k e t a c t i v i t y u n d e r P h a s e I p r o v i s i o n s h a s b e e n f a r m o r e l i m i t e d f o r t h e r e a s o n s d i s c u s s e d i n C h a p t e r 3 . C . T h e M a r k e t A l l o c a t i o n o f A l l o w a n c e s R e l a t i v e t o a C a p : G e o g r a p h i c R e a l l o c a t i o n E f f e c t s T h e n e t a l l o c a t i o n o f t h e m a r k e t i s c a p t u r e d b y t h e m o d e l f o r e a c h m a r k e t e q u i l i b r i u m a n d f o r e a c h i n d i v i d u a l b o i l e r i n t h e m a r k e t . T h e m a r k e t a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s d e t e r m i n e s t h e l e v e l o f a b a t e m e n t a c h i e v e d b y e a c h b o i l e r , w h i c h i n t u r n , d e t e r m i n e s t h e l o c a t i o n o f t h e s o u r c e a n d v o l u m e o f e m i s s i o n s f o r t h a t m a r k e t e q u i l i b r i u m . W h e n c o m p a r e d t o t h e e m i s s i o n s p r o d u c e d b y e a c h b o i l e r u n d e r t h e c a p , 1 6 3 t h i s p r o v i d e s i n f o r m a t i o n o n w h i c h u t i l i t i e s a r e n e t s e l l e r s o r b u y e r s o f a l l o w a n c e s , a n d t h e e x t e n t t o w h i c h t h e m a r k e t h a s c a u s e d a g e o g r a p h i c a l s h i f t i n t h e o r i g i n o f e m i s s i o n s . T h e s e r e s u l t s c a n t h e n b e u s e d t o e s t i m a t e t h e g e o g r a p h i c s h i f t i n t h e e x t e r n a l e f f e c t o f e m i s s i o n s . T a b l e 3 - 3 p r o v i d e s t h e c e n t r a l e s t i m a t e o f t h e g e o g r a p h i c s h i f t s c a u s e d b y m o d e l e d m a r k e t v e r s u s t h e c a p f o r e m i s s i o n s . W h e r e e m i s s i o n s u n d e r t h e a l l o w a n c e m a r k e t a r e l e s s t h a n u n d e r t h e c a p i n a g i v e n r e g i o n , t h a t r e g i o n i s c o n s i d e r e d a p o t e n t i a l n e t e x p o r t e r o f a l l o w a n c e s u n d e r t i t l e I V , p h a s e 1 1 . W h e r e e m i s s i o n s u n d e r t h e m a r k e t a r e g r e a t e r t h a n u n d e r t h e c a p , t h a t r e g i o n i s c o n s i d e r e d a p o t e n t i a l n e t i m p o r t e r o f a l l o w a n c e s u n d e r t i t l e I V , p h a s e 1 1 . N e t r e g i o n a l e m i s s i o n v o l u m e s c a n c h a n g e w i t h r e s p e c t t o o u t p u t d e m a n d e l a s t i c i t y — b u t t h e s e e f f e c t s a r e s m a l l . W h e r e s u c h a c h a n g e c a u s e s a n e t s u p p l y i n g r e g i o n t o b e c o m e a n e t b u y i n g r e g i o n ( o r v i c e v e r s a ) i n d i c a t e s a r e g i o n t h a t , o n a v e r a g e , h a s e s t i m a t e d a b a t e m e n t c o s t s t h a t a r e n e a r t h e m e a n . S u c h r e g i o n s a r e i n d i c a t e d b y v e r y s m a l l d i f f e r e n c e s b e t w e e n e m i s s i o n s u n d e r t h e m a r k e t a n d u n d e r t h e c a p . A c o m p a r i s o n o f t h i s m o d e l ’ s p h a s e I r e s u l t s i s m a d e w i t h t h o s e o f t h e E P A ’ s i n t h e n e x t s e c t i o n . O f i n t e r e s t , i n t e r m s o f a l l o c a t i o n i s s u e s a f t e r t r a d e s , a r e t h e r e l a t i v e g e o g r a p h i c p o s i t i o n s o f t h e b u y e r s a n d t h e s e l l e r s . I f e n o u g h b o i l e r s a r e s e l l i n g o r b u y i n g i n a g e o g r a p h i c r e g i o n t o m a k e t h a t r e g i o n a n e t b u y e r o r s e l l e r , i t w i l l a f f e c t t h e e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s t m d e r t h e m a r k e t r e l a t i v e t o t h e c a p . A s s u m i n g t h a t w i n d s t e n d w e s t t o e a s t , t h e e x i s t e n c e o f n e t s e l l e r r e g i o n s t h a t a r e e a s t o f n e t b u y e r s w o u l d b e e x p e c t e d t o i n c r e a s e t h e e x t e r n a l c o s t s r e l a t i v e t o t h e c o s t s f o u n d u n d e r t h e c a p . G i v e n t h a t t h e M i d - A t l a n t i c , N e w E n g l a n d , a n d S o u t h A t l a n t i c r e g i o n s a r e c o n s i s t e n t l y i n d i c a t e d a s p o t e n t i a l n e t s e l l e r s o f a l l o w a n c e s , a n d t h e o t h e r r e g i o n s — o t h e r t h a n t h e E a s t N o r t h C e n t r a l R e g i o n — a r e 1 6 4 c o n s i s t e n t b u y e r s , w o u l d i n d i c a t e t h a t t h e r e m a y b e s o m e w e l f a r e l o s s e s a s s o c i a t e d w i t h t h e m a r k e t r e l a t i v e t o t h e c a p . E a s t N o r t h C e n t r a l s t a t u s a s a n e t b u y e r o r s e l l e r i s s e n s i t i v e t o t h e s e t t i n g o f t h e m a r k e t m o d e l . A s i s e x a m i n e d a g a i n b e l o w , t h e b o i l e r s i n t h i s a r e a h a v e , o n a v e r a g e , t h e m a r k e t a v e r a g e c o s t o f c o m p l i a n c e . T h u s s m a l l c h a n g e s i n t h e m a r k e t m a y a f f e c t t h e n e t o u t c o m e o f t h i s r e g i o n . I t m u s t b e n o t e d t h a t t h e s e n e t c h a n g e s a r e s m a l l r e l a t i v e t o t h e v o l u m e o f a l l o w a n c e s a l l o t t e d a n d u s e d i n t h i s r e g i o n . W h a t d e t e r m i n e s w h e t h e r o r n o t a g i v e n r e g i o n i s a n e t s e l l e r o r b u y e r o f a l l o w a n c e s i s d e p e n d e n t o n t h e a b a t e m e n t c o s t s o f t h e r e g i o n r e l a t i v e t o t h e m a r k e t a s a w h o l e , a s i n d i c a t e d i n t h e s i m u l a t i o n m o d e l s e c t i o n a b o v e . R e g i o n s w i t h a v e r a g e a b a t e m e n t c o s t s l e s s t h a n t h e e q u i l i b r i u m p r i c e o f a l l o w a n c e s w i l l b e a p o t e n t i a l s u p p l i e r o f a l l o w a n c e s . L i k e w i s e , a r e g i o n w i t h h i g h e r t h a n a v e r a g e a b a t e m e n t c o s t s w i l l b e a p o t e n t i a l b u y e r o f a l l o w a n c e s . S e e t h e d i s c u s s i o n o f t h e m e c h a n i c s o f a b a t e m e n t c h o i c e a b o v e . A s i n d i c a t e d t h e r e , t h e a b a t e m e n t d e c i s i o n i s a n i n v e s t m e n t d e c i s i o n . A s s u c h , t h e a n n u a l p e r t o n c o s t o f e m i s s i o n r e m o v a l v i a F G D i s c o m p a r e d t o t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s t o d e t e r m i n e w h e t h e r o r n o t i t m a k e s s e n s e t o i n v e s t i n F G D o r b u y a l l o w a n c e s t o c o v e r e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s . 4 6 I n A p p e n d i x F i t i s n o t e d t h a t t h e h i g h e r t h e s u l f u r - c o n t e n t o f t h e f u e l b u r n e d a t a b o i l e r , t h e l a r g e r t h e b o i l e r , a n d t h e g r e a t e r t h e a m o u n t a n n u a l f u e l b u r n e d , t h e l o w e r t h e a v e r a g e c o s t s o f r e m o v i n g e a c h u n i t o f S O ; v i a F G D w i l l b e — a l l e l s e h e l d e q u a l . T h i s m e a n s t h a t t h e b i g g e r t h e p l a n t , t h e g r e a t e r t h e v o l u m e o f s u l f u r t o r e m o v e , t h e l o w e r t h e a v e r a g e c o s t s o f a b a t e m e n t . A s a r e g i o n t h e S A , M A , a n d N E t e n d t o h a v e b i g g e r , m o r e c o a l d e p e n d e n t p l a n t s t h a n t h e r e s t o f t h e c o u n t r y . I n a d d i t i o n t h e s e ‘ 6 T h e m e c h a n i c s o f F G D a b a t e m e n t a r e d i s c u s s e d i n d e t a i l i n A p p e n d i x F a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r . 1 6 5 p l a n t s a r e c l o s e s t t o h i g h s u l f u r c o a l a n d t h u s h a v e a h i g h e r t h a n a v e r a g e s u l f u r c o n t e n t i n t h e i r f u e l s . T h e s e t w o r e g i o n a l f e a t u r e s c o m b i n e d w o u l d t e n d t o r e d u c e t h e p r o j e c t e d a v e r a g e c o s t s o f u s i n g F G D f o r c o m p l i a n c e r e l a t i v e t o t h e r e s t o f t h e m a r k e t . I n a d d i t i o n , a n d e q u a l l y i m p o r t a n t , l a r g e d i r t y p l a n t s t e n d t o h a v e a g r e a t e r a n n u a l e n d o w m e n t o f a l l o w a n c e s u n d e r T i t l e I V — t h e i r a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e b a s e d t h e i r b a s e l i n e e m i s s i o n s . T h i s m e a n s t h a t t h e u s e o f F G D c a n f r e e u p a l a r g e n u m b e r o f a l l o w a n c e s f o r s a l e o n t h e m a r k e t — a s s e e n i n t h e f a c t t h a t t h e s e h e a v y p o l l u t i n g s t a t e s a r e p r e d i c t e d t o b e n e t s u p p l i e r s o f a l l o w a n c e s u n d e r p h a s e H r u l e s . T h i s l a s t f a c t a b o u t a l l o w a n c e s i s m o r e i m p o r t a n t t h a n i t m a y a p p e a r a t fi r s t g l a n c e . A n e x a m i n a t i o n o f t h e a l l o w a n c e s a l l o c a t i o n r u l e s s h o w s t h a t p l a n t s t h a t w e r e a l r e a d y i n c o m p l i a n c e b y 1 9 9 0 a n d i n t h e b a s e - l i n e y e a r s u s e d b y t h e l a w a r e o n l y g i v e n a n u m b e r o f a l l o w a n c e s s u f fi c i e n t t o k e e p t h e i r e m i s s i o n s r e l a t i v e l y c o n s t a n t . I n a l l c a s e s t h e s e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n r u l e s a r e l e s s g e n e r o u s t h a n i n t h e c a s e w h e r e a b o i l e r h a d t o l o w e r i t s e m i s s i o n s u n d e r t i t l e I V . A s i m p l i fi e d o u t l i n e o f t h e o r i g i n a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n r u l e s i s g i v e n a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r . T h u s t h e S A , M A , a n d N E r e g i o n s a r e e s t i m a t e d t o b e p o t e n t i a l s u p p l i e r o f a l l o w a n c e s i n a p h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r T i t l e I V . I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t t h e u n i t s p r e d i c t e d t o h a v e t h e l o w e s t c o s t o f F G D r e l a t i v e t o t h e r e s t o f t h e p h a s e H p o p u l a t i o n a r e t h e u n i t s w h i c h r e c e i v e t h e g r e a t e s t n u m b e r o f a l l o w a n c e s i n p h a s e H . T h u s t h e s u p p l i e r s t a t u s o f m a n y o f t h e d i r t i e s t p l a n t s i s e n s u r e d b y t w o f a c t o r s — r e l a t i v e l y l o w c o s t s o f a b a t e m e n t a n d a l a r g e n u m b e r o f a l l o w a n c e s . 1 6 6 T a b l e 3 - 3 C e n t r a l P h a s e I I E m i s s i o n E s t i m a t e o f t h e M o d e l A l l e s t i m a t e s i n 1 0 0 0 5 , R = . 1 1 5 E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s D i f f e r e n c e N E 2 6 3 1 8 6 7 6 M A 8 8 2 8 4 6 3 6 E N C 2 , 1 5 8 2 , 1 3 3 2 5 W N C 7 4 6 1 , 0 1 2 ( 2 6 6 ) S A 2 , 0 0 3 1 , 5 1 3 4 9 0 P S C 1 , 0 7 4 1 , 1 9 0 ( 1 1 6 ) W S C 7 8 7 1 , 3 3 8 ( 5 5 1 ) M o u n t a i n 5 4 8 6 2 6 ( 7 9 ) P a c i fi c 4 6 2 0 2 6 8 , 5 0 5 8 , 8 6 5 ( 3 6 0 ) X I . T e s t i n g t h e S i m u l a t i o n M o d e l a g a i n s t O b s e r v a b l e B e h a v i o r : C o m p a r i n g P r i c e s , G e n e r a l E m i s s i o n P a t t e r n s , a n d A l l o w a n c e A c t i v i t y . A s i n d i c a t e d i n C h a p t e r 2 , c u r r e n t P h a s e I a c t i v i t y c a n b e e x p e c t e d t o b e m u c h d i f f e r e n t f r o m t h e s h a p e a n d p e r f o r m a n c e o f t h e a l l o w a n c e m a r k e t u n d e r b i n d i n g P h a s e H a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s b y t h e y e a r 2 0 0 7 o r s o . E a c h m a r k e t h a s d i f f e r e n t a l l o w a n c e a l l o c a t i o n r u l e s , t i m e h o r i z o n , d i f f e r e n t t y p e s o f p a r t i c i p a t i n g u n i t s , a n d g r e a t l y v a r y i n g n u m b e r o f u n i t s . T h a t P h a s e I a n d P h a s e I I a r e s o d i f f e r e n t i s n o t s u r p r i s i n g g i v e n t h a t t h e y w e r e d e s i g n e d t o b e t h a t w a y . P h a s e I i s d e s i g n e d t o b e a s h o r t ( 5 y e a r ) i n t r o d u c t o r y p h a s e d u r i n g w h i c h t h e d i r t i e r p l a n t s c a n p r e p a r e f o r t h e s t r i c t e r s t a n d a r d s t h a t g o i n t o a f f e c t u n d e r P h a s e I I ( f r o m t h e y e a r 2 0 0 0 o n ) . W h i l e v e r y d i f f e r e n t i n s c o p e , s c a l e , a n d p u r p o s e , c u r r e n t P h a s e 1 a c t i v i t y p r o v i d e s t w o p i e c e s o f i n f o r m a t i o n t h a t c a n b e u s e d t o e x a m i n e t h e r e s u l t s o f t h e P h a s e I I b i n d i n g s i m u l a t i o n m o d e l . 1 6 7 F i r s t , c u r r e n t m a r k e t p r i c e s f o r a l l o w a n c e s a n d t r e n d s s h o u l d b e m o v i n g t o w a r d s t h e p r i c e s p r e d i c t e d b y t h e l o n g - t e r m m o d e l a s P h a s e I I d r a w s n e a r . T h a t i s , p r i c e s f o r a l l o w a n c e s s h o u l d b e g r a v i t a t i n g t o w a r d s t h e l o n g - t e r m p r i c e s p r e d i c t e d b y t h e s i m u l a t i o n . T h i s i s n o t t o s a y t h a t P h a s e I p r i c e s w i l l b e e q u i v a l e n t t o t h e P h a s e H p r e d i c t i o n s , j u s t t h a t t h e y s h o u l d b e s o m e w h e r e n e a r a t r e n d - l i n e t o w a r d s t h o s e p r i c e s . I n a p e r f e c t w o r l d , w i t h p e r f e c t i n f o r m a t i o n a n d n o e x t e r n a l s h o c k s , o n e c o u l d e x p e c t c u r r e n t a l l o w a n c e p r i c e s t o m o v e a l o n g a t r e n d l i n e — w i t h a l l o w a n c e p r i c e s r i s i n g a t t h e r a t e o f r e t u r n b e t w e e n n o w a n d t h e f u t u r e e x p e c t e d e q u i l i b r i u m p r i c e u n d e r a b i n d i n g P h a s e I I a l l o c a t i o n m a r k e t , t h a t o c c u r s i n s o m e p e r i o d . T h e r e f o r e t h e a l l o w a n c e p r i c e a t s o m e t i m e t b e f o r e T ( w h e n t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s b e c o m e b i n d i n g ) w o u l d e q u a l t h e m a r k e t c l e a r i n g m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s a t t i m e T , d i s c o u n t e d b a c k t o t . H o w e v e r t h e r e a l w o r l d i s u n c e r t a i n a n d i s s u b j e c t t o e x t e r n a l s h o c k s , a s i n t h e c a s e o f t h e u n e x p e c t e d l y l o w p r i c e o f P o w d e r B a s i n C o a l ( l o w s u l f u r c o a l ) . I n a d d i t i o n t h e a c t u a l t i m e T ( w h e n t h e P h a s e 1 1 m a r k e t b e c o m e s b i n d i n g ) i s u n c e r t a i n a s i s t h e a c t u a l p r i c e o f a l l o w a n c e s a t t i m e T , b a s e d o n t h e i n d u s t r i e s c o s t s o f a b a t e m e n t a t t i m e T . T h i s u n c e r t a i n t y w i l l g e n e r a t e a p o s i t i v e “ c o n v e n i e n c e y i e l d ” d u r i n g t h e p e r i o d w h e r e t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a r e n o t b i n d i n g , w h i c h w i l l r e d u c e t h e e x p e c t e d r a t e o f a l l o w a n c e p r i c e i n c r e a s e s u n t i l t i m e T . H o w e v e r , p r i c e s s h o u l d b e i n t h e l o w e n d o f t h e n e i g h b o r h o o d o f a v o i d e d c o s t s o f a b a t e m e n t p r o v i d e d b y t h e m a r k e t . S e c o n d , t h e m o d e l p r e d i c t s t h a t P h a s e I u n i t s w i l l b e , o n a v e r a g e s u p p l i e r s o f a l l o w a n c e s u n d e r a b i n d i n g p h a s e 1 1 m a r k e t . T h i s i s d u e t o t h e f a c t t h a t P h a s e I u n i t s a r e , o n a v e r a g e , d i r t i e r a n d l a r g e r t h a n P h a s e 1 1 o n l y u n i t s . S i n c e t h e a n n u a l a v e r a g e c o s t s o f S O ; r e m o v a l d e c r e a s e s w i t h t h e v o l u m e o f S O ; r e m o v e d , a n d d e c r e a s e s w i t h t h e s i z e o f 1 6 8 t h e p l a n t , p h a s e I u n i t s a r e e x p e c t e d t o h a v e l o w e r c o s t s o f r e m o v a l t h a n p h a s e H p l a n t s i n g e n e r a l . T h i s f a c t w a s t h e r e a s o n t h a t P h a s e I u n i t s w e r e d e s i g n a t e d — t o p r o v i d e t h e m t i m e t o i m p l e m e n t F G D t e c h n o l o g i e s p r i o r t o t h e t i g h t e r P h a s e H a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . W i t h t h i s i n m i n d , P h a s e I u n i t s s h o u l d b e r e d u c i n g e m i s s i o n s a n d / o r b a n k i n g c u r r e n t a l l o w a n c e s a l l o c a t i o n s ( s a v i n g a l l o w a n c e s ) f o r l a t e r s a l e i n t h e P h a s e H m a r k e t . I n t e r m s o f s i m u l a t i o n r e s u l t s , P h a s e 1 u n i t s s h o u l d b e n e t s u p p l i e r s o f a l l o w a n c e s — i n d i c a t i n g a n e t s u r p h r s o f a l l o w a n c e s a m o n g P h a s e I u n i t s r e l a t i v e t o P h a s e H a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . A . C o m p a r i n g P h a s e I P r i c e s a n d T r e n d s , T h i r d P a r t y E s t i m a t e d A v o i d e d C o s t s , a n d T h e s i m u l a t i o n P r i c e R e s u l t s . T h e c u r r e n t m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s h a v e r e t u r n e d t o p r o j e c t e d t r e n d l i n e s r e g a r d i n g e x p e c t e d a l l o w a n c e p r i c e s . I n a d d i t i o n , t h e s e p r i c e s a r e w e l l w i t h i n t h e c e n t r a l p r i c e e s t i m a t e o f t h e s i m u l a t i o n m o d e l . A s i n d i c a t e d i n C h a p t e r 2 , t h e r e i s n o d e n y i n g t h e f a c t t h a t t h e l o w p r i c e o f P o w d e r B a s i n C o a l s e n t a s h o c k t h r o u g h t h e a l l o w a n c e m a r k e t . T h e u n e x p e c t e d s h i f t i n l o n g - t e r m d e m a n d f o r a l l o w a n c e s w o u l d b e e x p e c t e d t o h a v e s o m e d o w n w a r d p r e s s u r e o n a l l o w a n c e p r i c e s i n t h e n e a r t e r m , p a r t i c u l a r l y w i t h i n t h e s h o r t - r u n t i m e p e r i o d s u r r o u n d i n g t h e s h o c k . G i v e n t h e t i m e i n v o l v e d a d j u s t i n g F G D p l a n s a n d l o n g - t e r m c o n t r a c t s f o r c o a l , a d j u s t m e n t t o t h e s h o c k f r o m t h e s u p p l y s i d e h a s b e e n s l o w a t fi r s t , b u t t h e r e i s s t r o n g e v i d e n c e t h a t r a p i d a d j u s t m e n t s a r e b e i n g m a d e . T h i s i s s e e n i n t h e f a c t t h a t a l l o w a n c e p r i c e s h a v e n o t o n l y s t a b i l i z e d , b u t t h e y h a v e d r a m a t i c a l l y i n c r e a s e d s i n c e t h e l o w c o a l p r i c e s h o c k w e n t t h r o u g h t h e m a r k e t . P r i c e s s t a r t e d t o r e c o v e r i n F e b r u a r y o f 1 9 9 6 , a f t e r t h e s t e a d y f a l l f r o m e x p e c t a t i o n s i n 1 9 9 3 , t h e t i m e o f t h e fi r s t a u c t i o n . C u r r e n t p r i c e s h a v e s i n c e r i s e n b a c k t o $ 1 8 9 a n d $ 2 0 8 a s o f A u g u s t l 9 9 8 — s u f fi c i e n t t o 1 6 9 c o v e r l o n g - t e r m a v e r a g e c o s t s o f b o t h c o a l s w i t c h i n g a n d F G D a t m a n y u n i t s . 4 7 T h e p e a k p r i c e , p r i o r J u n e o f 1 9 9 8 , w a s i n e x c e s s o f $ 2 1 0 — f u r t h e r e v i d e n c e o f a d j u s t m e n t s i n t h e m a r k e t . T h e m o s t r e c e n t p r i c e t r e n d i s s e e n i n fi g u r e 6 b e l o w . " 8 A n i n c r e a s e i n p r i c e s t o w a r d s t h e l o n g - r u n e x p e c t a t i o n s w a s t o b e e x p e c t e d g i v e n t h e l o n g - r u n a v e r a g e p r i c e s o f a b a t e m e n t i n t h e m a r k e t , a n d t h e f a c t t h a t a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s w i l l b e c o m e a b i n d i n g c o n s t r a i n t o n t h e i n d u s t r y u n d e r p h a s e H — t h o u g h a t a l a t e r d a t e t h a n p r e v i o u s l y e x p e c t e d . I n d e e d , t h e r e i s s t r o n g e v i d e n c e t h a t p r i c e s h a v e r e t u r n e d t o t h e l o n g - t e r m t r e n d l i n e s t a r t e d w h e n a l l o w a n c e t r a d e s s t a r t e d i n 1 9 9 5 . A s s u m i n g a r a n g e o f i n t e r e s t f r o m 5 t o 1 0 % - - t h e c u r r e n t r a n g e o f i n t e r e s t r a t e s f o u n d o n t h e m a r k e t — c u r r e n t p r i c e s a r e w e l l w i t h i n l o n g - t e r m t r e n d l i n e e x p e c t a t i o n s . T h i s i s s e e n i n D i a g r a m 3 . 6 b e l o w , w h e r e l o w e r ( . 0 5 i n t e r e s t ) a n d u p p e r ( . 1 i n t e r e s t ) t r e n d l i n e s a r e i n d i c a t e d . T h e q u i c k r e b o u n d i n a l l o w a n c e p r i c e s w a s n o t u n a n t i c i p a t e d . T h e c o s t o f r e d u c i n g e m i s s i o n s v i a c o a l s w i t c h i n g h a s a n a v e r a g e c o s t o f $ 1 8 0 a t o n . 4 9 T h e c o s t o f n e w F G D c a n ( a n d d o e s ) r u n b e l o w $ 1 5 0 a t o n — b u t t h e c u r r e n t i n d u s t r y a v e r a g e s o f a r h a s b e e n a r o u n d $ 2 5 0 . I n a d d i t i o n , C o g g i n s a n d S w i n t o n ( 1 9 9 6 ) h a v e e s t i m a t e d t h e s h a d o w p r i c e o f c o m p l i a n c e u n d e r p h a s e I r e s t r i c t i o n s i s a r o u n d $ 2 2 9 a t o n — a “ n u m b e r c o m m e n s u r a t e w i t h o t h e r r e c e n t e s t i m a t e s o f t h e m a r g i n a l c o s t o f a b a t e m e n t f o r c o a l 4 7 A s S c m a l e n s e e p o i n t s o u t , a v e r a g e F G D c o s t s v a r y c o n s i d e r a b l y a r o u n d h i s a v e r a g e o f $ 2 6 5 , w i t h m a n y u n i t s w i t h c o s t s m u c h l o w e r t h a n t h i s . T h i s i s t r u e o f m a n y u n i t s w h i c h h a v e n o t i n s t a l l e d F G D , a s i n d i c a t e d i n t h e s i m u l a t i o n i n t h i s p a p e r . 4 8 F i g u r e 1 i n d i c a t e d t h e m o n t h l y a v e r a g e p r i c e o f a c u r r e n t v i n t a g e y e a r a l l o w a n c e , a s r e p o r t e d b y t w o b r o k e r a g e fi r m s a n d F i e l d s t o n P u b l i c a t i o n s ' m a r k e t s u r v e y . 4 9 I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t r e d u c i n g e m i s s i o n s v i a c o a l s w i t c h i n g i s n o t s y n o n y m o u s w i t h m e e t i n g P h a s e H c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s . A m o n g c u r r e n t p h a s e I u n i t s , t h e u s e o f l o w s u l f u r a n d l o w e r s u l f u r c o a l ( n o n - P o w d e r R i v e r B a s i n c o a l ) h a s m e t P h a s e H c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s i n o n l y 1 3 % o f t h e u n i t s . C o a l s w i t c h i n g i s n o t a l o n g - t e r m c o m p l i a n c e o p t i o n f o r t h e i n d u s t r y , a s e x p l a i n e d i n t h e t e x t . 1 7 0 p l a n t s i n t h e M i d w e s t r e g i o n ” . 5 0 U n d e r P h a s e H , C o g g i n s a n d S w i n t o n ( 1 9 9 6 ) “ e x p e c t t h a t s h a d o w p r i c e s w i l l b e d r i v e n u p ” f r o m t h e r e t o “ a t l e a s t $ 3 5 0 ” . 5 1 A s i n d i c a t e d b y C o g g i n s a n d S w i n t o n , a n d e a r l i e r c o m m e n t s , t h e r e i s r e a s o n t o b e l i e v e t h a t p h a s e H p l a n t s , b e i n g c l e a n e r o n a v e r a g e , w i l l h a v e c o m p l i a n c e c o s t s h i g h e r t h a n t h i s . T h u s , a n e x p e c t a t i o n o f h i g h e r p r i c e s i n t h e l o n g - t e r m a p p e a r s t o b e a s o u n d e x p e c t a t i o n . B o t h t h e t r e n d l i n e s a n d a c t u a l p r i c e s f a l l w i t h i n t h e c e n t r a l e s t i m a t e r a n g e ( $ 1 7 0 - 2 4 5 ) o f t h e b i n d i n g P h a s e I I a l l o w a n c e p r i c e s g e n e r a t e d b y t h e s i m u l a t i o n . T h i s i s s t r o n g e v i d e n c e t h a t t h e m a r k e t s i m u l a t i o n m o d e l i s c a p t u r i n g t h e c o s t s a n d a v o i d e d c o s t s o f l o n g - t e r m a b a t e m e n t d e c i s i o n s r e l a t i v e t o t h e b i n d i n g P h a s e H m a r k e t . 5 ° J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . v a i n t o n , “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , P a g e 7 0 . 5 ‘ J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n , “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O ; A l l o w a n c e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , P a g e 7 0 . 1 7 1 _ 3 I E , : g 2 3 ' o 2 2 ' . ' O 2 0 0 1 1 5 0 5 0 0 0 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - . _ _ - _ ~ ‘ . , ~ _ — . . M _ _ _ _ 1 _ ‘ _ P r i c e s f o d P i L o n s e t , e . d 0 5 _ - + — _ A - I v — _ g T r e n A l l o w a n c e P r i c e s 2 5 0 ” 7 6 3 3 7 3 3 ” . § : : O o o o o o o - o o o o o 3 : 3 7 ; ? 8 3 ‘ : i a — “ a “ : “ r : i a — r T a — a o + T r e r r d L i n e , . 1 0 - - o - - U p p e r E s t i m a t e , S i m - - - - - L o w E s t i m a t e , S i m D i a g r a m 3 . 6 : A l l o w a n c e P r i c e s o v e r T i m e 5 2 B . C o m p a r i n g P h a s e I N e t E m i s s i o n s a n d T o t a l E m i s s i o n s w i t h S i m u l a t i o n R e s u l t s f o r P h a s e I U n i t s A s t u d y o f t h e c u r r e n t k n o w l e d g e o f w h a t d e t e r m i n e s t h e c o s t s o f F G D a b a t e m e n t , a s p r e s e n t e d i n A p p e n d i x F a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r , i n d i c a t e s t h e r o l e t h a t t h e a v e r a g e p h a s e 1 u n i t c a n e x p e c t t o p l a y i n t h e m a r k e t d e fi n e d b y t h e P h a s e I I a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . P h a s e I u n i t s a r e , o n a v e r a g e , d i r t i e r t h a n t h e i r y e t t o b e a f f e c t e d p h a s e I I c o u n t e r p a r t s . I n g e n e r a l p h a s e I d e s i g n a t i o n w a s a s s i g n e d t o u n i t s b a s e d o n t h e f a c t t h a t t h e y w e r e t h e d i r t i e s t a n d b i g g e s t e m i t t e r s o f s u l f u r d i o x i d e , f o r t r a n s i t o r y o r r e a l r e a s o n s , i n t h e b a s e l i n e y e a r s . A s t h e a b a t e m e n t c o s t e s t i m a t e s i n d i c a t e , t h e d i r t i e r a n d b i g g e r t h e 1 7 2 p l a n t , t h e l o w e r t h e a v e r a g e c o s t s o f e m i s s i o n r e m o v a l o n a p e r t o n b a s i s — t h e b a s i s b y m a r k e t p a r t i c i p a t i o n i s d e t e r m i n e d . 5 3 T h u s p h a s e I u n i t s , g i v e n t h e e x p e c t e d a b a t e m e n t c o s t s , w o u l d t e n d t o b e s u p p l i e r s i n a n y m a r k e t t h a t w o u l d b e e x p e c t e d t o d e v e l o p u n d e r p h a s e I I . I t s h o u l d t h e r e f o r e b e e x p e c t e d t h a t p h a s e I u n i t s w i l l b e i n v e s t i n g i n a b a t e m e n t l e v e l s s u f fi c i e n t t o g u a r a n t e e a s u p p l i e r s t a t u s i n a s o o n t o b e d e v e l o p i n g p h a s e H m a r k e t . T h i s w o u l d c a u s e a l a r g e s u r p l u s o f a l l o w a n c e s a m o n g p h a s e I u n i t s — p a r t i c u l a r l y d u r i n g t h e fi v e y e a r p e r i o d d u r i n g w h i c h o n l y p h a s e I u n i t s a r e i n v o l v e d i n t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s . T a b l e 3 . 4 s h o w s t h e a c t i v i t y o f p h a s e I d e s i g n a t e d u n i t s i n t h e s i m u l a t i o n o f t h e p h a s e H m a r k e t . C o m p a r i n g t h e 1 9 9 7 a c t u a l e m i s s i o n s c o l u m n t o t h e s i m u l a t e d e m i s s i o n r e s u l t s f r o m p h a s e 1 p l a n t s c o l u m n s h o w s t h a t t h e m a r k e t s i m u l a t i o n r e s u l t s a r e v e r y s i m i l a r t o t h e a c t u a l E P A r e c o r d e d e m i s s i o n s l e v e l s i n 1 9 9 7 . A s p r e d i c t e d , p h a s e I u n i t s i n t h e s i m u l a t i o n a r e n e t s u p p l i e r s o f a l l o w a n c e s i n t h e b o t h t h e P h a s e I a n d P h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t . I n t h e c o n t e x t o f a p h a s e H m a r k e t t h e s e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e p h a s e I b o i l e r s a r e , a s p r e d i c t e d , a c t i n g a s p o t e n t i a l s u p p l i e r s i n a f u t u r e p h a s e H a l l o w a n c e m a r k e t . T h a t i s , t h e y a r e b e h a v i n g i n a m a n n e r c o n s i s t e n t w i t h t h i s r o l e . 5 2 P r i c e s a r e a s r e p o r t e d b y t h e E m i s s i o n s E x c h a n g e a n d C a n t o r F i t z g e r a l d E B S b r o k e r a g e fi r m s a n d t h e F i e l d s t o n P u b l i c a t i o n s ’ m a r k e t s u r v e y . 5 3 A s i n d i c a t e d i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n s , t h e a v e r a g e c o s t o f a b a t e m e n t — r e l a t i v e t o t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s — d e t e r m i n e s w h e t h e r o r n o t a u n i t i n v e s t s i n a b a t e m e n t c a p a c i t y . I n t h e c a s e w h e r e F G D c a p a c i t y e x i s t s , t h e d e c i s i o n t o r u n F G D o r n o t i s b a s e d o n t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o t h e m a r g i n a l c o s t s o f r u n n i n g t h e F G D c a p a c i t y . 1 7 3 T a b l e 3 — 4 S i m u l a t i o n R e s u l t s f o r P h a s e I U n i t s v s . A c t u a l P h a s e 1 E m i s s i o n s b y R e g i o n P h a s e I P h a s e I U n i t U n i t s N e t A c t u a l S i m u l a t i o n A l l o w a n c e s 1 9 9 7 E m i s s i o n U s i n g E m i s s i o n s R e s u l t s P h a s e I ( 1 0 0 0 5 ) ( 1 0 0 0 ' s ) A l l o c a t i o n s 6 0 4 9 + M A 5 8 3 6 3 2 + E N C 2 5 9 3 1 7 4 7 + W N C 2 9 3 5 4 8 + S A 1 1 0 1 1 0 1 9 + P S C 8 4 3 7 1 3 + W S C 0 0 0 W T 0 0 0 P A C 0 0 0 C . C o n c l u s i o n R e g a r d i n g S i m u l a t i o n R e s u l t s a n d P h a s e I B e h a v i o r A s n o t e d a b o v e , c m r e n t p r i c e s a n d m a r k e t b e h a v i o r a m o n g p h a s e I u n i t s i s c o n s i s t e n t w i t h p r e d i c t i o n s m a d e b y t h e s i m u l a t i o n u s e d i n t h i s p a p e r . C u r r e n t a l l o w a n c e p r i c e s a r e w e l l w i t h i n t h e c e n t r a l e s t i m a t e o f t h e P h a s e I I s i m u l a t i o n , a n d w e l l w i t h i n e s t i m a t e d t r e n d l i n e s . T h e f a c t t h a t p h a s e I u n i t s a r e e x h i b i t i n g o v e r - c o m p l i a n c e a n d b a n k i n g i s c o n s i s t e n t w i t h t h e r o l e t h a t p h a s e I u n i t s a r e p r e d i c t e d t o h a v e w i t h i n t h e c o n t e x t o f t h e s i m u l a t e d , b i n d i n g P h a s e H m a r k e t . T h e c l o s e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e s i m u l a t i o n ’ s p r e d i c t i o n s a n d t h e a c t u a l m a r k e t — i n t e r m s o f p r i c e , r e l a t i v e c o n t r o l , a n d e m i s s i o n s — p r o v i d e s e v i d e n c e t h a t t h e m o d e l h a s s o m e a m o u n t o f p r e d i c t i v e p o w e r a s t o t h e b e h a v i o r o f b o i l e r s i n t h e p h a s e I I m a r k e t . 1 7 4 X I I . T h e e f f e c t o f t i t l e I V o n t h e e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s T h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s w i l l l o w e r t h e c o s t s o f c o m p l y i n g w i t h t h e e m i s s i o n c a p s e t b y t i t l e I V . W h e t h e r o r n o t t h e m a r k e t l o w e r s a l l t h e c o s t s a s s o c i a t e d w i t h a c h i e v i n g t h e p h a s e 1 1 T i t l e I V s t a n d a r d s i s a n o t h e r m a t t e r . T h e n e t c o s t e f f e c t o f t h e m a r k e t u n d e r t i t l e I V w i l l b e d e p e n d e n t o n t h e n e t w e l f a r e e f f e c t o f t h e a l l o w a n c e t r a d e s . I f t h e e x c h a n g e o f a l l o w a n c e s c a u s e s , b a s e d o n l o c a t i o n d e p e n d a n t e x t e r n a l c o s t s , a d e c r e a s e i n n e t w e l f a r e , t h e m a r k e t w o u l d p r o v e t o b e l e s s a t t r a c t i v e t h a n t h e c a p a s a w e l f a r e i m p r o v i n g f o r m o f e m i s s i o n r e g u l a t i o n . T h e n e t e x t e r n a l e f f e c t s o f a l l o w a n c e t r a d i n g a r e d e p e n d e n t o n a n u m b e r o f f a c t o r s . F i r s t a n d f o r e m o s t , t h e n e t c h a n g e s i n t h e g e o g r a p h i c r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s t h r o u g h t r a d i n g w i l l e f f e c t t h e e x t e r n a l c o s t s o f t h e m a r k e t r e l a t i v e t o t h e e x t e r n a l c o s t s o f t h e e m i s s i o n c a p . 5 4 a 5 5 T h e s e c o n d c o n t r i b u t i n g f a c t o r t o c h a n g e s i n e x t e r n a l c o s t s i s h o w e m i s s i o n s a r e d i s t r i b u t e d f r o m t h e i r s o u r c e i n t e r m s o f d i r e c t i o n s , r a n g e , a n d r a t e o f d e p o s i t i o n . T h e t h i r d f a c t o r , h o w m u c h d a m a g e t h e p o l l u t i o n c a u s e s , a n d t h e s e n s i t i v i t y o f t h e r e g i o n s w h e r e t h e e m i s s i o n s f a l l s . 5 " I t i s t h e n e t t r a d e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s , r a t h e r t h a n a n y i n d i v i d u a l t r a d e , w h i c h d e t e r m i n e s t h e o u t c o m e o f t h e m a r k e t r e l a t i v e t o t h e c a p . 5 5 O r r a t h e r , t h e n e t g e o g r a p h i c r e a l l o c a t i o n o f e m i s s i o n s d u e t o a l l o w a n c e t r a d e s w i l l e f f e c t t h e e x t e r n a l c o s t s o f t h e m a r k e t r e l a t i v e t o t h e e x t e r n a l c o s t s o f t h e e m i s s i o n c a p . B e s i d e s t h e o b v i o u s p o t e n t i a l f o r a r e a l l o c a t i o n o f e m i s s i o n s i s t h e p o s s i b i l i t y t h a t t h e 1 7 5 A . T h e E m i s s i o n M o d e l : T h e D i s t r i b u t i o n a n d T r a n s p o r t a t i o n o f E m i s s i o n s 1 . B a c k g r o u n d I n o r d e r t o q u a n t i f y t h e p o t e n t i a l l o s s e s f r o m h a v i n g r e g i o n s l i k e S A , M A , a n d N E b e n e t s u p p l i e r s o f a l l o w a n c e s u n d e r p h a s e 1 1 t i t l e I V , t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s o u r c e s o f e m i s s i o n s a n d t h e l o c a t i o n s t h e y a f f e c t m u s t b e u n d e r s t o o d . T h e E P A r e f e r s t o e m i s s i o n m o d e l s a s a t h e o r e t i c a l c o n s t r u c t t h a t s i m u l a t e s t h e d e p o s i t i o n a n d d i s t r i b u t i o n o f p o l l u t a n t s f r o m p o i n t a n d / o r m o b i l e s o u r c e s . I n t h e s t u d y o f t h e d e p o s i t i o n a n d d i s t r i b u t i o n o f a c i d a n d s u l f u r d e p o s i t i o n , t h e E P A h a s m a d e u s e o f m a n y d i f f e r e n t e m i s s i o n m o d e l s . A s s t u d i e s h a v e c o n t i n u e d a n d c o m p u t e r p o w e r h a s i n c r e a s e d , t h e s e e m i s s i o n m o d e l s h a v e b e c o m e m o r e a n d m o r e s o p h i s t i c a t e d . F o r t h e m o s t p a r t , t h e s e v e r y c o m p l i c a t e d m o d e l s a r e b a s e d a s m u c h o n s i m p l i f y i n g a s s u m p t i o n s a n d t r a d i t i o n a l r u l e s o f t h u m b a s t h e y a r e o n a d v a n c e s i n t h e s c i e n t i fi c u n d e r s t a n d i n g o f t h e a t m o s p h e r i c p r o c e s s e s i n v o l v e d i n t r a n s p o r t i n g a n d d e p o s i t i n g p o l l u t a n t s . T h e r e i s a d e g r e e o f u n c e r t a i n t y r e g a r d i n g a n y s o u r c e - r e c e p t o r r e l a t i o n s h i p s ’ 6 i n E P A e s t i m a t e s . F i r s t o f a l l , s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s a r e n o t m e a s u r e d d i r e c t l y i n a n y o f t h e s t u d i e s . I n s t e a d , t h e y a r e e s t i m a t e d , a s i n t h i s p a p e r , u s i n g p l a n t s p e c i fi c o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c s . 5 7 S e c o n d , “ t h e r e i s l i t t l e d a t a o n s u l f u r d r y d e p o s i t i o n , m a k i n g a n a l y s i s o f t h e t o t a l d e p o s i t i o n d i f fi c u l t ? ” 8 5 ” T h i r d , w h a t d a t a i s a v a i l a b l e w i t h r e g a r d s t o o t h e r m a r k e t w i l l a l l o w e m i s s i o n t o t a l s t o i n c r e a s e r e l a t i v e t o t h o s e p o s s i b l e u n d e r t h e b o i l e r s p e c i fi c c a p s . T h i s w i l l b e d e m o n s t r a t e d b e l o w . 5 A s o u r c e - r e c e p t o r r e l a t i o n s h i p d e s c r i b e s t h e t r a n s p o r t a t i o n a n d d e p o s i t i o n p r o c e s s f r o m a s o u r c e o f p o l l u t i o n t o a n y r e c e i v e r s ( r e c e p t o r s ) o f t h e p o l l u t i o n . E m i s s i o n m o d e l d e s c r i b e s o u r c e - r e c e p t o r r e l a t i o n s h i p s i n m a t h e m a t i c a l t e r m s . 5 7 N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 8 . 5 8 N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 8 . 5 ’ D r y d e p o s i t i o n i s a f o r m o f s u l fi r r d e p o s i t i o n t h a t a p p e a r s a s p a r t i c u l a t e m a t t e r . I t c o m p r i s e s a s m a l l p r o p o r t i o n o f t o t a l s u l f u r e m i s s i o n s a n d i t i s a l m o s t c o m p l e t e l y u n s t u d i e d w i t h r e g a r d t o s o u r c e - r e c e p t o r r e l a t i o n s h i p s . I t i s g e n e r a l l y a s s u m e d t h a t d r y 1 7 6 f o r m s o f d e p o s i t i o n i s b a s e d o n t r a c k i n g e m i s s i o n s f r o m o n l y t w o r e g i o n s i n t h e U S . — t h e O h i o R i v e r v a l l e y r e g i o n a n d a S o u t h A t l a n t i c R e g i o n . 6 0 I n g e n e r a l , “ a s a r e s u l t o f m a n y c o m p l i c a t i n g f a c t o r s , e m p i r i c a l r e s u l t s c a n n o t , b y t h e m s e l v e s , b e u s e d t o p r e d i c t r e l i a b l y h o w d e p o s i t i o n w i l l c h a n g e w h e n e m i s s i o n s c h a n g e ? " 1 T h e m o s t c u r r e n t m o d e l s m a k e u s e o f C r a y s u p e r c o m p u t e r s i n o r d e r t o e n c o m p a s s a m o d e l w h i c h e s t i m a t e s p r o b a b l e c h e m i c a l i n t e r a c t i o n s o f o v e r 1 9 p o l l u t a n t s a n d w e a t h e r p a t t e r n s t o p r e d i c t t h e t r a n s p o r t a t i o n a n d d e p o s i t i o n o f e m i s s i o n s o n a n a g r i d m a p o f 8 0 k m b y 8 0 k m r e c e p t o r p o i n t s . T h e t r a n s p o r t a t i o n a n d d e p o s i t i o n m o d e l s a r e u l t i m a t e l y b a s e d o n r e s e a r c h d o n e b y N A P A P . T h i s s t u d y a t t e m p t e d t o t r a c e e m i s s i o n s fi ' o m s o u r c e t o r e c e p t o r f r o m t h r e e m a j o r e m i s s i o n a r e a s . T h e e n d r e s u l t o f t h i s r e s e a r c h t o d a t e i s t h e R A D M e m i s s i o n m o d e l t h a t h a s b e e n u s e d b y t h e E P A t o m a k e p r o j e c t i o n s a n d p r e d i c t i o n s o n s u l f u r a n d o t h e r p o l l u t a n t e m i s s i o n d e p o s i t i o n s . I t i s i n t e r e s t i n g t o n o t e t h a t t h e l i n e a r - b a s e d d e p o s i t i o n m o d e l s u s e d b y t h e E P A h a v e y i e l d e d r e s u l t s s i m i l a r t o t h o s e o f m o r e c o m p l i c a t e d C R A Y r e s i d e n t m o d e l s . 6 2 T h i s i s i m p o r t a n t b e c a u s e t h e m o d e l d e v e l o p e d h e r e m a k e s u s e o f a l i n e a r - b a s e d d e p o s i t i o n m o d e l . d e p o s i t i o n o c c u r s i n c l o s e p r o x i m i t y t o s o u r c e s ( w i t h i n 2 0 0 k m o r m o r e ) b u t t r a n s l a t i o n t o d r y s u l f a t e s a l l o w s t r a n s p o r t r a n g e s u p t o 2 0 0 0 k m T h e t r a n s l a t i o n f e a t u r e i s p a r t l y u n k n o w n . 6 ° N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 8 . 6 ' N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 8 . ‘ 2 N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 9 . 1 7 7 2 . G e n e r a l i z e d E P A e m i s s i o n m o d e l r e s u l t s T h e N A P A P r e s e a r c h i n d i c a t e s a n u m b e r o f c o n c l u s i o n s a b o u t s u l f u r e m i s s i o n d e p o s i t i o n i n t h e U n i t e d S t a t e s t h a t g i v e r e a s o n t o b e c o n c e r n e d a b o u t t h e n e t d i r e c t o f a l l o w a n c e t r a d e s . T h e N A P A P s t u d y c o n c l u d e d t h a t 3 0 % o f s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s a r e d e p o s i t e d a s p r e c i p i t a t i o n , 2 7 % a s d r y d e p o s i t i o n , a n d 4 % a s c l o u d s a n d f o g . ” T h e r e m a i n i n g 3 9 % o f e m i s s i o n s a r e e x p o r t e d b e y o n d t h e N o r t h A m e r i c a n c o n t i n e n t . 6 4 T h e f a c t t h a t t h e g r e a t e s t s o u r c e s o f e m i s s i o n s a r e i n t h e m i d - w e s t a n d G r e a t l a k e s r e g i o n s , t h i s i n d i c a t e s a c o n s i d e r a b l e t r a n s p o r t r a n g e o f s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s . “ I n a d d i t i o n , i t w a s c o n c l u d e d t h a t , “ r e g i o n s o f h i g h e s t w e t s u l f a t e p a t t e r n s a r e d i s p l a c e d s l i g h t l y n o r t h a n d e a s t o f r e g i o n s w i t h t h e h i g h e s t e m i s s i o n s . ” 6 6 T h i s w o u l d i n d i c a t e t h a t n e t t r a d e s t h a t m o v e a l l o w a n c e s f r o m e a s t e r n t o w e s t e r n r e g i o n s w i l l w o r k t o i n c r e a s e t h e s u l f u r d e p o s i t i o n t h a t m a k e s l a n d f a l l i n t h e c o n t i n e n t a l U n i t e d S t a t e s . A s f a r a s t h e e x t e n t o f e m i s s i o n d e p o s i t i o n , t h e g e n e r a l c o n c l u s i o n o f N A P A P i s t h a t t r a n s p o r t r a n g e s a r e c o n s i d e r a b l e a n d d i s p e r s a l a r e a i s w i d e . T h e U S . c a n , a c c o r d i n g t o t h e N A P A P m o d e l s , c o n t r i b u t e o v e r 5 0 % o f s u l f u r d i o x i d e d e p o s i t i o n i n C a n a d a . I n f a c t a s i g n i fi c a n t p o r t i o n o f t h e e m i s s i o n s f a l l i n g i n a n y g i v e n a r e a a r e a p t t o c o m e f r o m s i g n i fi c a n t d i s t a n c e s . “ T h e t o t a l d e p o s i t i o n f a l l i n g o n i m p o r t a n t r e c e p t o r s a r e a s , s u c h a s t h e A d i r o n d a c k , P o c o n o s , C e n t r a l A p p a l a c h i a n , a n d S o u t h e r n B l u e R i d g e i s a t t r i b u t e d t o m a n y w i d e l y d i s p e r s e d s o u r c e s , i n a d d i t i o n t o t h e m a j o r s o u r c e r e g i o n s . ” 6 7 I n a d d i t i o n , t h e r a n g e o f e m i s s i o n t r a n s p o r t b e f o r e d e p o s i t i o n s e e m s t o b e d e p e n d e n t o n t h e l a t i t u d e o f t h e s o u r c e . “ M o d e l c a l c u l a t i o n s i n d i c a t e t h a t a b o u t h a l f o f 6 ’ N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a p n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 8 . 5 “ N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 8 . ‘ 5 N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 9 . ‘ 6 N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 8 . 1 7 8 t o t a l s u l f u r d e p o s i t i o n f r o m m a j o r s o u r c e r e g i o n s i n t h e e a s t e r n U S . o c c u r w i t h i n 5 0 0 - 7 0 0 k m , e x c e p t i n t h e S o u t h w h e r e 5 0 % o f e m i s s i o n d e p o s i t i o n o c c u r s w i t h i n 3 0 0 t o 5 0 0 k m ” 6 8 6 9 I n g e n e r a l , e m i s s i o n r a n g e s f o r w e t d e p o s i t i o n r a n g e f r o m l o c a l ( 2 0 t o 2 0 0 k m ) t o r e g i o n a l ( 2 0 0 t o 2 0 0 0 k m ) . 7 O D r y d e p o s i t i o n o f s u l f u r d i o x i d e t e n d s t o b e s h o r t i n r a n g e ( 0 t o 2 0 0 k m ) , b u t r a n g e s a s s u l f a t e s c a n b e v e r y l o n g ( i n e x c e s s o f 2 0 0 0 k m ) . 7 1 3 . A s i m p l i fi e d e m i s s i o n d e p o s i t i o n m o d e l A s t h e s p e c i fi c m o d e l u s e d b y t h e E P A i s b e y o n d t h e r u n c a p a c i t y o f a l l s a v e c r a y s u p e r c o m p u t e r s , a s i m p l e r m o r e t r a c t a b l e e m i s s i o n m o d e l i s d e v e l o p e d h e r e t o a t t e m p t t o q u a n t i f y t h e p o t e n t i a l d e p o s i t i o n e f f e c t s c a u s e d b y n e t r e a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s t h r o u g h t h e s i m u l a t e d m a r k e t t r a d e s c a l c u l a t e d a b o v e . T h e e m i s s i o n m o d e l d e v e l o p e d h e r e i s b a s e d o n t h e E P A ’ s g e n e r a l i z e d R A D M m o d e l r e s u l t s . T h i s s i m p l e m o d e l m a k e s u s e o f g e n e r a l i z e d r e s u l t s o f t h e R A D M a n d N A P A P r e p o r t s a n d t h e b a s i c a s s u m p t i o n s o f t h e E P A ’ s e m i s s i o n m o d e l t o c r e a t e a s o u r c e - r e c e p t o r r e l a t i o n s h i p f o r e a c h b o i l e r a n d p l a n t i n v o l v e d i n t h e s i m u l a t e d p h a s e 1 1 m a r k e t . ‘ 7 N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 9 . 6 " N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 8 . ‘ 9 N o t i n g a g a i n t h a t 5 0 % o f t h e 6 1 % o f e m i s s i o n s t h a t s t a y i n N o r t h A m e r i c a i n d i c a t e s t h a t 3 1 % o f t o t a l e m i s s i o n s f r o m t h e s e s o u r c e s f a l l s w i t h i n t h e p r o s c r i b e d r a n g e s . 7 ° N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 7 5 . 7 ‘ N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 7 5 . 1 7 9 E m i s s i o n M o d e l i n g P r o c e s s : 1 . ) F i x t h e r e l a t i v e g e o g r a p h i c l o c a t i o n o f e m i s s i o n s o u r c e s ( b o i l e r s ) o n a g r i d m a p o f t h e U n i t e d S t a t e s a n d C a n a d a . 2 . ) S e t t h e t r a n s p o r t , d i s t r i b u t i o n , a n d d e p o s i t i o n e q u a t i o n s t o m i r r o r t h e r e s u l t s a n d a s s u m p t i o n s u s e d a n d d e v e l o p e d i n t h e N A P A P r e p o r t a n d t h e R A D M m o d e l s . I n o r d e r t o a c c o u n t f o r t r a n s l a t i o n e r r o r , s e n s i t i v i t y a n a l y s i s i n t h e f o r m o f v a r i e d p a r a m e t e r s e t t i n g s i s u s e d . 3 . ) F e e d i n t h e a c t u a l 1 9 8 5 t o t a l e m i s s i o n s f r o m e a c h b o i l e r a t a n u m b e r o f d i f f e r e n t p a r a m e t e r s e t t i n g s a n d r e c o r d t h e r e s u l t s . C o m p a r e t h e e m i s s i o n d e p o s i t i o n m o d e l r e s u l t s f o r 1 9 8 5 d a t a w i t h t h e E P A ’ s a c t u a l 1 9 8 5 e m i s s i o n d e p o s i t i o n d a t a u s i n g c o r r e l a t i o n a n a l y s i s . C h a n g e t h e m o d e l , a s n e c e s s a r y , t o m i r r o r a c t u a l p u b l i s h e d e m i s s i o n / d e p o s i t i o n d a t a f o r 1 9 8 5 . S t e p 1 : S p a t i a l P l a c e m e n t T h e fi r s t s t e p t o t h e s o u r c e - r e c e p t o r p r o c e s s i s t o d e t e r m i n e t h e l o c a t i o n o f t h e s o u r c e s o f e m i s s i o n s b e i n g m o d e l e d r e l a t i v e t o p o t e n t i a l r e c e p t o r s i t e s . B e c a u s e r e l a t i v e l o c a t i o n i s i m p o r t a n t , t h e N A P A P m o d e l s fi x t h e l o c a t i o n o f t h e e m i s s i o n s s o u r c e s o n a fi x e d g r i d t h a t i s l a i d o v e r t h e m a p o f t h e U n i t e d S t a t e s . . T h e g r i d i s c o m p o s e d o f 1 5 0 k m b y 1 5 0 k m r e c e p t o r a r e a s . E v e r y s o u r c e o f e m i s s i o n s i s g i v e n a l o c a t i o n o n t h e g r i d i n t e r m s o f a n X a n d a Y c o o r d i n a t e o n t h e g r i d b a s e d o n t h e p l a n t ’ s c i t y , c o u n t y , s t a t e , a n d c o o l a n t s o u r c e ( i n t h e c a s e o f r i v e r s a n d l a k e s ) . T h i s fi x e s e a c h p l a n t i n i t s r e l a t i v e g e o g r a p h i c p o s i t i o n t o e v e r y o t h e r p h a s e H p l a n t a n d t h e p o t e n t i a l r e c e p t o r s t h a t m a k e u p t h e g r i d - m a p p e d U n i t e d S t a t e s a n d S o u t h e r n C a n a d a . T h e b a s i c g r i d m a p i s g i v e n b e l o w . 1 8 0 T a b l e 3 - 5 : B a s i c G r i d M a p 0 1 5 0 3 0 0 4 5 0 6 0 0 7 5 0 9 ( 1 ) 1 0 5 0 1 2 0 0 1 3 5 0 1 5 0 0 1 6 5 0 1 8 0 0 1 9 5 0 2 1 0 0 2 2 5 0 2 4 0 0 2 5 5 0 2 7 0 0 2 8 5 0 3 0 0 0 1 5 0 C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N 3 0 0 C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N M E C A N C A N 4 5 0 M T N D N D N D M T M T C A N 0 0 C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N C A N M E C A N C A N 6 0 0 M T N D N D N D M T M T 0 M I 0 M I C A N C A N C A N C A N C A N C A N V T M E 0 0 7 5 0 M T 8 0 S D S D M T M T W 1 W 1 M I 0 M I 0 C A N C A N N Y N Y N H 0 0 0 9 0 0 W Y S D S D S D M T M T W 1 W 1 0 M i M i 0 C A N N Y N Y N Y M A M A 0 0 1 0 5 0 W Y N E N E S D I A 1 A I A W 1 W 1 M i M i 0 P A P A P A N J N Y 0 0 0 1 2 0 0 W Y N E N E N 8 1 A I A 1 A l L I L I N O H O H O H P A P A N J 0 0 0 0 1 3 5 0 C O N E N E N E M O M 0 M 0 i L i L l N O H O H V W W V V A M D 0 0 0 0 1 5 0 0 C O K 8 K 8 K 8 K 8 M 0 M 0 I L I L I N K Y K Y W V V A V A V A 0 0 0 0 1 6 5 0 C O K S K S K S K S M 0 M 0 M 0 K Y K Y K Y K Y V A N C N C N C 0 0 0 0 1 8 0 0 T X T X O K O K O K A R A R A R T N T N T N N C N C N C N C 0 0 0 0 0 1 9 5 0 T X T X O K O K O K A R A R M S M S A L G A G A S C S C 0 0 0 0 0 0 2 1 0 0 T X T X T X T X T X A R A R M S M S A L A L G A G A S C 0 0 0 0 0 0 2 2 5 0 T X T X T X T X T X L A L A M S M S A L A L G A G A 0 0 0 0 0 0 0 2 4 0 0 T X I X T X T X T X T X L A L A M S A L F L F L F L F L 0 0 0 0 0 0 2 5 5 0 M E X T X T X T X T X 0 0 L A 0 0 0 0 0 F L 0 0 0 0 O 0 2 7 0 0 M E X T X T X T X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 F L F L 0 0 0 0 0 2 8 5 0 M E X M E X T X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 F L B A H 0 0 0 0 3 0 0 0 M E X M E X M E X 0 O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O 0 0 0 3 1 5 0 M E X M E X M E X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 0 0 M E X M E X M E X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 4 5 0 M E X M E X M E X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 6 0 0 M E X M E X M E X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O 0 0 0 0 0 0 S t e p 2 : E m i s s i o n d e n s i t y / t r a n s p o r t / d e p o s i t i o n s y s t e m s I n o r d e r t o i n c o r p o r a t e t h e a s s u m p t i o n s a n d g e n e r a l i z e d r e s u l t s o f t h e N A P A P s t u d y i n t e r m s o f s o u r c e - r e c e p t o r r e l a t i o n s h i p s , a s e r i e s o f e m i s s i o n d e n s i t y / t r a n s p o r t / d e p o s i t i o n s y s t e m s h a d t o b e s e t u p t o r u n c o n c u r r e n t l y f o r e a c h s o u r c e . T h e b a s i c s t r u c t u r e i s s p l i t i n t o t w o e m i s s i o n t r a n s p o r t a n d d e p o s i t i o n m o d e l s — a s u m m e r a n d a w i n t e r m o d e l . E a c h m o d e l i s m a d e u p o f a d e p o s i t i o n t i e r s y s t e m o f fi v e s q u a r e s o f e v e r i n c r e a s i n g s i z e a n d e v e r d e c r e a s i n g e m i s s i o n d e n s i t y t o m o d e l t h e a r e a o f e f f e c t o f t h e s o u r c e s e m i s s i o n s . T h e s e e m i s s i o n s q u a r e s d e fi n e t h e p r o p o r t i o n a n d d e p o s i t i o n a r e a o f t h e e m i s s i o n s f r o m e a c h p o i n t s o u r c e a c c o r d i n g t o t h e g u i d e l i n e s o u t l i n e d a b o v e . E a c h 1 8 1 s q u a r e r e p r e s e n t s , i n m a t h e m a t i c a l t e r m s , t h e s h o r t , m e d i u m , m e d i u m l o n g , a n d l o n g r a n g e t r a n s p o r t a t i o n a n d d e p o s i t i o n o f s u l f u r e m i s s i o n s f r o m a p o i n t s o u r c e i n t h e U n i t e d S t a t e s a n d C a n a d a . D i a g r a m 3 . 7 , s h o w n b e l o w , p r e s e n t s t h e b a s i c s t r u c t u r e o f t h e e m i s s i o n m o d e l f o r a g i v e n p o i n t s o u r c e u n d e r t h e “ w i n t e r ” m o d e l . T h e fi r s t s q u a r e i s t h e M a i n e f f e c t s q u a r e . T h i s s q u a r e i s t h e s m a l l e s t i n t e r m s o f a r e a , b u t t h e h i g h e s t i n t e r m s o f e m i s s i o n d e p o s i t i o n d e n s i t y t o r e c e p t o r s w i t h i n i t s a r e a . T h i s r e c e p t o r s q u a r e i s c l o s e s t t o t h e s o u r c e o f e m i s s i o n s a n d w i l l , d e p e n d i n g o n t h e o f f s e t o p t i o n s c h o s e n i n t h e m o d e l , e n v e l o p e t h e e m i s s i o n s o u r c e a n d t h e i m m e d i a t e s u r r o u n d i n g a r e a . T h e l a s t s q u a r e i s t h e l a r g e s t a n d i s t e r m e d t h e “ b a c k w a s h e f f e c t ” . I t i s d e s i g n e d t o a c c o u n t f o r t h e f u r t h e s t r a n g e o f t h e g i v e n p l a n t s e m i s s i o n s b o t h u p w i n d a n d d o w n w i n d o f t h e s o u r c e o f e m i s s i o n s a n d i t h a s t h e l o w e s t e m i s s i o n d e n s i t y . 7 2 7 2 D u e t o s t o r m p a t t e r n s a n d o t h e r a t m o s p h e r i c p h e n o m e n a , t r a n s p o r t d i r e c t i o n s o f t e n v a r y f r o m t h e t y p i c a l p r e v a i l i n g w i n d d i r e c t i o n 1 8 2 D i a g r a m 3 . 7 : E m i s s i o n D e p o s i t i o n D i a g r a m s W i n t e r : T e r t i a r y E f f e c t B a c k w a s h E f f e c t F o u r t h E fi ' e c t S e c o n d a r y E f f e c t M a i n E fi ' e c t A s n o t e d b r i e fl y a b o v e , t h e r e a r e t w o s e t s o f t r a n s p o r t e q u a t i o n s u s e d t o d e fi n e t h e e m i s s i o n m o d e l . T h e fi r s t s e t o f e q u a t i o n s r e p r e s e n t s t h e c o o l e r t e m p e r a t u r e , o r w i n t e r , t r a n s p o r t m o d e l . T h e m o r e n o r t h e r l y p o i n t s o u r c e s t e n d t o h a v e a l o n g e r t r a n s p o r t e f f e c t t h a n t h e m o r e s o u t h e r l y l o c a t e d e m i t t e r s . C o o l e r t e m p e r a t u r e s a n d l o w e r m o i s t u r e d e n s i t i e s s l o w t h e d e p o s i t i o n p r o c e s s , a l l o w i n g e m i s s i o n s t o t r a v e l a n d d i s p e r s e o v e r a l a r g e r a r e a t h a n u n d e r w a r m e r t e m p e r a t u r e s . T h e l o n g e r t h e c o l d s e a s o n , t h e m o r e r e l e v a n t t h e n o r t h e r n t r a n s p o r t m o d e l b e c o m e s . T h e s o u t h e r n t r a n s p o r t m o d e l , o r s u m m e r s e t o f t r a n s p o r t e q u a t i o n s , i s d e s i g n e d t o m i m i c t h e d e p o s i t i o n p a t t e r n s a s s o c i a t e d w i t h w a r m e r w e a t h e r s y s t e m s . T h i s m o d e l 1 8 3 a s s u m e s m o r e c i r c u l a r 7 3 w e a t h e r p a t t e r n s a n d f a s t e r d e p o s i t i o n r a t e s . T h u s , r e l a t i v e t o t h e n o r t h e r n m o d e l , t h e s o u t h e r n m o d e l m a k e s u s e o f s h o r t e r d o w n w i n d r a n g e s a s s u m p t i o n s a n d a l e s s e l o n g a t e d e m i s s i o n p l u m e f r o m t h e p o i n t s o u r c e . T h e e m i s s i o n m o d e l r e s u l t s f o r e a c h p l a n t a r e m a d e u p o f a m i x t u r e o f t h e t w o t r a n s p o r t m o d e l s r u n s i m u l t a n e o u s l y f o r e a c h p o i n t s o u r c e . T h e p r o p o r t i o n o f a n n u a l e m i s s i o n s a s s i g n e d t o e a c h t r a n s p o r t m o d e l i s d e t e r m i n e d b y h o w f a r n o r t h o r s o u t h t h e s o u r c e i s l o c a t e d o n t h e g r i d . H o w t h e p r o p o r t i o n c h a n g e s i s d i s c u s s e d i n t h e c a l i b r a t i o n a n d e s t i m a t i o n s e t t i n g s e c t i o n b e l o w . I n g e n e r a l , h o w e v e r , t h e f u r t h e r s o u t h t h e s o u r c e t h e l o n g e r t h e w a r m t r a n s p o r t s e a s o n a n d t h e g r e a t e r t h e v o l u m e o f e m i s s i o n s w h i c h w a s a t t r i b u t e d t o t h e “ s u m m e r ” d i s t r i b u t i o n m o d e l . R u n n i n g t h e e m i s s i o n m o d e l f o r a g i v e n s e t o f p a r a m e t e r s s e t t i n g s a n d e m i s s i o n l e v e l s t h e n r e s u l t s i n a n a n n u a l t o t a l s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n / d e p o s i t i o n m a p , m e a s u r e d i n t e r m s o f E 4 : , f r o m e m i s s i o n p o i n t s o u r c e s o n g r i d o f t h e U n i t e d S t a t e s a n d C a n a d a . 1 1 1 T h e d e f a u l t s e t t i n g s f o r t h e w i n t e r a n d s u m m e r m o d e l s a r e g i v e n i n t h e t a b l e b e l o w . T h e o f f s e t c o l u m n n u m b e r s r e f e r s t o h o w f a r “ u p - w i n d ” o f t h e s o u r c e t h e “ r e a r - m o s t ” c o m e r o f a n e m i s s i o n d e p o s i t i o n b o x i s p l a c e d f o r d e t e r m i n i n g d e p o s i t i o n l o c a t i o n s . T h e r a n g e c o l u m n i n d i c a t e s t h e f u r t h e s t “ d o w n - w i n d ” r a n g e o f t h e e m i s s i o n d e p o s i t i o n b o x f r o m t h e o f f s e t p o i n t . I t i s t h e r e f o r e n o t t h e r a n g e f r o m t h e s o u r c e . T h e a r e a c o l u m n i s t h e a s s u m e d a r e a o f e f f e c t f o r t h e e f f e c t i n q u e s t i o n . T h e p e r c e n t o f t o t a l e m i s s i o n s c o l u m n i n d i c a t e s t h e d e f a u l t s e t t i n g o n t h e p e r c e n t a g e o f e m i s s i o n s f r o m a s o u r c e w h i c h f a l l w i t h i n e a c h b o x . T h e e m i s s i o n s i n a 7 3 S o u t h e r n s t a t e w e a t h e r p a t t e r n s t e n d t o b e c i r c u l a r i n m o t i o n , p a r t i c u l a r l y d u r i n g t h e w a r m m o n t h s , r e l a t i v e t o t h e n o r t h e r n p a r t o f t h e c o u n t r y . 1 8 4 p a r t i c u l a r b o x a r e a s s u m e d t o b e e v e n l y a n d u n i f o r m l y d i s t r i b u t e d w i t h i n i t s b o r d e r s . T h e l a s t c o l u m n g i v e s t h e p e r c e n t o f t o t a l e m i s s i o n s fi o m t h e s o u r c e t h a t i s a p p l i e d t o e a c h s q u a r e k i l o m e t e r i n t h e m o d e l i n t e r m s o f a n n u a l s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s . N o t e t h a t t h e “ S u m m e r ” o r s o u t h e r n e f f e c t m o d e l r e fl e c t s a m o r e l o c a l i z e d d e p o s i t i o n s y s t e m t h a t i s f o u n d i n w a r m e r , w e t t e r w e a t h e r p a t t e r n s . A l a r g e o f f s e t , s m a l l e r r a n g e s , a n d s m a l l e r a r e a s f o r e a c h b o x c h a r a c t e r i z e t h e s o u t h e r n e m i s s i o n s t r a n s p o r t m o d e l . 7 4 T h e m a i n a n d s e c o n d a r y e f f e c t b o x e s i n t h e s u m m e r e f f e c t m o d e l c o n t a i n t h e s a m e p e r c e n t a g e o f e m i s s i o n s a s t h e m a i n e f f e c t o f t h e w i n t e r m o d e l . I n e f f e c t t h e m a i n a n d s e c o n d a r y e f f e c t o f t h e s u m m e r m o d e l i s t h e e q u i v a l e n t o f t h e m a i n m o d e l i n t h e w i n t e r m o d e l . T h i s w a s d o n e t o p r e s e n t a m o r e s e n s i t i v e a n d g r a d u a t e d s c a l e f o r t h e m a i n p r i m a r y d e p o s i t i o n a r e a o f t h e s o u t h e r n m o d e l t h a t i s s m a l l e r a n d m o r e l o c a l i z e d t h a n t h e n o r t h e r n m o d e l . A s w i l l b e d i s c u s s e d i n t h e c a l i b r a t i o n a n d e s t i m a t i o n s e t t i n g s e c t i o n , t h e s e a s s u m p t i o n s a l l o w e d a v e r y g o o d m a t c h w i t h t h e a c t u a l e m i s s i o n / d e p o s i t i o n p a t t e r n s o b s e r v e d u n d e r t h e E P A s t u d i e s . T a b l e 3 - 6 : E m i s s i o n M o d e l D e f a u l t S e t t i n g s E m i s s i o n M o d e l D e f a u l t S e t t i n g s O f f s e t R a n g e A r e a % o f t o t a l % o f e m i s s i o n W i n t e r K m K m k m 2 E m i s s i o n s p e r s q u a r e K M M a i n - 5 0 7 0 0 4 9 0 0 0 0 0 . 4 0 . 0 0 0 0 8 1 6 % S e c o n d a r y - 5 0 1 2 0 0 9 5 0 0 0 0 0 . 2 5 0 . 0 0 0 0 2 6 3 % T e r t i a r y - 5 0 1 8 0 0 1 8 0 0 0 0 0 0 . 1 5 0 0 0 0 0 0 8 3 9 6 4 " 1 - 5 0 2 4 0 0 2 5 2 0 0 0 0 0 . 1 0 0 0 0 0 0 4 0 9 4 , B a c k w a s h - 1 0 0 3 0 0 0 6 4 9 0 0 0 0 0 . 1 0 . 0 0 0 0 0 1 5 % O f f s e t R a n g e A r e a ° / o o f t o t a l ° / o o f e m i s s i o n S u m m e r K m K m k m 2 E m i s s i o n s p e r s q u a r e K M M a i n - 5 0 2 0 0 2 0 0 0 0 0 . 0 5 0 . 0 0 0 2 5 0 0 % S e c o n d a r y - 2 0 0 4 0 0 3 4 0 0 0 0 0 . 3 5 0 . 0 0 0 1 0 2 9 % T e r t i a r y - 3 0 0 6 0 0 3 7 5 1 8 4 0 . 2 0 . 0 0 0 0 5 3 3 % 4 t h - 4 0 0 8 0 0 5 7 1 8 1 0 0 . 2 0 . 0 0 0 0 3 5 0 % B a c k w a s h - 7 0 0 1 0 0 0 1 2 5 8 2 5 1 0 . 1 0 . 0 0 0 0 0 7 9 % 7 ‘ A c y c l o n i c w e a t h e r s y s t e m d i s t r i b u t e s e m i s s i o n s a l l a r o u n d t h e s o u r c e . 1 8 5 T h e d i r e c t i o n o f “ d o w n w i n d ” r e l a t i v e t o t h e s o u r c e i s a l s o v a r i a b l e i n t h e m o d e l . I n g e n e r a l , i t i s a s s u m e d t h a t t h e p r e v a i l i n g w i n d p a t t e r n i s f r o m w e s t t o e a s t . B u t b e y o n d t h i s , t w o s e t t i n g s a r e u s e d . A s s u m i n g t h a t d u e e a s t d e fi n e s t h e r e f e r e n c e r a y o r d i r e c t i o n , t h e a s s u m e d o f f a n g l e s o f 4 5 a n d 0 d e g r e e s a r e u s e d a s t h e a v e r a g e p r e v a i l i n g w i n d d i r e c t i o n w h e n e s t i m a t i n g t h e e m i s s i o n e f f e c t t o t a l s o f t h e m o d e l . T o m o d e l p a t t e r n s b e t w e e n t h e s e t w o s e t t i n g s , a s e r i e s o f w e i g h t s a r e a p p l i e d t o t h e 4 5 a n d O s e t t i n g s t o c h a n g e r t h e p r o p o r t i o n o f e m i s s i o n s s u b j e c t t o t h e 4 5 o r 0 s e t t i n g . T h i s a l l o w s a n o t h e r m e a n s o f b r i n g i n g t h e m o d e l ’ s r e s u l t s i n l i n e w i t h t h e E P A ’ s o b s e r v e d d a t a o n a c t u a l e m i s s i o n s a n d d e p o s i t i o n p a t t e r n s . S t e p 3 . C o m p a r i n g t h e a c t u a l h i s t o r i c e m i s s i o n d e p o s i t i o n g r i d m a p s t o t h e N o r t h e r n - S o u t h e r n S u l f u r T r a n s p o r t G r i d M o d e l ( G e n e r a l i z e d M o d e l ) . T h e E P A ’ s R A D M e m i s s i o n m o d e l h a s b e e n u s e d t o m a p t h e p o t e n t i a l d e p o s i t i o n e f f e c t s o f T i t l e I V . T h e b a s i s o f t h e u n d e r l y i n g a s s u m p t i o n s u s e d i n t h e E P A ’ s R A D M m o d e l h a s b e e n t h e a p p a r e n t h i s t o r i c r e l a t i o n s h i p b e t w e e n e m i s s i o n l e v e l s a n d s o u r c e l o c a t i o n a n d e m i s s i o n d e p o s i t i o n . U s i n g d e p o s i t i o n m e a s u r e m e n t s t a t i o n s t h r o u g h o u t t h e U n i t e d S t a t e s , a n d s o m e o f C a n a d a , t h e E P A h a s c o l l e c t e d d a t a o n a n n u a l s u l f a t e d e p o s i t i o n f o r a n u m b e r o f y e a r s . T h i s d a t a w a s u s e d t o d e v e l o p s u l f a t e d e p o s i t i o n g r a d i e n t m a p s . U s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h p r o j e c t e d e m i s s i o n l e v e l s a n d t h e l o c a t i o n o f t h e s o u r c e s o f t h e s e e m i s s i o n s , t h e E P A h a s b e e n a b l e t o e s t i m a t e t h e b a s i c r e l a t i o n s h i p b e t w e e n e m i s s i o n s o u r c e , v o l u m e , a n d s p a t i a l d i s t r i b u t i o n . T h e m o d e l c r e a t e d f o r u s e w i t h t h i s p a p e r u s e s a s i m i l a r m e t h o d t o e s t i m a t e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n e m i s s i o n a n d t r a n s p o r t a t i o n o f s u l f a t e s i n N o r t h A m e r i c a . A s 1 8 6 m e n t i o n e d a b o v e , t h e m o d e l i s b a s e d o n t h e u n d e r l y i n g a s s u m p t i o n s u s e d t o d e fi n e t h e R A D M m o d e l . O n c e t h e m o d e l w a s d e fi n e d , i t w a s u s e d t o p r e d i c t t h e d e p o s i t i o n o f t h e a c t u a l 1 9 8 5 e m i s s i o n s o f t h e p o i n t s o u r c e s a f f e c t e d b y T i t l e I V ( t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 ) . T h e y e a r 1 9 8 5 w a s u s e d f o r t h e s a m e r e a s o n t h a t t h e E P A u s e s t h i s y e a r a s i t s b a s e c a s e f o r e m i s s i o n d i s t r i b u t i o n m o d e l s — t h e E P A h a s c o n s i d e r a b l e d a t a o n e m i s s i o n d e p o s i t i o n f r o m t h a t y e a r , a n d t h e a c t u a l e m i s s i o n s l e v e l s o f t h e p l a n t s a t t h i s t i m e a r e w e l l d o c u m e n t e d . ” T h e E P A ’ s e m i s s i o n d e p o s i t i o n m a p s w e r e t h e n u s e d t o t e s t a n d s e t t h e e m i s s i o n m a p m o d e l u s e d h e r e . B y c o m p a r i n g a s e r i e s o f t h e m o d e l ’ s p r e d i c t i o n o f d e p o s i t i o n i n 1 9 8 5 t o t h e a c t u a l s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s o f 1 9 8 5 , t h e s e t o f p a r a m e t e r s t h a t b e s t fi t t h e e m i s s i o n / t r a n s p o r t a t i o n / d e p o s i t i o n r e l a t i o n s h i p c a n b e e s t i m a t e d . T h e s e t t i n g s t h a t g e n e r a t e t h e g r e a t e s t c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e a c t u a l a n d p r e d i c t e d 1 9 8 5 s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n m a p s a r e t h e n u s e d t o d e t e r m i n e t h e e f f e c t s o f l e v e l s o f e m i s s i o n p r e d i c t e d u n d e r t h e s i m u l a t i o n o f t h e t i t l e I V m a r k e t a n d c a p — a s d e s c r i b e d a b o v e . T h e e s t i m a t i o n c o e f fi c i e n t s , e m i s s i o n c o n c e n t r a t i o n m a p s , a n d t h e f u l l y e s t i m a t e d e m i s s i o n / d e p o s i t i o n m o d e l s e t t i n g s a r e g i v e n i n A p p e n d i x H a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r . T h e e s t i m a t e d m o d e l s e t t i n g s a r e u s e d f o r t h e c e n t r a l e m i s s i o n m a p g e n e r a t i o n u n d e r b o t h t h e c a p a n d t h e m a r k e t f o r t h e p u r p o s e s o f t h i s p a p e r . T h e r e s u l t s o f t h e e m i s s i o n m o d e l , a s a p p l i e d t o t h e p h a s e I I s i m u l a t i o n r e s u l t s , a r e p r e s e n t e d i n A p p e n d i x I a t t h e e n d o f t h i s c h a p t e r . 7 5 T h e E P A ’ s r e p o r t , H u m a n H a a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s . i s o n e o f m a n y r e p o r t s w h e r e 1 9 8 5 i s u s e d a s t h e b a s e 1 8 7 B . E s t i m a t i n g t h e C o s t o f E m i s s i o n D e p o s i t i o n : T h e P o t e n t i a l E f f e c t s o f A l l o w a n c e T r a d i n g u n d e r T i t l e I V . A l a r g e n u m b e r o f s t u d i e s h a v e b e e n m a d e t o e x a m i n e t h e e f f e c t s o f a c i d r a i n a n d s u l f u r d i o x i d e o n t h e m a t e r i a l s , e c o l o g i c a l s y s t e m s , a n d h u m a n h e a l t h . S u c h s t u d i e s a r e p l a g u e d b y t h e i n a b i l i t y t o i s o l a t e t h e c a u s e o f a g i v e n m a l a d y — b e i t i n a n e c o s y s t e m o r a h u m a n b e i n g — f r o m t h e p o s s i b l e e f f e c t o f o t h e r f a c t o r s i n t h e e n v i r o n m e n t . T h i s l e a d s t o a g r e a t d e a l o f u n c e r t a i n t y i n e s t i m a t i n g t h e e f f e c t s o f p o l l u t i o n d a m a g e . T h i s i s a l s o t r u e i n t h e c a s e o f s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s . S u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s h a v e s e v e r a l a v e n u e s b y w h i c h t o a f f e c t e c o s y s t e m s , h u m a n h e a l t h , a n d m a t e r i a l s . T h e m o s t d i r e c t a n d b e s t - d o c u m e n t e d h e a l t h e f f e c t i s t h r o u g h t h e d i r e c t a f f e c t o f s u l f u r d i o x i d e a s s u l f a t e a e r o s o l s . 1 . T h e D a m a g e F u n c t i o n : E P A e s t i m a t e s o f t h e c o s t s o f s u l f u r e m i s s i o n s T h e N A P A P s t u d y , c o m p l e t e d i n 1 9 9 0 , s t a t e s t h a t t h e r e a r e t h r e e a v e n u e s f o r p o t e n t i a l h u m a n h e a l t h e f f e c t s f r o m s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s . T h e fi r s t a r e d i r e c t h e a l t h e f f e c t s f r o m g a s e o u s s u l f u r d i o x i d e . T h e s e c o n d a r e t h e d i r e c t h e a l t h e f f e c t o f a c i d a e r o s o l s i n t h e a m b i e n t a i r . T h e t h i r d c o m e s f r o m i n d i r e c t h e a l t h a f f e c t s o f t o x i c c h e m i c a l s r e l e a s e d i n t o t h e e n v i r o n m e n t a s a r e s u l t o f a c i d d e p o s i t i o n . T h e d a m a g e f r o m a l l t h r e e t a k e s t h e f o r m o f p r e m a t u r e d e a t h a n d i n c r e a s e d m o r b i d i t y , w i t h t h e c o s t s i n h e r e n t i n s u c h e f f e c t s — e c o n o m i c v a l u e o f l o s t l i f e , m e d i c a l c o s t s , a n d r e d u c e d p r o d u c t i v i t y . D a m a g e t o m a t e r i a l s a n d e c o s y s t e m s a r e d e t e r m i n e d b y t h e s a m e t h r e e a v e n u e s — w i t h e f f e c t s o n c r o p s , b u i l d i n g s , c o m m e r c i a l f o r e s t s , r e c r e a t i o n a r e a s , h i s t o r i c m o n u m e n t s , a n d v i s i b i l i t y . S u c h d a m a g e i s t r a n s l a t e d i n t o e c o n o m i c t e r m s a s i n c r e a s e d c a s e i n t e r m s o f e m i s s i o n s a n d d e p o s i t i o n o f s u l f a t e s . 1 8 8 m a i n t e n a n c e c o s t s , r e d u c e d u s e l i f e o f s t r u c t u r e s , r e d u c e d c r o p y i e l d s , s t u n t e d t r e e g r o w t h , a n d r e d u c e d f e e d a y s . W h i l e N A P A P i d e n t i fi e d t h e a v e n u e f o r e f f e c t s o f a c i d d e p o s i t i o n o n h u m a n h e a l t h , i t a l s o p r e s e n t e d t h e p r o b l e m s o f q u a n t i f y i n g t h e e f f e c t s o f s u l f u r d i o x i d e f r o m t h e e f f e c t s o f o t h e r e n v i r o n m e n t a l f a c t o r s . T h e r e i s , f o r e x a m p l e , a h i g h c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e l e v e l s o f p a r t i c u l a t e m a t t e r i n a n u r b a n a r e a a n d t h e l e v e l s o f s u l f a t e p a r t i c l e s . S u l f a t e p a r t i c l e s , i n f a c t , m a k e u p a s i g n i fi c a n t p o r t i o n o f a l l p a r t i c u l a t e p o l l u t i o n . “ I t c a n t h e r e f o r e b e d i f fi c u l t t o i s o l a t e t h e e f f e c t s o f s u l f u r d i o x i d e f r o m t h e e f f e c t s o f o t h e r p a r t i c u l a t e m a t t e r o n h u m a n h e a l t h . M o r e o f t e n t h a n n o t , t h e r e i s n o t e n o u g h d a t a t o m a k e a n y a s s e s s m e n t s o f d i r e c t e f f e c t s s u l f u r d i o x i d e a n d s u l f a t e s . B e c a u s e o f t h i s , a c t u a l q u a n t i t a t i v e fi g u r e s p l a c e d o n m a n y a s p e c t s o f s u l f a t e e f f e c t s a r e e i t h e r a b s e n t o r b a s e d o n s p e c u l a t i o n a t t h i s t i m e . T h i s i s p a r t i c u l a r l y t r u e i n t h e m a t e r i a l a n d e c o s y s t e m e f f e c t s o f s u l f a t e s a n d a c i d d e p o s i t i o n . A s t h e e f f e c t s a r e d i f fi c u l t t o i s o l a t e , t h e d o l l a r v a l u a t i o n o f s u c h e f f e c t s a r e e q u a l l y d i f fi c u l t i n m a n y c a s e s . T h i s p a p e r t h u s d o e s n o t i n c l u d e m a t e r i a l e f f e c t s i n t h e d a m a g e f u n c t i o n f o r s u l f a t e e m i s s i o n s . T h e a r e a w i t h t h e g r e a t e s t s t u d y i n r e c e n t y e a r s h a s b e e n t h e e p i d e m i o l o g y o f s u l f a t e s a n d s u l f u r d i o x i d e . T h e l a r g e n u m b e r o f r e c e n t s t u d i e s h a s i l l u m i n a t e d , a t l e a s t i n p a r t , t h e h u m a n h e a l t h e f f e c t s o f s u l f u r p a r t i c u l a t e s . T h e E P A h a s r e c e n t l y u s e d t h e s e s t u d i e s t o e s t i m a t e t h e h e a l t h b e n e fi t s o f t h e s u l f a t e r e d u c t i o n s t h a t w i l l o c c u r u n d e r t i t l e I V . T h i s s t u d y , t h e H u m a n H e a fl r B e n e fi t s f r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s , i s t h e m o s t r e c e n t E P A e f f o r t t o q u a n t i f y t h e e f f e c t s o f s u l f u r d i o x i d e o n h u m a n h e a l t h . I t d r a w s o n t h e m o s t r e c e n t e p i d e m i o l o g y a n d 7 6 A l l a c i d i c s u l f a t e a e r o s o l s a r e p a r t i c l e s r a t h e r t h a n a g a s . O n a v e r a g e s u l f a t e a e r o s o l s m a k e u p 4 0 % o f fi n e p a r t i c u l a t e m a t t e r i n t h e E a s t e r n U S , E P A . 1 8 9 fi e l d s t u d i e s t o d r a w c o n c l u s i o n s a b o u t t h e e f f e c t s o f s u l f a t e p a r t i c l e s o n m o r t a l i t y r a t e s a n d i n c r e a s e d m o r b i d i t y . T h e E P A m a k e s u s e o f c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e f u n c t i o n s t o q u a n t i f y t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n a m b i e n t c o n c e n t r a t i o n l e v e l s o f s u l f a t e s a n d t h e f r e q u e n c y o f s p e c i fi c h e a l t h e f f e c t s w i t h i n a g i v e n t i m e p e r i o d . T h e e c o n o m i c a n d s o c i a l c o s t s o f s u l f u r d i o x i d e i s t h e n m e a s u r e d u s i n g e s t i m a t e s o f m e d i c a l c o s t s , w o r k l o s s , i n c r e a s e d c o s t s f o r c h o r e s a n d c a r e - g i v i n g , a n d m e a s u r e s o f i n d u c e d r e s t r i c t i o n s , r e d u c e d e n j o y m e n t o f r e c r e a t i o n a c t i v i t i e s , d i s c o m f o r t , i n c o n v e n i e n c e , a n x i e t y , a n d i n c o n v e n i e n c e . 7 7 T h e E P A t e n d s t o b e q u i t e c o n s e r v a t i v e w h e n q u a n t i f y i n g t h e e f f e c t s o f p o l l u t a n t s . W h e t h e r o r n o t o n e a g r e e s w i t h t h e E P A ’ s r e g u l a t o r y r e s p o n s e t o a p e r c e i v e d p r o b l e m , t h e E P A h a s b e e n c a r e f u l f r o m t h e o u t s e t t o d o w n p l a y a n y b u t t h e m o s t r i g o r o u s s t u d i e s t h a t q u a n t i f y t h e e c o n o m i c a n d h e a l t h r e l a t e d e f f e c t s o f v a r i o u s p o l l u t a n t s . T h e f a c t t h e E P A h a s n o t b e e n a b l e t o q u a n t i f y t h e i m p a c t o f o t h e r f o r m s o f s u l f a t e , s u l f u r , a n d a c i d d e p o s i t i o n — d e s p i t e m i l l i o n s o f d o l l a r s s p e n t a n d h u n d r e d s o f s t u d i e s — i s a t e s t i m o n y o f t h i s c o n s e r v a t i s m . T h e E P A a p p e a r s t o h a v e a p p l i e d t h e s a m e s t a n d a r d s i n i t s e f f o r t s t o q u a n t i f y t h e h e a l t h a n d e c o n o m i c e f f e c t s o f s u l f a t e s . T h e E P A m a d e u s e o f a n u m b e r o f o u t s i d e s t u d i e s c o n d u c t e d o v e r a n u m b e r o f y e a r s t o d r a w t o g e t h e r a c o n s e r v a t i v e e s t i m a t e o f t h e e f f e c t s o f s u l f a t e s o n h u m a n h e a l t h a n d a c t i v i t i e s . T h e r e i s , t h e r e f o r e a d e g r e e o f c o n fi d e n c e i n t h e d a m a g e f u n c t i o n e s t i m a t e s f o r s u l f a t e e m i s s i o n s p u t f o r t h b y t h e E P A . T h e s e r e l a t i o n s h i p s r e p r e s e n t t h e b e s t a n d l a t e s t u n d e r s t a n d i n g o f t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n h u m a n h e a l t h a n d t h e e f f e c t s o f s u l f a t e e m i s s i o n s . A s t h e s e 7 7 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 2 . 1 9 0 r e l a t i o n s h i p s a r e b e i n g u s e d b y t h e E P A t o d e t e r m i n e t h e p o t e n t i a l i m p a c t o f t i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t , i t s e e m s a p p r o p r i a t e t o u s e t h e s a m e e s t i m a t e s h e r e . 2 . T h e c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e f u n c t i o n s T h e E P A m a k e s u s e o f a n u m b e r o f s t u d i e s w h e n d r a w i n g u p t h e c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e e q u a t i o n s . I n s t e a d o f r e l y i n g a n y o n e r a n g e o f e s t i m a t e s , t h e E P A m a k e s u s e o f w e i g h t e d a v e r a g e s o f t h e r e s u l t s o f s e v e r a l s t u d i e s i n e a c h o f t h e i d e n t i fi e d a r e a s o f h u m a n h e a l t h r e s p o n s e s — m o r t a l i t y a n d m o r b i d i t y . 7 8 T h e E P A ’ s c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e f u n c t i o n s a l l h o l d o n e e l e m e n t i n c o m m o n . T h e y a r e a l l a s s u m e l i n e a r r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s a n d e f f e c t : “ T h e r e i s c o n s i d e r a b l e u n c e r t a i n t y a b o u t w h e t h e r t h e r e i s a ‘ s a f e ’ l e v e l o f s u l f a t e a e r o s o l e x p o s u r e t h a t d o e s n o t c a u s e a n y h a r m f u l h e a l t h e f f e c t s . T h e r e i s n o d e fi n i t i v e q u a n t i t a t i v e e v i d e n c e t h a t s u c h a t h r e s h o l d e x i s t s , b u t n e i t h e r i s t h e r e p r o o f t a t n a y a m o u n t o f s u l f a t e a e r o s o l e x p o s u r e c a u s e s s o m e h a r m f u l e f f e c t i n a t l e a s t s o m e p e o p l e . ” 7 9 T h u s i n t h e E P A s t u d y , a n y c h a n g e i n c o n c e n t r a t i o n s w a s a s s u m e d t o c a u s e s o m e e f f e c t o n h u m a n h e a l t h i n t h e a f f e c t e d r e g i o n , l a c k i n g s i g n i fi c a n t c o u n t e r e v i d e n c e o f s u c h e f f e c t s . 7 “ E P A , H u m a n H e a l t h B e n e f i t s F r o m S u i a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 ( M I T A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , C h a p t e r 4 . 7 9 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 E g a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 7 . 1 9 1 3 . M o r t a l i t y R e s p o n s e F u n c t i o n s T h e c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e e q u a t i o n s f o r m o r t a l i t y a r e d e r i v e d f r o m s t u d i e s b y P o p e ( 1 9 9 5 ) , D o c k e r y ( 1 9 9 3 ) , O z k a y n a k a n d T h u r s t o n ( 1 9 8 7 ) , E v a n s ( 1 9 8 4 ) , C h a p p i e a n d L a v e ( 1 9 8 2 ) , a n d P l a g i a n n a k o s a n d P a r k e r ( 1 9 8 8 ) . T h e s e s t u d i e s m a d e u s e o f p r o s p e c t i v e c o h o r t a n d c r o s s - s e c t i o n a l s t u d i e s o n t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n $ 0 4 a n d c h a n g e s i n m o r t a l i t y . I t w a s f o u n d t h a t t h e a g e o f t h e i n d i v i d u a l a t r i s k o f p r e m a t u r e m o r t a l i t y h a s a n e f f e c t o n t h e c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e f u n c t i o n f o r m o r t a l i t y . T h e E P A m a k e s u s e o f “ a r a n g e o f f o u r e s t i m a t e s t o r e fl e c t t h e r a n g e o f r e s u l t s o b t a i n e d i n t h e m o r t a l i t y s t u d i e s . ” 8 0 T h e E P A m a k e s u s e o f t h e t o t a l p o p u l a t i o n i n t h e a f f e c t e d a r e a , t h e e f f e c t s o f a g e o n s e n s i t i v i t y “ , a n d t h e s u l f u r i n d u c e d m o r t a l i t y r a t e a s a p e r c e n t a g e o f t h e a v e r a g e a n n u a l m o r t a l i t y r a t e w h e n d r a w i n g u p i t s r a n g e o f c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e f u n c t i o n s . 8 2 T h e e q u a t i o n s a n d w e i g h t s a r e g i v e n i n t h e t a b l e 3 - 7 b e l o w . 8 ° E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , P a g e 4 - 2 3 . 8 1 B a s e o n t h e w o r k o f S w a r t z a n d D o c k e r y ( 1 9 9 2 ) , i t i s a s s u m e d t h a t 8 5 % o f t h e d e a t h s a s s o c i a t e d w i t h s u l f a t e s e x p o s u r e s a r e 6 5 y e a r s o r o l d e r . E P A , H u m g r H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 2 3 . 8 2 “ T h e s e l e c t e d p e r c e n t a g e c h a n g e s i n m o r t a l i t y m u s t b e m u l t i p l i e d b y a v e r a g e a n n u a l m o r t a l i t y t o c a l c u l a t e t h e c h a n g e i n a n n u a l p r e m a t u r e d e a t h s p e r c h a n g e i n a n n u a l a v e r a g e s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s . . . . t h e a v e r a g e U S . n o n - a c c i d e n t a l m o r t a l i t y r a t e o f a b o u t 8 , 0 0 0 p e r m i l l i o n p o p u l a t i o n p e r y e a r ( C e n s u s , 1 9 9 4 ) . ” E P A , H u fi m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 4 - 2 4 . 1 9 2 4 . M o r b i d i t y : c h r o n i c r e s p i r a t o r y d i s e a s e a n d a c u t e m o r b i d i t y T h e m o r b i d i t y r e s p o n s e f u n c t i o n s a r e b r o k e n d o w n i n t o a n u m b e r o f e f f e c t s . C o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e s a r e g i v e n f o r r e s p i r a t o r y h o s p i t a l a d m i s s i o n s ( R H A ) , f o r c a r d i a c h o s p i t a l a d m i s s i o n s ( C H A ) , a g g r a v a t e d a s t h m a s y m p t o m s ( A S D ) , r e s t r i c t e d a c t i v i t y d a y s ( R A D ) , a c u t e l o w e r r e s p i r a t o r y s y m p t o m s ( L R S ) a n d c h r o n i c b r o n c h i t i s c a s e s ( C B ) . 8 3 A s i n t h e m o r t a l i t y r e s p o n s e e q u a t i o n s , t h e p r o p o r t i o n o f t h e s e n s i t i v e p o p u l a t i o n i s u s e d , w h e r e a p p r o p r i a t e , t o a d j u s t t h e e q u a t i o n s . A s b e f o r e , t h e E P A m a d e u s e o f a r a n g e o f r e s p o n s e e q u a t i o n s . T h e r e s p o n s e e q u a t i o n s f o r e a c h e f f e c t a n d t h e i r w e i g h t s a r e g i v e n i n t h e t a b l e 3 - 7 b e l o w . E a c h c a t e g o r y i n t h e t a b l e h a s a l o w e s t i m a t e ( L ) , a c e n t r a l e s t i m a t e ( C ) a n d , a n d h i g h e n d ( H ) e s t i m a t e f o r t h e c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e e q u a t i o n . T h e E P A d e v e l o p s t h e c e n t r a l e s t i m a t e a s f o l l o w s : “ T h e c e n t r a l e s t i m a t e i s t y p i c a l l y s e l e c t e d f r o m t h e m i d d l e r a n g e r e p o r t e d i n t h e s t u d y , o r a g r o u p o f s t u d i e s , t h a t h a s b e e n s e l e c t e d a s p r o v i d i n g t h e m o s t r e l i a b l e r e s u l t s f o r t h a t h e a l t h e f f e c t b a s e d o n t h e s t u d y s e l e c t i o n c r i t e r i a . ” 8 4 T h e l o w a n d h i g h e s t i m a t e s “ a r e n o t i n t e n d e d t o r e fl e c t a b s o l u t e u p p e r a n d l o w e r b o u n d s , b u t r a t h e r t h e y a r e r a n g e s o f e s t i m a t e s t h a t a r e r e a s o n a b l y l i k e l y t o b e c o r r e c t , g i v e n a v a i l a b l e e p i d e m i o l o g y a n d e c o n o m i c s s t u d y r e s u l t s . ” 8 5 I n t h e p r o b a b i l i t y w e i g h t c o l u m n i s t h e w e i g h t e a c h c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e e s t i m a t e i s g i v e n i n e s t i m a t i n g t h e m o s t p r o b a b l e e f f e c t o f c h a n g e s i n s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s . A n y v a r i a n c e i n h o w t h e c o e f fi c i e n t s a r e a p p l i e d t o t h e p o p u l a t i o n o f a g i v e n a r e a i s n o t e d i n t h e n o t e c o l u m n o f t h e t a b l e . 8 3 T h e c h r o n i c b r o n c h i t i s e q u a t i o n i s f o r e s t i m a t i n g t h e e f f e c t o f s u l f a t e s o n t h e n u m b e r o f p e o p l e w h o a c q u i r e t h e d i s e a s e i n a g i v e n p o p u l a t i o n i n a g i v e n y e a r . 3 “ E P A , H u m fl H e a m h B e n e fi t s F r o m S u l fi t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 2 - 7 . 1 9 3 T a b l e 3 - 7 S e l e c t e d C o e f fi c i e n t s f o r H u m a n H e a l t h E f f e c t s A s s o c i a t e d w i t h S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n s C h a n g e s S o u r c e : E P A , 1 9 9 5 H e a l t h E f f e c t C a t e g o r y S e l e c t e d C o n c e n t r a t i o n - P r o b a b i l i t y R e s p o n s e F u n c t i o n N o t e s W e i g h t s A n n u a l m o r t a l i t y r i s k f o r 1 u g / m J i n L 0 . 0 0 0 0 0 8 2 5 a n n u a l a v e r a g e s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s L - C 0 . 0 0 0 0 2 4 2 5 H - C 0 . 0 0 0 0 5 6 2 5 H 0 . 0 0 0 1 1 2 2 5 C h r o n i c b r o n c h i t i s ( C B ) a n n u a l r i s k p e r L 0 . 0 0 0 0 5 1 2 5 u g / m 3 c h a n g e i n a n n u a l a v e r a g e s u l f a t e C 0 . 0 0 0 1 1 1 5 0 C o n c e n t r a t i o n s H 0 . 0 0 0 2 1 2 5 R e s p i r a t o r y h o s p i t a l a d m i s s i o n s ( R H A ) L 0 . 0 0 0 0 1 3 2 5 a n n u a l r i s k f a c t o r s p e r 1 u g . m 3 c h a n g e i n C 0 . 0 0 0 0 1 6 5 0 a n n u a l a v e r a g e s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s H 0 . 0 0 0 0 1 8 2 5 C a r d i a c h o s p i t a l a d m i s s i o n s ( C H A ) a n n u a l L 0 . 0 0 0 0 1 2 5 r i s k p e r 1 u g / m 3 c h a n g e i n C 0 . 0 0 0 0 1 3 5 0 a n n u a l s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s H 0 . 0 0 0 0 1 7 2 5 A s t h m a s y m p t o m d a y ( A S D ) a n n u a l r i s k L 0 . 0 1 5 5 1 2 3 3 f a c t o r s a 1 u g . m 3 c h a n g e i n a n n u a l C 0 . 0 3 1 4 9 2 3 4 A v e r a g e s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s H 0 . 0 4 6 5 3 2 3 3 R e s t r i c t e d a c t i v i t y d a y ( R A D ) a n n u a l r i s k L 0 . 0 4 7 3 3 3 f a c t o r s g i v e n a 1 u g / m 3 c h a n g e i n a n n u a l C 0 . 0 9 3 3 3 4 A v e r a g e s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s H 0 . 1 4 6 3 3 3 D a y w i t h l o w e r r e s p i r a t o r y s y m p t o m ( L R S ) L 0 . 0 6 6 3 2 5 a n n u a l r i s k f a c t o r s p e r 1 u g . m 3 c h a n g e i n C 0 . 1 6 4 3 5 0 A v e r a g e s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s H 0 . 2 3 3 2 5 N o t e s : 1 . F o r p o p u l a t i o n s 2 5 y e a r s a n d o l d e r . 3 . A d j u s t m e n t f o r p r o p o r t i o n o f p o p u l a t i o n w i t h a s t h m a ( 4 . 7 % ) a l r e a d y f a c t o r e d i n . 3 . F o r p o p u l a t i o n a g e d 1 8 a n d o l d e r . A s t h e r e m a y b e s o m e o v e r l a p b e t w e e n t h e “ b r o a d c a t e g o r i e s o f a c u t e m o r b i d i t y h e a l t h e f f e c t s , s u c h a s r e s t r i c t e d a c t i v i t y d a y s o r d a y s w i t h r e s p i r a t o r y s y m p t o m s , m a y i n c l u d e d a y s o n w h i c h e f f e c t s m e a s u r e d i n a n t h e r f u n c t i o n o c c u r ” t h e E P A m a k e s u s e o f s o m e a d j u s t m e n t s t o t h e r e s p o n s e e q u a t i o n s . 8 6 T h e E P A t a k e s a d d i t i o n a l s t e p s t o c o m p e n s a t e f o r t h e f a c t t h a t t h e p o p u l a t i o n o f p e o p l e m o s t p r o n e t o e a c h o f t h e e f f e c t s 8 5 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 m A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 2 . 8 6 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n _ t § , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 2 , C h a p t e r 4 . 1 9 4 d i f f e r s w i t h t h e e f f e c t i n q u e s t i o n . 8 7 T h a t i s , s o m e h e a l t h e f f e c t s o f s u l f a t e s a r e a c o n c e r n t o t h e p o p u l a t i o n a s a w h o l e , w h i l e o t h e r s o n l y a f f e c t a d u l t s . T h i s l a s t a d j u s t m e n t i s m a d e u s i n g t h e a s s u m p t i o n t h a t 8 3 p e r c e n t o f t h e U S . p o p u l a t i o n i s 1 8 a n d o l d e r . T h i s p a p e r m a k e s u s e o f t h e s a m e a d j u s t m e n t s a n d a s s u m p t i o n s u s e d b y t h e E P A i n i t s d a m a g e f u n c t i o n f o r m a t i o n . T h u s , f o r t h e p m p o s e s o f t h e s t u d y , a l l r e s p i r a t o r y h o s p i t a l a d m i s s i o n s ( R H A ) c a s e s l a s t a n a v e r a g e o f 6 . 8 d a y s . 8 8 A n d a l l c a r d i a c h o s p i t a l a d m i s s i o n s ( C H A ) l a s t a n a v e r a g e o f 6 . 9 d a y s ” , 9 0 T h e a d j u s t m e n t t o t h e m o r b i d i t y e q u a t i o n s i s m a d e p r i o r t o e s t i m a t i n g t h e e c o n o m i c c o s t s o f t h e e f f e c t s . T h e E P A ’ s a d j u s t m e n t e q u a t i o n s a r e a s f o l l o w s : N e t R A D s = t o t a l R A D S - ( 0 . 8 3 x 6 . 8 x R H A s ) — ( 0 . 8 3 x 6 . 9 x C H A S ) — ( 0 . 8 3 x A S D s ) N e t L S R s = L R S s — ( 0 . 2 8 x t o t a l R A D s ) ‘ 7 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l fi t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 2 . 8 8 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a m A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 4 - 3 4 . “ 9 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 4 - 2 8 . 1 9 5 5 . A p p l i c a t i o n t o t h e e m i s s i o n m o d e l r e s u l t s T h e E P A t h e n a p p l i e s i t s p r o j e c t e d e m i s s i o n s r e s u l t s f r o m t h e R A D M m o d e l o n t o a p o p u l a t i o n d e n s i t y m a p b a s e d o n c e n s u s d a t a . T h e a v e r a g e p o p u l a t i o n d e n s i t y f o r e a c h 8 0 b y 8 0 k m s q u a r e i s d r a w n f r o m t h e d e n s i t y o f t h e r e l e v a n t r e g i o n o r s t a t e . I n t h i s p a p e r , t h e n e t c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e e q u a t i o n s a r e s i m i l a r l y a p p l i e d t o a n e s t i m a t e d p o p u l a t i o n d e n s i t y m e a s u r e i n t h e e m i s s i o n d e p o s i t i o n g r i d m a p s g e n e r a t e d b y t h e e m i s s i o n m o d e l f r o m t h e s e c t i o n a b o v e . E a c h 1 5 0 b y 1 5 0 r e c e p t o r s q u a r e h a s a n e s t i m a t e d p o p u l a t i o n p e r s q u a r e k i l o m e t e r f r o m U S . c e n s u s f o r 1 9 9 6 w h i c h , m u l t i p l i e d b y t h e n u m b e r o f s q u a r e k m i n a t h e r e c e p t o r s q u a r e , i s u s e d a s t h e p o p u l a t i o n n u m b e r i n e a c h a r e a s c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e e q u a t i o n s . 9 1 T h i s a l o n g w i t h t h e e m i s s i o n c o n c e n t r a t i o n r e s u l t s f r o m t h e e m i s s i o n m o d e l g i v e t h e t o t a l a p p l i c a b l e i n c i d e n c e s o f e a c h m o r t a l i t y a n d m o r b i d i t y e f f e c t f r o m t h e E P A s t u d y . T h i s p r o c e d u r e a s s u m e s , a s t h e E P A d o e s , t h a t t h e r e i s n o s a f e l e v e l o f s u l f a t e e x p o s u r e a n d t h a t t h e r e l a t i o n s h i p s a r e l i n e a r o v e r t h e i r e n t i r e r a n g e . T h u s t h e n u m b e r o f c a s e s f r o m e a c h e f f e c t r e p r e s e n t s t h e t o t a l n u m b e r o f u t i l i t y s p e c i fi c s u l f u r d e p e n d e n t c a s e s i n a g i v e n a r e a f o r a g i v e n y e a r g i v e n t h e e m i s s i o n d e p o s i t i o n c o n c e n t r a t i o n s a n d e l i g i b l e p o p u l a t i o n i n t h a t r e c e p t o r a r e a . 9 ° T h e l e n g t h o f s t a y o r d u r a t i o n o f e v e r y e f f e c t i s i m p o r t a n t i n d e t e r m i n i n g t h e c o s t o f e a c h e f f e c t . 9 ‘ T h e a v e r a g e p o p u l a t i o n d e n s i t y o f t h e r e l e v a n t s t a t e i s u s e d f o r e a c h g r i d . W h e r e t h e g r i d e n c o m p a s s e s a c i t y , a w e i g h t e d a v e r a g e b e t w e e n t h e c i t y ’ s a v e r a g e d e n s i t y a n d t h e s t a t e ’ s i s u s e d . W h e r e t h e g r i d o v e r l a p s t w o o r m o r e s t a t e s , a w e i g h t e d a v e r a g e o f e a c h 1 9 6 6 . T h e H u m a n H e a l t h C o s t s o f S u l f u r D e p o s i t i o n T h e e c o n o m i c a n d s o c i a l c o s t s o f s u l f u r d i o x i d e a r e m e a s u r e d u s i n g e s t i m a t e s o f m e d i c a l c o s t s , w o r k l o s s , i n c r e a s e d c o s t s f o r c h o r e s a n d c a r e - g i v i n g , a n d m e a s u r e s o f i n d u c e d r e s t r i c t i o n s , r e d u c e d e n j o y m e n t o f r e c r e a t i o n a c t i v i t i e s , d i s c o m f o r t , i n c o n v e n i e n c e , a n x i e t y , a n d i n c o n v e n i e n c e . T h e c o s t o f i l l n e s s ( C O I ) e s t i m a t e s u s e d b y t h e E P A i n c l u d e s b o t h t h e m e d i c a l c o s t s a n d t h e w o r k l o s s c a u s e d b y e m i s s i o n s . T h e y d o n o t , h o w e v e r , " r e fl e c t t h e t o t a l w e l f a r e i m p a c t o f a d v e r s e h e a l t h e f f e c t . ” 9 2 “ T h e f u l l c o s t s o f a n a d v e r s e h e a l t h e f f e c t i n c l u d e fi n a n c i a l l o s s e s s u c h a s m e d i c a l e x p e n s e s a n d l o s t i n c o m e , p l u s l e s s t a n g i b l e c o s t s s u c h a s p a i n a n d d i s c o m f o r t , r e s t r i c t i o n s o n n o n - w o r k a c t i v i t i e s a n d i n c o n v e n i e n c e t o o t h e r s . ” 9 3 T o c a p t u r e t h e f u l l e c o n o m i c c o s t s o f e m i s s i o n e f f e c t s t h e E P A m a k e s u s e o f w i l l i n g n e s s t o p a y m e a s u r e s ( W T P ) . T h e W T P s t u d i e s u s e d b y t h e E P A e s t i m a t e w h a t i n d i v i d u a l s w o u l d b e w i n g t o p a y t o f o r s m a l l c h a n g e s i n t h e r i s k s o f d e a t h . 9 4 s t a t e s d e n s i t y i s u s e d . T h e r e l a t i v e a r e a t a k e n b y e a c h s t a t e i n t h e r e l e v a n t g r i d i s u s e d t o w e i g h t t h e c a l c u l a t i o n s . T h e p o p u l a t i o n m a p i s l i s t e d i n A p p e n d i x H . 9 2 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 2 . 9 3 E P A , H u m a n l fi i l t h B e n e fi t s F r o m S u m R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a a A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 2 . 9 4 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m t m , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 2 . 1 9 7 7 . M o n e t a r y V a l u a t i o n E s t i m a t e s f o r P r e m a t u r e M o r t a l i t y R i s k s T h e E P A m a k e s u s e o f s e v e r a l s t u d i e s t o g e n e r a t e a r a n g e o f W T P e s t i m a t e s . 9 5 U s i n g t h e r e c o m m e n d e d r a n g e s o f V S L ( m o r b i d i t y ) e s t i m a t e s , t h e E P A g e n e r a t e a r a n g e o f W T P f o r a v o i d e d m o r t a l i t y e s t i m a t e s , m o d i fi e d b y a g e . T h i s r a n g e i s g i v e n i n T a b l e 3 - 8 . T a b l e 3 - 8 : S u m m a r y o f S e l e c t e d M o n e t a r y V a l u e s f o r M o r t a l i t y E f f e c t s ‘ i ' 6 P o p u l a t i o n G r o u p V S L E s t i m a t e ( 1 9 9 4 d o l l a r s ) L o w C e n t r a l H i g h > 6 5 $ 1 . 9 m i l l i o n $ 3 . 4 m i l l i o n $ 6 . 8 m i l l i o n y e a r s < 6 5 $ 2 . 5 m i l l i o n $ 4 . 5 m i l l i o n $ 9 . 0 m i l l i o n e a r s A g e W e i g h t e d $ 2 . 0 m i l l i o n $ 3 . 5 m i l l i o n $ 7 . 1 m i l l i o n A v e r a fi S e l e c t e d 3 3 % 5 0 % 1 7 % P r o b a b i l i t y W e L g h t s 9 5 A . F i s h e r , L . G . C h e s t n u t , a n d D . M . V i o l e t t e , “ T h e V a l u e o f R e d u c i n g R i s k s o f D e a t h : A N o t e O n N e w E v i d e n c e , ” 1 o u m i a l o f P o l i c y A a a l y s i s a n d M a n a g e m e n t 8 ( 1 ) : 8 8 - 1 0 0 , 1 9 8 9 ; T . R . M i l l e r , “ W i l l i n g n e s s t o P a y C o m e s o f A g e : W i l l t h e S y s t e m S u r v i v e ? , ” N o r t h w e s t e r n U n i v e r s i t y L a w R e v i e w 8 3 , 1 9 8 9 , 8 7 6 - 9 0 7 ; M . L . C r o p p e r a n d A M . F r e e m a n I H , “ E n v i r o n m e n t a l H e a l t h E f f e c t s , ” , l i A e a s u r i n g t h e D e m a n d f o r E n v i r o n m e n t a l m a l i t y , ” J . B . B r a d e n a n d C D . K o l s t a d , N o r t h - H o l l a n d , N e w Y o r k , 1 9 9 1 ; W . I ( . V i s c u s i , “ F a t a l T r a d e o f f s : P u b l i c a n d P r i v a t e R e s p o n s i b i l i t i e s f o r R i s k , ” O x f o r d U n i v e r s i t y P r e s s , N e w Y o r k , 1 9 9 2 . 1 9 8 8 . M o n e t a r y v a l u a t i o n e s t i m a t e s f o r m o r b i d i t y W h e r e p o s s i b l e , t h e E P A m a d e u s e o f W T P e s t i m a t e s f o r t h e n o n - f a t a l h e a l t h e f f e c t s o f s u l f a t e s i d e n t i fi e d e a r l i e r . W h e n t h e s e e s t i m a t e s w e r e n o t a v a i l a b l e , m o d i fi e d C o s t o f I l l n e s s ( C O I ) e s t i m a t e s w e r e u s e d i n s t e a d . T h e s e m o d i fi e d w e r e a d j u s t e d t o r e fl e c t W T P e s t i m a t e s . 9 7 T h e r e a s o n b e i n g t h a t t h e C O I e s t i m a t e s o n l y c a p t u r e m e d i c a l c o s t s a n d l o s t p r o d u c t i v i t y . I n t h e b a s e C O I e s t i m a t e s , t h e a v e r a g e d a i l y w a g e w a s u s e d a s a m e a s u r e o f l o s t p r o d u c t i v i t y d u e t o i l l n e s s . T h e n u m b e r o f d a y s l o s t i n c l u d e s t i m e “ s p e n t i n h o s p i t a l s , o n c e d a y f o r e a c h e m e r g e n c y r o o m v i s i t , a n d d a y s s p e n t i n b e d b e c a u s e o f i l l n e s s . ” 9 8 F o r t h e e s t i m a t e o f t h e a v e r a g e d a i l y w a g e , t h e E P A m a d e u s e o f t h e 1 9 9 4 m e d i a n d a i l y w a g e f o r f u l l - t i m e s a l a r i e d w o r k e r s i n t h e U n i t e d S t a t e s . 9 9 T h i s w a s d e t e r m i n e d t o b e a r o u n d $ 9 3 a d a y . 1 0 0 T h i s w a g e w a s a s s u m e d t o b e “ t h e a v e r a g e o p p o r t u n i t y c o s t o f t i m e f o r e m p l o y e d a n d n o t - e m p l o y e d i n d i v i d u a l s , o n t h e p r e s u m p t i o n t h a t t h o s e w h o a r e n o t e m p l o y e d v a l u e t h e i r l e i s u r e o r h o u s e h o l d s e r v i c e s a t a l e v e l e q u a l t o t h e w a g e t h e y f o r g o i n c h o o s i n g n o t 9 9 1 0 1 t o p u r s u e p a i d e m p l o y m e n t . W h i l e t h i s m a y o v e r s t a t e t h e e a r n i n g p o t e n t i a l o f t h e u n e m p l o y e d , T h e E P A w a s o f t h e o p i n i o n t h a t t h e r e a r e o f f s e t t i n g f a c t o r s . S i n c e t h i s 9 6 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a a A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 1 6 . 9 7 F o r t h e m e t h o d o l o g y s e e H u m a n H e a l t h B e n e fi t s f r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s . E P A , N o v 1 0 , 1 9 9 5 , C h a p t e r 5 . 9 8 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s . O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 1 7 . 9 9 E P A , H u m a a H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n a U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s . O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 1 8 . ‘ 0 0 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 Q L e a n A i r A c t A m e n d m e n t s . O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 1 6 . . 1 0 ' E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l a a a A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 1 8 . 1 9 9 m e a s u r e “ d o e s n o t r e fl e c t a n y p r o d u c t i v i t y l o s s e s b e y o n d t h e a v e r a g e w o r k — d a y h o u r s , ( a n d a s s u m i n g t h a t n o t - e m p l o y e d i n d i v i d u a l w h o p e r f o r m h o u s e h o l d , c h i l d - c a r e , a n d c o m m u n i t y s e r v i c e s b e y o n d t h e u s u a l w o r k d a y h o u r s ) , i t w a s f e l t t h a t t h e b i a s w a s r e d u c e d . ‘ 0 2 T h e s u m m a r y o f s e l e c t e d m o n e t a r y v a l u e s i s p r o v i d e d i n t h e t a b l e 3 - 9 b e l o w . N o t e a g a i n , t h a t e a c h v a l u e e s t i m a t i o n h a s a l o w ( L ) , a c e n t r a l ( C ) , a n d a h i g h ( H ) v a l u e w i t h s e l e c t e d p r o b a b i l i t y w e i g h t s . A l l v a l u e s a r e i n 1 9 9 4 d o l l a r s . T a b l e 3 - 9 : S u m m a r y o f S e l e c t e d M o n e t a r y V a l u e s f o r M o r b i d i t y E f f e c t s " t r l I I I H I E s t i m a t e p e r i n c i d e n t ( 1 9 9 4 ) i T y p e o f M o r b i d i t y E f f e c t L o w C e n t r a l H i g h P r i m a r y S o u r c e E s t i m a t e ” A d u l t C h r o n i c $ 1 4 0 , 0 0 0 $ 2 4 0 , 0 0 0 $ 3 8 0 , 0 0 0 V i s c u s i e t a l . ( 1 9 9 1 ) W T P B r o n c h i t i s K r u p n i c k a n d C r o p p e r ( 1 9 9 2 ) 1 R e s p i r a t o r y H o s p i t a l $ 7 , 0 0 0 $ 1 4 , 0 0 0 $ 2 1 , 0 0 0 G r a v e s ( 1 9 9 4 ) A d j u s t e d A d m i s s i o n F c o r C a r d i a c H o s p i t a l $ 7 , 0 0 0 $ 1 4 , 0 0 0 $ 2 1 , 0 0 0 G r a v e s ( 1 9 9 4 ) A d j u s t e d A d m i s s i o n ] I C O I R e s t r i c t e d A c t i v i t y $ 3 0 $ 6 0 $ 9 0 L o e h m a n e t a l . ( 1 9 7 9 ) M P 8 D a y I A d j . C O I A s t h m a S y m p t o m $ 1 3 $ 3 6 $ 5 8 R o w e a n d C h e s t n u t W T P D a y L ( 1 9 8 6 ) 1 L o w e r R e s p i r a t o r y $ 6 $ 1 1 $ 1 7 L o e h m a n e t a l . ( 1 9 7 9 ) W T P S y m p t o m D a y T o l l e y e t a l . ( 1 9 8 6 ) S e l e c t e d p r o b a b i l i t y 3 3 % 3 4 % 3 3 % W e i g h t s f o r a l l e f f e c t s 1 0 2 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 1 8 . ” ’ 3 E P A , H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l a m A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 , p a g e 5 - 2 4 . 1 0 4 W T P = C o n t i g e n t v a l u a t i o n W T P e s t i m a t e . A d j u s t e d C O I = C O I x 2 t o a p p r o x i m a t e W T P . 2 0 0 9 . N o n - h e a l t h r e l a t e d d a m a g e e q u a t i o n s T h e r e i s e v i d e n c e t h a t s u l f u r e m i s s i o n s , a n d i t s v a r i o u s p r o d u c t s , h a v e a d e t r i m e n t a l e c o n o m i c e f f e c t s b e s i d e s t h o s e d i r e c t l y r e l a t e d t o h u m a n h e a l t h . H o w e v e r , t h e a c t u a l r e l a t i o n s h i p s a s f a r a s c o n c e n t r a t i o n e f f e c t e q u a t i o n s h a v e y e t t o b e d e t e r m i n e d . T h e N A P A P r e p o r t o f 1 9 9 0 l i s t a n u m b e r o f e f f e c t s o f a c i d i c d e p o s i t i o n a n d s u l f u r e m i s s i o n s o n c r o p s , f o r e s t s , l a k e s , s t r e a m s , v i s i b i l i t y , a n d w i l d l i f e . B u t a s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s u l f u r e m i s s i o n s a n d e f f e c t s h a v e y e t t o b e m o d e l e d w i t h i n a n y l e v e l o f r e a s o n a b l e c o n fi d e n c e 1 0 5 , t h e E P A a n d t h e N A P A P r e p o r t s h a v e n o t e s t i m a t e d t h e p o t e n t i a l e c o n o m i c e f f e c t s o f n o n - h e a l t h r e l a t e d i m p a c t s . F o r t h e s e r e a s o n s t h e i s s u e o f n o n - h e a l t h r e l a t e d e f f e c t s a n d t h e i s s u e o f i n d i r e c t h e a l t h e f f e c t s a r e i g n o r e d i n t h i s p a p e r . A n y a t t e m p t s t o e s t i m a t e t h e s e c o s t s w o u l d b e b a s e d s o l e l y o n c o n j e c t u r e . T h e r e i s , h o w e v e r , m o r e c o n fi d e n c e i n t h e r e s p o n s e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n h e a l t h a n d s u l f a t e s — a s n o t e d a b o v e . C . A p p l i c a t i o n o f t h e E P A C o n c e n t r a t i o n E f f e c t E q u a t i o n s a n d E c o n o m i c I m p a c t p e r C a s e E s t i m a t e s T h e c o m p l e t e s e t o f E P A c o n c e n t r a t i o n e f f e c t e q u a t i o n s a n d c o s t s e s t i m a t e s i s a p p l i e d t o t h e r e s u l t s o f t h e e m i s s i o n d e p o s i t i o n m o d e l d e v e l o p e d e a r l i e r i n t h i s p a p e r . T h e m o d e l c a l c u l a t e s t h e a n n u a l s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n l e v e l s f o r e v e r y 1 5 0 k m b y 1 5 0 k m r e c e p t o r o n t h e m o d e l ’ s g r i d . E a c h g r i d , d e p e n d i n g o n t h e r e g i o n i t r e p r e s e n t s , i s a s s i g n e d a t o t a l p o p u l a t i o n d e p e n d i n g o n t h e p o p u l a t i o n d e n s i t y p r o v i d e d b y t h e 1 9 9 6 c e n s u s . F r o m t h e s e t w o p i e c e s o f i n f o r m a t i o n t h e t o t a l e c o n o m i c i m p a c t o f t h e s u l f u r ’ s h e a l t h e f f e c t s o n t h a t r e c e p t o r a r e e s t i m a t e d u s i n g t h e E P A ’ s C o n c e n t r a t i o n E f f e c t 2 0 1 E q u a t i o n s a n d E c o n o m i c I m p a c t p e r C a s e E s t i m a t e s . T h e t o t a l c o s t s o f e m i s s i o n f r o m t h e fi r l l y e s t i m a t e d e m i s s i o n m o d e l a r e t h e n s u m m e d f o r b o t h t h e m a r k e t a n d t h e c a p . N o t e a g a i n t h a t t h e e s t i m a t i o n r e s u l t s a r e g i v e n i n A p p e n d i x H . T h e s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n m a p s t h a t f o r m t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l o f e m i s s i o n c o n c e n t r a t i o n s f o r t h e p h a s e I I s i m u l a t i o n a r e g i v e n i n A p p e n d i x I . T h e r a n g e o f e m i s s i o n c o n c e n t r a t i o n s w h i c h m a k e u p t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l o f e m i s s i o n a r e r u n t h r o u g h t h e E P A ’ s r a n g e o f e q u a t i o n s f o r C o n c e n t r a t i o n E f f e c t s a n d e c o n o m i c i m p a c t s . I n t h e t a b l e b e l o w , t h e L o w e s t e f f e c t L o w e s t c o s t ( L O W ) e s t i m a t e i s g e n e r a t e d b y u s i n g t h e l o w e s t c o e f fi c i e n t s i n t e r m s o f b o t h e f f e c t a n d c o s t s f r o m t h e E P A ’ s n u m b e r s . 1 0 6 T h e L o w c o e f fi c i e n t s w e r e d e s i g n e d b y t h e E P A t o p r e d i c t t h e l o w e r 2 0 ' 1 1 p e r c e n t i l e o f h e a l t h c o s t s f r o m s u l f a t e e m i s s i o n s . T h e F u l l y W e i g h t e d ( F u l l W e i g h t ) e s t i m a t e m a k e s u s e o f a l l o f t h e e q u a t i o n s w i t h t h e i r E P A a s s i g n e d w e i g h t s , t o a c h i e v e t h e m i d - r a n g e e s t i m a t e . T h i s r a n g e o f e q u a t i o n s — w i t h a s s i g n e d w e i g h t s — i s u s e d b y t h e E P A t o e s t i m a t e t h e m i d d l e o f i t s e s t i m a t e d 6 0 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l o f t h e b e n e fi t s o f T i t l e I V . 1 0 7 T h e H i g h e s t E f f e c t a n d H i g h e s t C o s t ( H i g h ) e s t i m a t e u s e s t h e h i g h e s t e f f e c t a n d c o s t c o e f fi c i e n t s . I n t h e E P A ’ s e s t i m a t e s t h e s e c o e f fi c i e n t s a r e u s e d t o d e t e r m i n e t h e “ ’ 5 N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i a n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 1 , p a g e 1 6 8 . ‘ 0 6 I n o t h e r w o r d s , t h e L O W e s t i m a t e f o r e a c h c o n c e n t r a t i o n m a p p r o v i d e s t h e l o w e s t e s t i m a t e d e x t e r n a l c o s t a s s o c i a t e d w i t h s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s . T h i s e s t i m a t e u s e s t h e l o w e s t e s t i m a t e o f e f f e c t i n t e r m s o f w h o i s i m p a c t e d b y t h e d a m a g e a n d t h e l o w e s t e s t i m a t e i n t e r m s o f a c t u a l d a m a g e t o t h e a f f e c t e d p o p u l a t i o n . ‘ 0 7 T h e E P A d i d n o t u s e a m a r k e t i n m a k i n g i t e s t i m a t e s . I n s t e a d t h e e q u a t i o n s w e r e u s e d t o e s t i m a t e t h e b e n e fi t s o f r e d u c i n g e m i s s i o n s a t e a c h p l a n t a c c o r d i n g t o t i t l e I V ( a s i n t h e c a p m o d e l d e v e l o p e d h e r e ) a n d c o m p a r e d t h e h e a l t h e f f e c t s o b t a i n e d a g a i n s t t h e p r o j e c t e d e m i s s i o n s t h a t w o u l d o c c u r i n t h e a b s e n c e o f T i t l e I V . T h e E P A f o u n d t h e m i d - r a n g e e s t i m a t e t o b e a r o u n d $ 4 0 b i l l i o n i n s a v i n g s a y e a r . 2 0 2 1 0 8 8 0 t h p e r c e n t i l e o f c o s t s . T h a t i s , t h e r e i s a p r o j e c t e d 8 0 % p r o b a b i l i t y t h a t t h e e c o n o m i c h e a l t h a f f e c t s o f s u l f a t e s w i l l a t o r b e l o w t h e H i g h c o s t e s t i m a t e . X I I I . T h e R e s u l t s A . N e t E x t e r n a l C o s t E f f e c t o f P h a s e 1 1 M a r k e t R e l a t i v e t o P h a s e I I a s a C a p T h e f o l l o w i n g t a b l e p r e s e n t t h e r e s u l t s o f t h e a p p l y i n g t h e r e s u l t s o f t h e e s t i m a t e d e m i s s i o n / s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n m o d e l t o t h e E P A ’ s e x t e r n a l d a m a g e f t m c t i o n f o r s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s . T h e r e s u l t s o f t h e m o d e l a n d e s t i m a t i o n p r o c e d u r e a r e n o t u n e x p e c t e d g i v e n t h e p r e d i c t e d m o v e m e n t o f n e t a l l o w a n c e t r a d e s a n d u n d e r l y i n g a s s u m p t i o n s r e g a r d i n g w e a t h e r p a t t e r n s a n d s u l f a t e d e p o s i t i o n r a t e s i n N o r t h A m e r i c a . T h e m o d e l d e m o n s t r a t e s t h a t , g i v e n F G D i s t h e p r i m a r y l o n g - t e r m p h a s e I I c o m p l i a n c e o p t i o n , t h e n e t m o v e m e n t o f a l l o w a n c e s w i l l c a u s e a n i n c r e a s e i n e x t e r n a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s r e l a t i v e t o a s i t u a t i o n w h e r e T i t l e I V e m i s s i o n g o a l s w e r e a p p l i e d a s a c a p o n e m i s s i o n s . T h i s r e s u l t i s c o n s i s t e n t o v e r t h e e n t i r e 9 5 % c o n fi d e n c e r a n g e o f t h e s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n r e s u l t s p r o v i d e d b y t h e e m i s s i o n m o d e l f o r e v e r y s e t o f E P A e x t e r n a l c o s t e s t i m a t i o n e q u a t i o n s . T a b l e 3 - 1 0 p r e s e n t s t h e c e n t r a l r e s u l t s f r o m t h e m i d - r a n g e c o n c e n t r a t i o n ( t h e c e n t e r r a n g e e s t i m a t e o f t h e c o n c e n t r a t i o n m o d e l ) m a p a p p l i e d t o t h e E P A ’ s c o n c e n t r a t i o n e f f e c t e q u a t i o n s . T h e r e s u l t s o f t h e u p p e r a n d l o w e r c o n c e n t r a t i o n s a r e g i v e n i n A p p e n d i x I . I n a l l c a s e s t h e n e t t r a d e s o f t h e a l l o w a n c e m a r k e t c a u s e a s u b s t a n t i a l n e t i n c r e a s e i n e x t e r n a l c o s t s r e l a t i v e t o e x t e r n a l c o s t s w h e r e p h a s e I I e m i s s i o n s g o a l s ( i n d i c a t e d b y t o t a l a n n u a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s ) a r e a p p l i e d a s a c a p . ‘ 0 8 T h a t i s t o s a y , t h e E P A e s t i m a t e s t h a t 8 0 % o f t h e e c o n o m i c c o s t s f r o m s u l f a t e 2 0 3 T a b l e 3 - 1 0 : C e n t r a l E s t i m a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l ( m i d - r a n g e o f 9 5 % c o n f i d e n c e i n t e r v a l ) D a m a g e F u n c t i o n E s t i m a t e s f o r S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s a t G r o u n d L e v e l U s i n g E P A ' s H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V O f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s R e p o r t , N o v 1 0 , 1 9 9 5 T o t a l T o t a l T o t a l P A E x t e r n a l E x t e r n a l E x t e r n a l q u a t i o n s C o s t C o s t C o s t s e d E s t i m a t e E s t i m a t e E s t i m a t e M K T C A P D i f f e r e n c e $ m i l l i o n s ) ( $ m i l l i o n s ) ( $ m i 1 1 i o n s ) O W $ 4 0 , 9 9 3 $ 3 8 , 9 6 5 $ 2 , 0 2 7 1 F u 1 1 W e i g h t $ 3 7 1 , 3 8 7 $ 3 5 3 , 0 1 9 $ 1 8 , 3 6 8 [ H I G H $ 1 , 5 2 8 , 1 8 4 $ 1 , 4 5 2 , 6 0 5 $ 7 5 , 5 7 9 I n a l l c a s e s , t h e e f f e c t o f u s i n g t h e m a r k e t i n s t e a d o f t h e c a p c a u s e s a n i n c r e a s e i n e x t e r n a l c o s t s d u e t o s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s . T h e s e i n c r e a s e s i n c o s t s a r e s i g n i fi c a n t - - r a n g i n g f r o m a r o u n d $ 2 b i l l i o n t o a r o u n d $ 7 5 . 5 b i l l i o n i n a n n u a l c o s t s . A s c a n b e s e e n i n t h e t a b l e , t h e c a u s e f o r t h e r a n g e i n v a l u e s f o r c o s t e s t i m a t e s i s t h e w i d e r a n g e o f c o e f f i c i e n t s u s e d b y t h e E P A i n s e t t i n g u p s i t s c o n c e n t r a t i o n e f f e c t e q u a t i o n s . T h e w i d e r a n g e o f e f f e c t s a t t h e 6 0 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l u s e d b y t h e E P A i n s e t t i n g u p t h e c o n c e n t r a t i o n e f f e c t n u m b e r s i s s o m e i n d i c a t i o n o f t h e u n c e r t a i n t y i n v o l v e d i n m e a s u r i n g t h e h e a l t h a n d m o r t a l i t y e f f e c t s o f p o l l u t a n t s . T h e s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n r e s u l t s t h e m s e l v e s a r e , h o w e v e r , q u i t e t i g h t o v e r t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l d u e t o t h e h i g h l e v e l o f c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e e s t i m a t e d e m i s s i o n d e p o s i t i o n m o d e l a n d a c t u a l h i s t o r i c e m i s s i o n p a t t e r n s . ' 0 9 e m i s s i o n a r e b e l o w t h e a m o u n t e s t i m a t e d b y t h e H H c o e f fi c i e n t s . ‘ 0 9 A s n o t e d e a r l i e r i n t h i s c h a p t e r , A p p e n d i x H p r e s e n t s t h e c o r r e l a t i o n r e s u l t s m o d e l ’ s p a r a m e t e r s e t t i n g s . A p p e n d i x I s h o w s t h e r e s u l t s f r o m t h e u p p e r a n d l o w e r b o u n d e m i s s i o n d e p o s i t i o n e s t i m a t e s . 2 0 4 A s n o t e d t h e n e t e f f e c t s o f t h e s i m u l a t e d p h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t a r e n o t a s u r p r i s e g i v e n t h e m o d e l ’ s e s t i m a t e s o f n e t a l l o w a n c e s a l e s i n t h e v a r i o u s r e g i o n s i n t h e s e c t i o n s a b o v e . T h e n e t p a t t e r n , r e g a r d l e s s o f i n t e r e s t r a t e o r e l a s t i c i t y a s s u m p t i o n , s h o w s t h a t , o n a v e r a g e , t h e N E , M A , a n d S A r e g i o n s a l o n g t h e e a s t e r n h a l f o f t h e U n i t e d S t a t e s a r e p o t e n t i a l s u p p l i e r s o f a l l o w a n c e s i n a P h a s e H m a r k e t . A s s u g g e s t e d i n C h a p t e r 1 , s u c h a m a r k e t i n d u c e d m o v e m e n t o f a l l o w a n c e s i s e x p e c t e d t o c a u s e t h e e x t e r n a l c o s t s o f a p o l l u t i o n t o i n c r e a s e , r e l a t i v e t o t h e r e s u l t s o f a c a p w i t h a s i m i l a r e m i s s i o n g o a l . W h i l e t h e e f f e c t s o f t h e m a r k e t o n t o t a l e x t e r n a l c o s t s a r e c l e a r a n d c o n s i s t e n t , i t s t i l l r e m a i n s t o b e s e e n i f t h e t o t a l n e t c o s t e f f e c t o f t h e m a r k e t u n d e r P h a s e I I i s n e g a t i v e . W h e t h e r o r t h e t r a d e s m a d e p o s s i b l e b y t h e m a r k e t c a u s e a n e t l o s s i s d e p e n d e n t o n h o w b i g t h e n e g a t i v e i m p a c t o f t h e t r a d e s a r e r e l a t i v e t o t h e c o s t s a v i n g s a f f o r d e d b y t h e m a r k e t r e l a t i v e t o t h e c a p , w h i c h w i l l b e e x a m i n e d i n t h e n e x t s e c t i o n . B . N e t E f f e c t o f T r a d e s o n T o t a l C o s t s o f t h e M a r k e t R e l a t i v e t o t h e C a p I n o r d e r t o m e a s u r e t h e n e t w e l f a r e e f f e c t o f t h e m a r k e t v e r s u s t h e c a p , i t i s n e c e s s a r y t o c o m p a r e t h e n e t d i f f e r e n c e i n s o c i a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h b o t h t h e c a p a n d t h e m a r k e t . A s o u t l i n e d i n c h a p t e r 1 , w h e r e t h e r e a r e l o c a t i o n a l l y d e p e n d e n t e x t e r n a l c o s t s , t h e r e i s t h e p o s s i b i l i t y t h a t a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s c a n c a u s e a n e t l o s s i n w e l f a r e r e l a t i v e t o a c a p w i t h t h e s a m e t o t a l e m i s s i o n g o a l . W h i l e a f u n c t i o n i n g m a r k e t f o r a l l o w a n c e s w i l l l o w e r t h e c o s t s o f a b a t e m e n t , i t m a y a c t u a l l y c a u s e a w e l f a r e l o s s . T h i s l o s s w o u l d o c c u r i f t h e a l l o w a n c e t r a d e s w e r e s u c h t h a t t h e e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s i n c r e a s e d m o r e t h a n t h e m a r k e t s a v e d i n a b a t e m e n t c o s t s o v e r a n e q u i v a l e n t c a p . 1 1 0 T h e “ 0 E q u i v a l e n t i n t e r m s o f t h e t o t a l e m i s s i o n g o a l u n d e r P h a s e H o f T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 . 2 0 5 c o s t s a v i n g s o f u s i n g a m a r k e t o v e r t h e c a p a r e p o t e n t i a l l y v e r y l a r g e , a s d i s c u s s e d e a r l i e r i n t h i s c h a p t e r . B a s e d o n E P A E s t i m a t e s , a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s c a n v a r y a n y w h e r e f r o m $ 3 6 0 m i l l i o n t o $ 1 . 6 b i l l i o n a y e a r . T h e c e n t r a l e s t i m a t e o f t h i s m o d e l r a n g e s f r o m $ 9 3 6 m i l l i o n t o $ 1 . 1 6 b i l l i o n i n a n n u a l s a v i n g s f r o m u s i n g t h e m a r k e t i n s t e a d o f t h e c a p t o r e a c h T i t l e I V p h a s e I I e m i s s i o n g o a l s . T h e r a n g e o f c o s t s a v i n g s i n s u m m a r i z e d a g a i n i n t a b l e 3 - 1 1 b e l o w . T a b l e 3 - 1 1 ' S i m u l a t i o n C o s t S a v i n g s o f t h e A l l o w a n c e M a r k e t f o r V a r i o u s C o s t s o f C a p i t a l C o s t o f e = . 0 3 C a p i t a l ( m i l l i o n s ) 0 . 1 6 $ 1 , 6 0 0 0 . 1 2 $ 1 , 1 4 4 0 . 1 1 $ 1 , 0 3 0 0 . 1 $ 9 1 7 0 . 0 5 $ 3 5 0 W h i l e t h e p r e d i c t e d a n n u a l a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s a r e s u b s t a n t i a l , t h e p o t e n t i a l e c o n o m i c l o s s e s f r o m c h a n g e s i n e x t e r n a l c o s t s a r e s u b s t a n t i a l a s w e l l . T h e s e l o s s e s w e r e o u t l i n e d i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n f o r t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l f o r s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s a n d t h e E P A ’ s 6 0 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l o n e x t e r n a l c o s t s . T h e f o l l o w i n g t a b l e ( 3 - 1 2 ) t a b u l a t e s t h e n e t c o s t e f f e c t o f t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s v e r s u s t h e e q u i v a l e n t c a p , 1 1 1 w h e r e t h e n e t e f f e c t i s d e fi n e d a s t h e a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s o f t h e m a r k e t p l u s t h e n e t e x t e r n a l e f f e c t o f a s w i t c h f r o m a c a p t o t h e m a r k e t . T h e p r e d i c t e d d i r e c t i o n o f n e t t r a d e s a n d t h e e a s t - w e s t t r a n s m i s s i o n o f e m i s s i o n h a s a n n e g a t i v e i m p a c t o n t h e p r o j e c t e d c o s t s a v i n g b e n e fi t s o f t h e T i t l e I V m a r k e t . E v e n i n t h e b e s t c a s e s c e n a r i o , t h e r e s u l t s s h o w s a s e r i o u s r e d u c t i o n i n t h e n e t c o s t s a v i n g s o f t h e m a r k e t o v e r t h e c a p — s o m u c h s o t h a t t h e 2 0 6 n e t e f f e c t o f t h e m a r k e t i s a n a n n u a l l o s s o f $ 4 2 7 m i l l i o n . I n t h e w o r s t c a s e , t h e u s e o f a m a r k e t c a u s e s a d r a m a t i c n e t l o s s f r o m u s i n g t h e m a r k e t d u e t o e x t e r n a l c o s t s o f t r a d e s h e a v i l y o u t w e i g h i n g t h e c o s t s a v i n g s b e n e fi t s o f s a m e — w i t h n e t l o s s e s r e a c h i n g 7 3 . 9 b i l l i o n a y e a r . T a b l e 3 - 1 2 C o s t S a v i n g s D u e t o T r a d e s N e t o f C e n t r a l E m i s s i o n E s t i m a t e ' s N e t E x t e r n a l C o s t s C o s t E P A ' s O f E x t e r n a l e = . 0 3 C a p i t a l C o s t ( m i l l i o n s ) 0 . 1 6 1 - I I G H ( $ 7 3 , 9 7 9 ) F u l l W e i g h t ( $ 1 6 , 7 6 8 ) L O W ( $ 4 2 7 ) 0 . 1 1 H I G H ( $ 7 4 , 5 4 9 ) F u l l W e i g h t ( $ 1 7 , 3 3 8 ) L O W ( $ 9 9 7 ) 0 . 0 I G H ( $ 7 5 , 2 2 9 ) u l l W e i g h t ( $ 1 8 , 0 1 8 ) O W ( $ 1 , 6 7 7 ) T h e c e n t r a l e s t i m a t e o f n e t c o s t s o f t h e m a r k e t i n T a b l e ( 3 - 1 2 ) i s g i v e n b y t h e c o s t o f c a p i t a l s e t t i n g o f . 1 1 . A t t h i s s e t t i n g , t h e E P A ’ s 6 0 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l f o r e x t e r n a l c o s t s e s t i m a t e a n a n n u a l n e t l o s s o f $ 9 9 7 m i l l i o n t o $ 7 4 . 5 b i l l i o n . T h e f u l l y w e i g h t e d e x t e r n a l c o s t e s t i m a t e 1 1 2 ( d e n o t e d b y t h e F u l l W e i g h t r o w ) i n d i c a t e s a n e t l o s s f r o m u s i n g t h e m a r k e t a v e r a g i n g $ 1 7 b i l l i o n i n a n n u a l l o s s e s . T h e r e f o r e , e v e n i n t h e b e s t c a s e s c e n a r i o ( l e a s t e f f e c t c a u s e d b y s u l f a t e s a n d t h e g r e a t e s t c o s t s a v i n g s p r e d i c t e d i n t h e m o d e l ) , t h e u s e o f a m a r k e t t o a c h i e v e T i t l e I V ’ s p h a s e I I e m i s s i o n g o a l s a r e v e r y l i k e l y t o c a u s e a n e t l o s s r e l a t i v e t o u s i n g a c a p . T h e r e s u l t s o f t h e m o d e l d o i n d i c a t e t h a t t h e e f f e c t o f T i t l e I V w i l l t e n d t o w a r d s b e i n g a b s o l u t e l y n e g a t i v e r e l a t i v e t o a c a p w i t h t h e s a m e e m i s s i o n g o a l . E v e n i n t h e b e s t 1 ” A g a i n , t h e c a p a n d t h e m a r k e t a r e e q u i v a l e n t i n e m i s s i o n g o a l s . “ 2 A s n o t e d e a r l i e r i n t h i s c h a p t e r , t h e E P A ’ s f u l l w e i g h t e q u a t i o n s r e p r e s e n t t h e c e n t r a l b e s t e s t i m a t e o f t h e c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s e f u n c t i o n s . 2 0 7 c a s e s c e n a r i o , t h e m o d e l i n d i c a t e s t h a t t h e r e i s a s i g n i fi c a n t p o t e n t i a l f o r t h e T i t l e I V m a r k e t t o c a u s e s i g n i fi c a n t n e t w e l f a r e l o s s . T h e m o d e l s h o w s t h a t t h e r e m a y b e s o m e n e e d t o b e c o n c e r n e d a b o u t t h e d i r e c t i o n s o f a l l o w a n c e t r a d e s u n d e r T i t l e I V . A t e v e r y p a r a m e t e r s e t t i n g u s e d i n t h e m o d e l , a s i g n i fi c a n t p o r t i o n o f t h e p r e d i c t e d e x t e r n a l l o s s e s d u e t o t r a d e e x c e e d s t h e c o s t s s a v i n g s p r e d i c t e d b y t h e m o d e l . T h e t a b l e a b o v e i s a n i l l u s t r a t i o n o f t h i s f a c t . I n a d d i t i o n , t h e u p p e r e n d l o s s e s d u e t o t r a d e a r e m u c h l a r g e r t h a n t h e p o t e n t i a l g a i n s o f c o s t s a v i n g s p r e d i c t e d b y t h e m o d e l . T h e b e s t c a s e s c e n a r i o ( a s s u m i n g t h e h i g h e s t c o s t s a v i n g s a n d t h e l o w e r 6 0 % b o u n d l o s s e s t i m a t e ) h a s n e t l o s s o f $ 4 2 7 m i l l i o n a y e a r . T h e w o r s t c a s e s c e n a r i o ( a s s u m i n g t h e l o w e s t c o s t s a v i n g s f r o m t r a d e a n d t h e h i g h e s t 6 0 % b o u n d l o s s e s t i m a t e ) h a s a n e t w e l f a r e l o s s o f $ 7 5 b i l l i o n a y e a r . X I V . C o n c l u s i o n T h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y u n d e r s c o r e t h e p o t e n t i a l p r o b l e m s w i t h u s i n g a m a r k e t f o r e m i s s i o n a l l o w a n c e s w h e r e e x t e r n a l c o s t s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t . A s o u t l i n e d i n c h a p t e r 1 , t h e c o s t s a v i n g s w h i c h a t t r a c t t h e p o l i c y m a k e r t o t h e u s e o f a m a r k e t m a y b e o v e r w h e l m e d b y i n c r e a s e s i n e x t e r n a l c o s t s c a u s e d b y t h e a l l o w a n c e s t r a d e s . T h i s i s t h e p o t e n t i a l c a s e w i t h t h e T i t l e I V m a r k e t . T h e m o d e l i n d i c a t e s a s t r o n g p o s s i b i l i t y , b a s e d o n t h e E P A ’ s e s t i m a t e s o f a b a t e m e n t a n d e x t e r n a l c o s t s , t h a t t h e u s e o f a m a r k e t — r a t h e r t h a n a c a p — w i l l c a u s e a l o s s o f n e t w e l f a r e . T h i s i s n o t t o s a y t h a t m a r k e t s f o r e m i s s i o n r i g h t s a r e n o t u s e f u l t o o l s i n e f f e c t i v e l y a n d e f fi c i e n t l y c o m b a t i n g p o l l u t i o n . N o r d o e s i t s a y t h a t T i t l e I V w i l l d e fi n i t e l y c a u s e a n e t w e l f a r e l o s s . T h e r e i s t h e p o s s i b i l i t y t h a t t h e n e t e f f e c t w i l l b e a w a s h — w i t h l i t t l e a c t u a l c h a n g e i n n e t w e l f a r e . H o w e v e r , t h e p o t e n t i a l 2 0 8 l o s s e s a r e v e r y s u b s t a n t i a l . I f t h e d i r e c t i o n o f n e t t r a d e s p r o v e s t o r e d u c e e x t e r n a l c o s t s u n d e r t i t l e I V , t h e m a r k e t w i l l p r o v e t o h a v e a v e r y p o s i t i v e e f f e c t o n n e t w e l f a r e r e l a t i v e t o a c a p . 1 ‘ 3 N o t o n l y w o u l d t h e m a r k e t r e d u c e d t h e c o s t s o f a b a t e m e n t , a s i t d o e s i n t h e s c e n a r i o s i n v e s t i g a t e d h e r e , b u t i t w o u l d h a v e r e s u l t e d i n a n e t w e l f a r e g a i n i n t e r m s o f r e d u c e d e x t e r n a l c o s t s a s w e l l H o w e v e r , i t i s c l e a r t h a t c a u t i o n i s r e q u i r e d i n s e t t i n g u p s u c h m a r k e t s w h e r e t h e p o l l u t a n t s i n q u e s t i o n h a v e l o c a l i z e d o r l o c a t i o n d e p e n d e n t — a s o p p o s e d t o a m b i e n t — e f f e c t s . W h e r e e f f e c t s a r e d e p e n d e n t o n l o c a t i o n o f s o u r c e s , i t s h o u l d p r o v e b e n e fi c i a l t o r e d u c e t h e s i z e o f t h e m a r k e t a r e a , t o e l i m i n a t e l a r g e s h i f t s i n e m i s s i o n l o c a t i o n s — a t l e a s t u n t i l t h e l i k e l y d i r e c t i o n o f t r a d e s c a n d e t e r m i n e d . I f , f o r e x a m p l e , I l l i n o i s a n d I n d i a n a w e r e d e fi n e d a s a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s , a n d n o t r a d e s c o u l d o c c u r o u t s i d e o f t h i s a r e a , t h e e m i s s i o n s c o m i n g f r o m t h e t w o s t a t e s w o u l d b e r e d u c e d t o t h e l e v e l s e t b y t h e c a p . Y e t s o m e a b a t e m e n t c o s t s s a v i n g s w o u l d b e g a i n e d f r o m t r a d e s w i t h i n t h e t w o - s t a t e m a r k e t . A n d b y l i m i t i n g t h e m a r k e t , p o l i c y m a k e r s w o u l d b e a s s u r e d t h a t s t a t e s t o t h e e a s t o f I n d i a n a a n d I l l i n o i s w o u l d b e n o w o r s e o f f u n d e r t h e m a r k e t t h a n t h e y a r e u n d e r t h e c a p . 1 1 4 A n o t h e r o p t i o n w o u l d b e t o l i m i t t h e d i r e c t i o n o f t r a d e s . I f a l l o w a n c e s c o u l d 1 1 5 o n l y b e s o l d t o t h e e a s t o f a c o n t r o l l i n g s o u r c e , a n y t r a d e w o u l d m a k e t h e m a r k e t a s a w h o l e a t l e a s t a s w e l l o f f a s t h e s i t u a t i o n b e f o r e t h e t r a d e . “ 3 T h i s i s o u t l i n e d i n c h a p t e r 1 . ” 4 O f c o u r s e , i f I n d i a n a p r o v e d t o b e t h e n e t s e l l e r , a n d I l l i n o i s , t h e n e t b u y e r i n s u c h a m a r k e t , t h e r e c o u l d b e s o m e l o s s i n t h e r e d u c e d m a r k e t f r o m t h e t r a d e . T h e n e t e f f e c t o n t h e r e s t o f t h e e a s t e r n U n i t e d S t a t e s w o u l d , h o w e v e r , b e r e d u c e d r e l a t i v e t o a l a r g e r m a r k e t w h e r e b o t h I n d i a n a a n d I l l i n o i s a r e n e t b u y e r s o f a l l o w a n c e s . ” 5 A l l o w i n g o n l y e a s t e r l y s a l e s m o v e s a l l o w a n c e s d o w n w i n d o f t h e o r i g i n a l s o u r c e s . T h e f u r t h e r e a s t t h e a l l o w a n c e s w h e n u s e d , t h e l e s s e m i s s i o n s m a k e l a n d f a l l ( a s s u m i n g e a s t e r l y w i n d s ) . 2 0 9 I n a d d i t i o n , s o m e p o l l u t a n t s a r e b e t t e r s u i t e d f o r u s e i n l a r g e m a r k e t s . T h e l e s s l o c a t i o n - d e p e n d e n t t h e e x t e r n a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h a p o l l u t a n t a r e , t h e m o r e s u i t a b l e t h e y w o u l d b e f o r a m a r k e t f o r e m i s s i o n a l l o w a n c e s a s a m e a n s o f a c h i e v i n g e m i s s i o n g o a l s . G r e e n h o u s e g a s e s a n d C F C a r e a g o o d e x a m p l e o f e m i s s i o n s w i t h o u t l o c a l i z e d e f f e c t s . P r e s u m a b l y b o t h o f t h e s e a g e n t s e f f e c t s a r e b a s e d o n t h e a m b i e n t l e v e l s i n t h e a t m o s p h e r e . T h u s , t h u s t h e l o c a t i o n o f r e d u c t i o n s i s n o t a s i m p o r t a n t a s t h e l e v e l o f r e d u c t i o n s o n a w o r l d - w i d e s c a l e . U n d e r s u c h a s i t u a t i o n , t h e p o t e n t i a l b e n e fi t s o f u s i n g m a r k e t f o r e m i s s i o n s t o a c h i e v e a n e m i s s i o n g o a l a r e v e r y l a r g e i n t e r m s o f a b a t e m e n t c o s t s s a v i n g s a n d t h e p o t e n t i a l l o s s i n c h a n g e s i n e x t e r n a l c o s t s e i t h e r n e g l i g i b l e o r n o n - e x i s t e n t . A g a i n , t h e m o r e l o c a l i z e d t h e e f f e c t , t h e m o r e t h e m a r k e t n e e d s t o b e s c r u t i n i z e d f o r w e l f a r e e f f e c t s . N i t r o u s O x i d e e m i s s i o n s a r e a n e x a m p l e o f a p o l l u t a n t w i t h a v e r y l o c a l i z e d e f f e c t . N i t r o u s o x i d e e m i s s i o n s a r e n o t o n l y a p r e c u r s o r o f a c i d r a i n , b u t a l s o a m a j o r c o m p o n e n t o f o z o n e p o l l u t i o n a t g r o u n d l e v e l . 1 1 6 A s s u c h , o z o n e i s n o t a g o o d c a n d i d a t e f o r r e g i o n a l e m i s s i o n a l l o w a n c e m a r k e t s . L o c a l m a r k e t s m a y w o r k , b u t a n y t h i n g l a r g e r i n s c o p e r i s k s t h e w e l f a r e l o s s e s s e e n i n t h i s s t u d y w i t h r e g a r d s t o T i t l e I V . T h e u s e o f m a r k e t s f o r e m i s s i o n a l l o w a n c e s i s a p o t e n t i a l l y p o w e r f u l p o l i c y t o o l f o r a c h i e v i n g e m i s s i o n g o a l s . B u t a s w i t h a n y p o l i c y t o o l , t h e d e c i s i o n o f w h e n a n d h o w t o u s e i t d e t e r m i n e s i t s e f f e c t i v e n e s s i n a c h i e v i n g t h e g o a l s o f a p o l i c y . I f t h e g o a l i s t o r e d u c e t h e e x t e r n a l c o s t s o f a p o l l u t a n t i n a m o r e c o s t - e f f e c t i v e m a n n e r t h a n a c a p , t h e m a r k e t w i l l p r o v e u s e f u l w h e r e t h e e f f e c t o f t h e p o l l u t a n t i s b a s e d o n a m b i e n t , r a t h e r t h a n ” 6 O z o n e a t g r o u n d l e v e l i s a p o l l u t a n t . O z o n e i s a v e r y r e a c t i v e g a s w i t h e f f e c t s t h a t h a v e b e e n c o m p a r e d t o M u s t a r d G a s a s f a r a s e f f e c t s o n l u n g t i s s u e . T h e c o n v e r s i o n o f n i t r o u s o x i d e s a n d o t h e r v o l a t i l e o r g a n i c c o m p o u n d s i n t o o z o n e t e n d s t o b e a v e r y l o c a l i z e d p h e n o m e n a d o w n w i n d o f e m i s s i o n s o u r c e s . 2 1 0 l o c a l i z e d e f f e c t s . I n c a s e s w h e r e e x t e r n a l c o s t s a r e b a s e d o n t h e l o c a t i o n o f s o u r c e s , c a r e m u s t b e u s e d i n d e fi n i n g a n d m a n a g i n g t h e m a r k e t t o i n s u r e t h a t t h e g o a l o f i m p r o v i n g w e l f a r e i s n o t l o s t . 2 1 1 C H A P T E R 4 T H E P O T E N T I A L W E L F A R E E F F E C T O F U S I N G R E G I O N A L , R A T H E R T H A N A N A T I O N A L , A L L O W A N C E M A R K E T F O R T I T L E I V I N T H E C O N T E X T O F L O C A T I O N - S O U R C E D E P E N D E N T D A M A G E F U N C T I O N S F O R 8 0 2 E M I S S I O N S I . I n t r o d u c t i o n T h e f o c u s o f c h a p t e r 4 i s t h e e x a m i n a t i o n o f t h e p o s s i b i l i t y t h a t a s e t o f r e g i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t s c o u l d b e u s e d t o i m p r o v e t h e n e t c o s t e f f e c t o f t h e n a t i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t a s s e t u p u n d e r p h a s e I I o f t h e c l e a n a i r a c t o f 1 9 9 0 . T h e t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h i s p o s s i b i l i t y i s s e e n i n t h e g e n e r a l t h e o r y d i s c u s s i o n t h a t o c c u r s i n c h a p t e r 1 . B r e a k i n g a l a r g e r m a r k e t u p i n t o s m a l l e r m a r k e t s b a s e d o n r e l a t i v e e x t e r n a l c o s t s c a n r e d u c e t h e s i z e o f t h e e x t e r n a l i t y e f f e c t o f a l l o w a n c e r e l o c a t i o n s i n a m a r k e t . T h i s w o u l d b e d o n e t o r e d u c e t h e d i s p a r i t y i n m a r g i n a l e x t e r n a l c o s t s a m o n g t h e p a r t i c i p a n t s i n a g i v e n a l l o w a n c e m a r k e t . T h e r e f o r e a n y t r a d e i n a g i v e n m a r k e t w o u l d h a v e m i n i m a l i m p a c t o n t o t a l e x t e r n a l c o s t s . O f c o u r s e , r e d u c e d t r a d e o p p o r t u n i t i e s w o u l d a l s o t e n d t o r e d u c e t h e a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s o f a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i f a b a t e m e n t c o s t s a r e a l s o s o m e w h a t d e p e n d e n t o n l o c a t i o n , s o t h e r e a r e t r a d e o f f s t h a t n e e d t o b e m e a s u r e d . T h i s p a p e r w i l l e x a m i n e t h e p o t e n t i a l a b a t e m e n t a n d e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f u s i n g m o r e r e g i o n - s p e c i fi c b i n d i n g a l l o w a n c e s m a r k e t s a s a p o t e n t i a l fi x t o t h e w e l f a r e l o s s e s e s t i m a t e d b y t h e s i m u l a t i o n i n c h a p t e r 3 . I t i s e x p e c t e d t h a t a n u m b e r o f s m a l l e r g e o g r a p h i c a l l y c o m p a c t r e g i o n a l m a r k e t s w i l l i m p r o v e t h e n e t r e s u l t s o f t h e T i t l e I V 2 1 2 e m i s s i o n t a r g e t r e l a t i v e t o t h e r e s u l t s o f t h e s i m u l a t e d n a t i o n a l m a r k e t s y s t e m o f c h a p t e r 3 . I I . M e t h o d o l o g y a n d O u t l i n e o f t h e B o d y o f C h a p t e r 4 P a r t V o u t l i n e s t h e n a t i o n a l a n d t h e p r o p o s e d r e g i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t s t o b e f a c e d b y t h e e a c h u t i l i t y b o i l e r i n t h e s i m u l a t i o n m o d e l d e s c r i b e d i n c h a p t e r 3 . A s i n c h a p t e r 3 , t h e u n i t s p a r t i c i p a t e i n t w o m a r k e t s — a n a l l o w a n c e m a r k e t a n d a n o u t p u t m a r k e t . H o w e v e r , e a c h e c o n o m i c a g e n t w i l l b e r e s t r i c t e d , b y l o c a t i o n o f t h e a g e n t , i n p o t e n t i a l a l l o w a n c e t r a d i n g p a r t n e r s . P a r t V I p r e s e n t s t h e r e s u l t s f r o m e a c h b i n d i n g P h a s e H r e g i o n a l m a r k e t s i m u l a t i o n u s i n g t h e m o d e l a n d r e a l w o r l d d a t a d e s c r i b e d i n s e c t i o n V o f C h a p t e r 3 . T h e m o d e l ’ s s e t o f c a l c u l a t e d e q u i l i b r i u m p r i c e s f o r a n u m b e r o f d e m a n d e l a s t i c i t y a n d i n t e r e s t r a t e s e t t i n g s a r e p r e s e n t e d , a l o n g w i t h t h e a f t e r m a r k e t - t r a d e s a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s . I n a d d i t i o n , t h e c o m p l i a n c e c o s t s a v i n g s a l l o w e d w i t h t r a d e s f o r e a c h r e g i o n a l m a r k e t a r e a l s o p r e s e n t e d . T h e s e r e s u l t s a r e c o m p a r e d t o t h e n a t i o n a l m a r k e t s i m u l a t i o n r e s u l t s f r o m c h a p t e r 3 i n t e r m s o f m a r k e t p r i c e s a n d r e - a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s . P a r t V I I a p p l i e s t h e e m i s s i o n r e s u l t s t o t h e e m i s s i o n d e p o s i t i o n m o d e l a n d E P A s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n e q u a t i o n s d e fi n e d i n c h a p t e r 3 . P a r t V I I p r e s e n t s e s t i m a t e s o f t h e t o t a l e x t e r n a l c o s t s f o u n d u n d e r t h e r e g i o n a l m a r k e t a n d c o m p a r e s t h e m t o t h e r e s u l t s f r o m t h e n a t i o n a l m a r k e t o u t l i n e d i n c h a p t e r 3 . P a r t V I I t h e n p r e s e n t s t h e p o t e n t i a l n e t c o s t e s t i m a t e s o f t h e r e g i o n a l m a r k e t s f o r p h a s e H a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t r e s u l t s p r e s e n t e d i n c h a p t e r 3 . T h e n e t c o s t o f t h e r e g i o n a l l y d e fi n e d p h a s e I I 2 1 3 m a r k e t s r e l a t i v e t o p h a s e I I a s a c a p i s p r e s e n t e d f o r a r a n g e o f a s s u m p t i o n s r e g a r d i n g t h e e m i s s i o n a n d e c o n o m i c m o d e l . P a r t V H 1 p r e s e n t s t h e s u m m a r y o f t h e p a p e r a n d t h e p o l i c y i m p l i c a t i o n s o f u s i n g r e g i o n a l m a r k e t s r a t h e r t h a n a n a t i o n a l m a r k e t f o r e m i s s i o n a l l o w a n c e s w h e r e e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s a r e d e p e n d e n t o n t h e r e l a t i v e l o c a t i o n o f t h e s o u r c e s o f e m i s s i o n s . [ 1 ] . D e fi n i n g t h e N a t i o n a l a n d R e g i o n a l M a r k e t s A . T h e N a t i o n a l M a r k e t T h e n a t i o n a l m a r k e t i s d e fi n e d b y a l l t h e t i t l e I V a f f e c t e d b o i l e r s , a s i d e n t i fi e d b y t h e E P A . A l l p o t e n t i a l t r a d e s f r o m a l l p l a n t s a n d t h e i r b o i l e r s a r e a l l o w e d w i t h i n t h e l o w e r 4 8 s t a t e s . T h i s i s t h e m a r k e t d e fi n e d a n d u s e d i n t h e s i m u l a t i o n d e s c r i b e d i n c h a p t e r 3 o f t h i s p a p e r . B . T h e R e g i o n a l M a r k e t s T h e p u r p o s e o f c h a p t e r 3 i s t o s t u d y t h e p o t e n t i a l n e t w e l f a r e e f f e c t o f a n u m b e r o f r e g i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t s r a t h e r t h a n a n a t i o n a l m a r k e t u n d e r t i t l e I V . T o t h i s e n d , a n u m b e r o f r e g i o n a l m a r k e t s a r e s e t u p t o c o m p a r e w i t h t h e n a t i o n a l m a r k e t d e s c r i b e d a b o v e . E a c h p r o p o s e d r e g i o n a l m a r k e t i s d e fi n e d r o u g h l y b y g r o u p i n g s t a t e s b y g e o g r a p h i c p r o x i m i t y a n d a s s o c i a t i o n w i t h t h e s p e c i fi c g e o g r a p h i c r e g i o n s d e s c r i b e d i n c h a p t e r 3 . 1 A s s u c h , t h e r e g i o n a l m a r k e t s a r e s e t u p a r b i t r a r i l y w i t h t h e i n t e n t o f r e d u c i n g t h e n e g a t i v e i m p a c t o f e m i s s i o n s o u r c e r e l o c a t i o n t h r o u g h a l l o w a n c e t r a d e s — a s l T h e g e o g r a p h i c r e g i o n s u s e d i n C h a p t e r 3 , a n d a s t h e b a s e s f o r r e g i o n a l m a r k e t s i n t h i s c h a p t e r , a r e t h o s e u s e d b y t h e E P A . 2 1 4 d e m o n s t r a t e d i n c h a p t e r 3 . T h e s e a r e n o t t h e o n l y p o s s i b l e m a r k e t d e s i g n a t i o n s , n o r d o e s t h i s p a p e r p r o p o s e t h a t t h e m a r k e t s d e fi n e d h e r e a r e t h e b e s t . H o w e v e r , i t i s e x p e c t e d t h a t t h e g r o u p i n g s w i l l i m p r o v e t h e n e t c o s t o f t h e m a r k e t r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t a s s e t u p u n d e r t i t l e I V . T h e s o u r c e o f t h i s i m p r o v e m e n t i n n e t c o s t s i s e x p e c t e d t o c o m e f r o m r e d u c e d e x t e r n a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h t r a d e s r e l a t i v e t o p o t e n t i a l t r a d e s i n t h e n a t i o n a l m a r k e t s e t u p b y t i t l e I V . C o s t s a v i n g s f r o m u s i n g t h e m a r k e t r a t h e r t h a n a c a p a r e e x p e c t e d t o d e c r e a s e , b u t n o t b y e n o u g h t o o f f s e t t h e b e n e fi t s g a i n e d i n e x t e r n a l c o s t r e d u c t i o n s . T h e N o r t h A t l a n t i c M a r k e t ( N A M ) i s d e fi n e d a s t h e s t a t e s w h i c h m a k e u p t h e N o r t h E a s t ( N E ) a n d M i d - A t l a n t i c ( M A ) r e g i o n s u s e d i n c h a p t e r 3 : M a i n e , N e w H a m p s h i r e , V e r m o n t , M a s s a c h u s e t t s , R h o d e I s l a n d , C o n n e c t i c u t , N e w Y o r k , N e w J e r s e y , a n d P e n n s y l v a n i a . T h e s e n o r t h a n d e a s t e r n m o s t s t a t e s t h a t a r e i n c l u d e d i n N A M r e p r e s e n t s w e r e i d e n t i fi e d a s p o t e n t i a l s u p p l i e r s o f a l l o w a n c e s i n c h a p t e r 3 i n t h e n a t i o n a l a l l o w a n c e s m a r k e t s i m u l a t i o n . 2 G r o u p i n g t h e s e s t a t e s i n t o a s i n g l e m a r k e t i s e x p e c t e d t o r e d u c e t h e n e g a t i v e i m p a c t o f a l l o w a n c e t r a d e s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e r e g i o n s t o t h e w e s t a n d s o u t h o f t h e N o r t h A t l a n t i c M a r k e t w e r e i d e n t i fi e d a s p o t e n t i a l n e t b u y e r s o f a l l o w a n c e s i n a n a t i o n a l m a r k e t ? E q u i l i b r i u m a l l o w a n c e p r i c e s a r e e x p e c t e d t o b e l o w e r i n t h i s r e g i o n t h a n t h e a v e r a g e d u e t o t h e l o w e r t h a n a v e r a g e F G D c o s t s p r e d i c t e d i n t h i s a r e a . T h e S o u t h A t l a n t i c M a r k e t ( S A M ) i s d e fi n e d a s t h e s t a t e s w h i c h m a k e u p t h e S o u t h A t l a n t i c ( S A ) r e g i o n f r o m c h a p t e r 3 : D e l a w a r e , M a r y l a n d , D C , V i r g i n i a , W e s t 2 T h e s e s t a t e s w e r e p o t e n t i a l s u p p l i e r s o f a l l o w a n c e s i n a n a t i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t b e c a u s e t h e e s t i m a t e d r e l a t i v e a b a t e m e n t c o s t s i n t h e s e s t a t e s w a s l o w e r t h a n t h e a v e r a g e o f t h e n a t i o n a s a w h o l e . 2 1 5 V i r g i n i a , N o r t h C a r o l i n a , S o u t h C a r o l i n a , G e o r g i a , a n d F l o r i d a . T h e S o u t h A t l a n t i c M a r k e t i s t h e s o u t h e a s t e r n m o s t m a r k e t a n d a n o t h e r p o t e n t i a l n e t s u p p l i e r o f a l l o w a n c e s i n a n a t i o n a l m a r k e t , a s i n d i c a t e d i n c h a p t e r 3 . A s i n t h e N o r t h A t l a n t i c M a r k e t ( N A M ) , t h e r e s t r i c t i o n o f a l l o w a n c e t r a d e s t o w i t h i n t h e m a r k e t i s e x p e c t e d t o i m p r o v e n e t e x t e r n a l c o s t s r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t r e s u l t s b y r e d u c i n g n e t a l l o w a n c e t r a d e s t o t h e w e s t o f t h e S A r e g i o n . A s i n N A M , e q u i l i b r i u m a l l o w a n c e p r i c e s a r e e x p e c t e d t o b e l o w e r i n t h i s r e g i o n t h a n t h e a v e r a g e d u e t o t h e l o w e r t h a n a v e r a g e F G D c o s t s p r e d i c t e d i n t h i s a r e a . T h e C e n t r a l M a r k e t ( C M ) i s d e fi n e d b y t h e s t a t e s i n t h e E a s t e r n N o r t h C e n t r a l ( E N C ) a n d P o c o h o n o s S o u t h C e n t r a l ( P S C ) r e g i o n s fi ' o m C h a p t e r 3 : O h i o , I n d i a n a , I l l i n o i s , M i c h i g a n , W i s c o n s i n , K e n t u c k y , T e n n e s s e e , A l a b a m a , a n d M i s s i s s i p p i . T h i s r e g i o n s i t s j u s t w e s t o f t h e r e g i o n d e fi n e d a s N A M a n d a l o n g t h e n o r t h e r n p o r t i o n o f S A M . T h e E N C r e g i o n w a s a p o t e n t i a l s u p p l i e r o f a l l o w a n c e s , t h o u g h a r e l a t i v e l y s m a l l s o u r c e g i v e n t h e v o l u m e o f a l l o w a n c e s a s s i g n e d t o t h e r e g i o n , i n t h e n a t i o n a l m a r k e t p r e d i c t e d b y c h a p t e r 3 . T h e P S C r e g i o n w a s i d e n t i fi e d a s a r e l a t i v e l y s m a l l n e t b u y e r o f a l l o w a n c e s i n c h a p t e r 3 . C o m b i n i n g t h e s e t w o r e g i o n s i n t o a s i n g l e m a r k e t i s e x p e c t e d t o h a v e a s m a l l i m p a c t o n t o t a l n e t c o s t s r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t p r e d i c t i o n . W h i l e t h e v o l u m e o f a l l o w a n c e s a s s i g n e d t o t h e s e r e g i o n s i s s u b s t a n t i a l , t h e n e t t r a d i n g a c t i v i t y p r e d i c t e d i n t h e E N C a n d P S C r e g i o n i n d i c a t e s o n l y a s m a l l n e t e x t e r n a l c o s t e f f e c t s f r o m t h e r e g r o u p i n g . A v e r a g e a b a t e m e n t c o s t s i n t h i s m a r k e t , a n d t h u s t h e e x p e c t e d e q u i l i b r i u m a l l o w a n c e p r i c e i n t h e m a r k e t , s h o u l d b e a r o u n d t h e a v e r a g e g e n e r a t e d b y t h i s r e g i o n a l m a r k e t s y s t e m . 3 A s n o t e d i n c h a p t e r 3 , p r e v a l e n t w e a t h e r p a t t e r n s a r e a s s u m e d t o m o v e e m i s s i o n s i n a n o r t h e a s t e r l y d i r e c t i o n f r o m p o i n t s o u r c e s . 2 1 6 T h e W e s t C e n t r a l M a r k e t ( W S M ) i s d e fi n e d b y t h e W e s t N o r t h C e n t r a l ( W N C ) a n d W e s t S o u t h C e n t r a l ( W S C ) r e g i o n s d e fi n e d i n c h a p t e r 3 : M i n n e s o t a , I o w a , M i s s o u r i , N o r t h D a k o t a , S o u t h D a k o t a , N e b r a s k a , K a n s a s , A r k a n s a s , L o u i s i a n a , O k l a h o m a , a n d T e x a s . T h i s m a r k e t i s m a d e u p o f a s t r i p o f s t a t e s t o t h e w e s t o f C M a n d S A M . I t i s a l a r g e m a r k e t , g e o g r a p h i c a l l y — t h o u g h n o t t h e l a r g e s t i n a s s i g n e d a l l o w a n c e v o l u m e . W S M i s m a d e u p o f t w o r e g i o n s i d e n t i fi e d a s p o t e n t i a l b u y e r s o f a l l o w a n c e s . T h i s i s b e c a u s e t h e s t a t e s i n t h e s e r e g i o n s a r e l o w - s u l f u r s t a t e s . T h i s m e a n s t h a t F G D t e c h n o l o g y w i l l b e l e s s e f fi c i e n t , o n a t o n p e r t o n r e m o v a l b a s i s , t h a n w h e r e h i g h e r s u l f u r i s i n u s e . T h u s , o n a v e r a g e , t h e s e r e g i o n s w i l l h a v e a b a t e m e n t c o s t s h i g h e r t h a n t h e n a t i o n a l a v e r a g e . A s t h i s m a r k e t i s t o t h e w e s t o f p o t e n t i a l s e l l e r s , t h e i s o l a t i o n o f t h i s r e g i o n i n t o a s i n g l e m a r k e t i s e x p e c t e d t o r e d u c e p o t e n t i a l e x t e r n a l c o s t s r e l a t i v e t o n a t i o n a l m a r k e t a s d e fi n e d u n d e r T i t l e I V . A t t h e s a m e t i m e , t h e c o s t s o f c o m p l i a n c e w i t h t i t l e I V a r e e x p e c t e d t o r i s e r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t e q u i l i b r i u m . T h u s , t h e e q u i l i b r i u m m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s i n W S M a r e e x p e c t e d t o b e h i g h e r t h a n t h e n a t i o n a l a v e r a g e . T h e n e t c o s t e f f e c t o f t h e u s e o f W S M r e l a t i v e t o a n a t i o n a l m a r k e t i s a s s u m e d t o b e p o s i t i v e g i v e n t h e v o l u m e o f b u y i n g p r e d i c t e d i n t h e n a t i o n a l m a r k e t — d e s p i t e t h e p r o j e c t e d c o s t s i n c r e a s e s i n a c h i e v i n g T i t l e I V e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s u n d e r t h e r e g i o n a l m a r k e t s e t t i n g . T h e W e s t e r n M a r k e t ( W M ) i s m a d e u p o f t h e M o u n t a i n ( M N T ) a n d P a c i fi c ( P A C ) r e g i o n s d e fi n e d i n c h a p t e r 3 : M o n t a n a , I d a h o , W y o m i n g , C o l o r a d o , N e w M e x i c o , A r i z o n a , U t a h , N e v a d a , W a s h i n g t o n , O r e g o n , a n d C a l i f o r n i a . 4 T h e M o u n t a i n r e g i o n w a s 4 A l a s k a a n d H a w a i i , b o t h e x c l u s i v e l y n a t u r a l g a s a n d o i l b u r n i n g s t a t e s , a r e n o t i n c l u d e d i n t h e m a r k e t s . 2 1 7 i d e n t i fi e d a s a p o t e n t i a l b u y e r f o r a l l o w a n c e s u n d e r a n a t i o n a l m a r k e t . T h e P a c i fi c r e g i o n , o n t h e o t h e r h a n d w a s p r e d i c t e d t o b e a n e t s u p p l i e r o f a l l o w a n c e s u n d e r a n a t i o n a l m a r k e t d u e t o i t s e a r l y r e d u c t i o n s i n e m i s s i o n l e v e l s . B o t h r e g i o n s a r e r e l a t i v e l y l o w s u l f u r s t a t e s r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l a v e r a g e . T h e p o t e n t i a l s u p p l y o f f e r e d b y t h e P a c i fi c r e g i o n s h o u l d o f f s e t t h e d e m a n d o f t h e M o u n t a i n r e g i o n i n t h e W M a n d k e e p p r i c e s a r o u n d t h e n e w a v e r a g e f o r r e g i o n a l m a r k e t s . D u e t o t h e p o t e n t i a l n a t i o n a l m a r k e t b e h a v i o r o f t h e u t i l i t i e s i n t h e r e g i o n , t h e l i m i t i n g o f t r a d e s i n t h i s r e g i o n i s e x p e c t e d t o c a n c e l e a c h o t h e r o u t f a i r l y e f f e c t i v e l y i n t e r m s o f n e t e x t e r n a l c o s t s r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t m o d e l r e s u l t s f r o m c h a p t e r 3 . I V . E f f e c t o f R e g i o n a l M a r k e t s o n A l l o w a n c e P r i c e s , A l l o w a n c e A l l o c a t i o n , a n d C o m p l i a n c e C o s t s R e l a t i v e t o t h e N a t i o n a l M a r k e t A . P r i c e T h e e q u i l i b r i u m p r i c e r e s u l t s o f t h e n a t i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t s i m u l a t i o n s f r o m c h a p t e r 3 i s g i v e n a g a i n i n T a b l e 4 - 1 b e l o w f o r c o m p a r i s o n t o t h e r e s u l t s o f t h e r e g i o n a l m a r k e t s i m u l a t i o n . T a b l e 4 - 2 s h o w s t h e m o d e l ’ s e s t i m a t e s o f t h e e a c h r e g i o n a l m a r k e t ’ s e q u i l i b r i u m a l l o w a n c e p r i c e . T a b l e 4 - 1 i m u l a t i o n E q u i l i b r i u m P r i c e s f o r A l l o w a n c e s f o r V a r i o u s O u t p u t D e m a n d E l a s t i c i t i e s a n d C o s t o f C a p i t a l R e = . 0 1 E = . 0 3 E = . 0 6 e = . 0 9 0 . 1 6 2 7 6 2 7 6 2 7 6 2 7 7 . 1 4 1 2 4 5 2 4 5 2 4 5 2 4 5 0 . 1 2 2 2 0 2 2 1 2 2 1 2 2 1 0 . 1 1 2 0 7 2 0 7 2 0 7 2 0 7 0 . 1 1 9 4 1 9 4 1 9 4 1 9 4 . 0 1 7 0 I 7 0 1 7 0 1 7 0 0 . 0 : 1 2 5 1 2 5 1 2 5 1 2 5 2 1 8 T h e e f f e c t s o f r e g i o n a l m a r k e t s o n r e g i o n a l e q u i l i b r i u m a l l o w a n c e p r i c e s a l s o m a t c h e x p e c t a t i o n s i n d i r e c t i o n a n d m a g n i t u d e , a s e x p r e s s e d i n t h e s e c t i o n s a b o v e . T a b l e 4 - 5 s h o w s t h a t t h e s h i f t t o t h e s u g g e s t e d r e g i o n a l m a r k e t s t r u c t u r e w o u l d c a u s e p r i c e s t o v a r y w i t h t h e r e g i o n i n q u e s t i o n , b u t p r i c e s — o n a v e r a g e — w o u l d i n c r e a s e . G i v e n t h a t b o t h N E a n d M A a r e p r e d i c t e d t o b e s u p p l i e r s i n t h e n a t i o n a l m a r k e t s i m u l a t i o n , i t w a s e x p e c t e d t h a t t h e N o r t h A t l a n t i c M a r k e t ( m a d e u p o f b o t h r e g i o n s ) w o u l d h a v e l o w e r t h a n t h e n e w m a r k e t a v e r a g e p r i c e s . A s i n d i c a t e d i n t a b l e 4 - 5 a b o v e , i t d o e s . N o t o n l y a r e t h e p r i c e s l o w e r t h a n t h e n e w m a r k e t a v e r a g e , t h e y a r e l o w e r t h a n t h e e q u i l i b r i u m p r i c e s f o u n d i n t h e n a t i o n a l m a r k e t e q u i l i b r i u m f o r c o r r e s p o n d i n g e l a s t i c i t i e s a n d i n t e r e s t r a t e s o n c a p i t a l i n v e s t m e n t . T h e S o u t h A t l a n t i c M a r k e t g e n e r a t e s e q u i l i b r i u m p r i c e s a l i t t l e b e l o w t h e a v e r a g e f o u n d i n t h e n a t i o n a l m a r k e t , w h i c h i s n o t u n e x p e c t e d g i v e n t h e p r e d i c t i o n t h a t i t w a s a p o t e n t i a l s u p p l i e r i n t h e n a t i o n a l m o d e l r e s u l t s . T h e C e n t r a l m a r k e t , m a d e u p o f E N C a n d P S C r e g i o n s , g e n e r a t e s a s e t o f e q u i l i b r i u m p r i c e s t h a t a r e h i g h e r t h a n t h e e q u i l i b r i u m p r i c e s f o u n d i n t h e n a t i o n a l m a r k e t . T h i s t o o i s e x p e c t e d g i v e n t h e p o t e n t i a l n e t d e m a n d d e m o n s t r a t e d b y t h e P S C r e g i o n i n t h e n a t i o n a l m a r k e t m o d e l — w h i c h i s o n l y o f f s e t a l i t t l e b y t h e E N C s l i g h t n e t s u p p l i e r s t a t u s i n t h e n a t i o n a l m a r k e t s i m u l a t i o n . 2 1 9 T a b l e 4 2 : E q u i l i b r i u m P r i c e s E s t i m a t e s i n R e g i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t G i v e n P h a s e I I A l l o w a n c e s A l l o c a t i o n s R e g i o n a l I n t e r e s t E l a s t i c i t y M a r k e t R a t e 0 . 0 3 0 . 1 6 2 0 3 N o r t h 0 . 1 2 1 7 1 A t l a n t i c 0 . 1 1 1 6 3 M a r k e t 0 . 1 1 5 5 0 . 0 5 1 0 2 0 . 1 6 2 3 5 S o u t h 0 . 1 2 1 9 1 A t l a n t i c 0 . 1 1 1 8 0 M a r k e t 0 . 1 1 6 9 0 . 0 5 1 1 4 0 . 1 6 3 0 2 C e n t r a l 0 . 1 2 2 4 0 M a r k e t 0 . 1 1 2 2 5 0 . 1 2 1 0 0 . 0 5 1 3 6 0 . 1 6 3 6 5 W e s t 0 . 1 2 2 8 6 C e n t r a l 0 . 1 1 2 6 6 M a r k e t 0 . 1 2 4 6 0 . 0 5 1 4 7 0 . 1 6 2 5 1 W e s t e r n 0 . 1 2 2 1 2 M a r k e t 0 . 1 1 2 0 0 0 . 1 1 8 7 0 . 0 5 1 2 2 T h e W e s t C e n t r a l M a r k e t ( W N C a n d W S C ) g e n e r a t e s e q u i l i b r i u m m a r k e t p r i c e s m u c h h i g h e r t h a n t h o s e p r e d i c t e d i n t h e n a t i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t s i m u l a t i o n . G i v e n t h e s t r o n g p o t e n t i a l f o r b o t h r e g i o n s t o b e n e t d e m a n d e r s o f a l l o w a n c e s i n t h e n a t i o n a l m a r k e t , t h i s i s n o t s r u p r i s i n g . T h e W e s t e r n M a r k e t ( M N T a n d P a c i fi c ) g e n e r a t e s e q u i l i b r i u m p r i c e s r i g h t a r o u n d t h o s e p r e d i c t e d i n t h e n a t i o n a l m a r k e t s i m u l a t i o n , a s e x p e c t e d . 2 2 0 B . A l l o w a n c e A l l o c a t i o n s T a b l e 4 - 3 s h o w s t h e r e g i o n a l a l l o c a t i o n s o f a l l o w a n c e s u n d e r t h e c a p a n d u n d e r t h e m a r k e t g i v e n t h e r e g i o n a l m a r k e t s f o r a l l o w a n c e s a s d e fi n e d a b o v e . N o t e t h a t t h e t a b l e l i s t s e m i s s i o n s b y t h e i r s u b - r e g i o n s , a s d e fi n e d i n c h a p t e r 3 . T a b l e 4 - 3 s h o w s t h e c e n t r a l e s t i m a t e o f t h e m o d e l . T h e r e i s l i m i t e d s e n s i t i v i t y t o i n t e r e s t r a t e s i n a l l o w a n c e d i s t r i b u t i o n . A f u l l s e t o f t a b l e s i s g i v e n i n t h e A p p e n d i x K . T a b l e 4 - 3 P h a s e I I R e g i o n a l M a r k e t a n d C a p E m i s s i o n T o t a l s b y S u b - R e g i o n C e n t r a l E s t i m a t e , R e g i o n a l M a r k e t s f o r A l l o w a n c e s E m i s s i o n r e s u l t s g i v e n i n 1 0 0 0 ' s o f t o n s e = . 0 3 E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s D i f f e r e n c e N E 2 6 3 2 2 6 3 6 M A 8 8 3 9 3 0 - 4 7 E N C 2 , 1 5 8 2 , 0 1 6 1 4 2 W N C 7 8 1 7 5 8 2 3 S A 2 , 0 0 3 2 , 0 5 7 - 5 5 P S C 1 , 0 1 6 1 , 0 7 3 ~ 5 6 W S C 7 8 7 9 3 3 - 1 4 6 M o u n t a i n 5 4 8 6 2 7 - 8 0 P a c i fi c 4 6 2 0 2 5 8 , 4 8 4 8 , 6 4 1 - 1 5 8 T h e e f f e c t o f t h e p r o p o s e d r e g i o n a l m a r k e t s o n t o t a l a n d r e g i o n a l e m i s s i o n s , r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t , i s n o t s u r p r i s i n g e i t h e r . T o t a l e m i s s i o n s u n d e r a l l t h e r e g i o n a l m a r k e t s a r e l o w e r t h a n u n d e r t h e n a t i o n a l m a r k e t s t r u c t u r e d u e t o r e d u c e d t r a d i n g o p p o r t u n i t i e s . N o t e t h a t i n a l l t h r e e s e t s o f r e s u l t s , t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e e m i s s i o n s u n d e r t h e c a p a n d u n d e r t h e m a r k e t h a v e b e e n r e d u c e d r e l a t i v e t o t h e d i f f e r e n c e s s e e n i n t h e n a t i o n a l m a r k e t r e s u l t s s h o w n i n C h a p t e r 3 , t a b l e s 3 - 2 , 3 - 3 , a n d 3 - 4 . T h e r e a s o n f o r t h i s i s s t r a i g h t f o r w a r d — t h e r e g i o n a l l y d e fi n e d m a r k e t s r e d u c e t h e 2 2 1 t r a d i n g o p p o r t u n i t i e s a v a i l a b l e t o t h e e c o n o m i c a g e n t s r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t f o r a l l o w a n c e s . T r a d i n g w i t h i n a g e o g r a p h i c m a r k e t w i l l a l s o a l l o w d i f f e r e n c e s i n n e t a l l o w a n c e s w i t h i n t h e r e g i o n s t h a t m a k e u p a g i v e n m a r k e t . T h e o v e r a l l e f f e c t i s , h o w e v e r , a r e d u c t i o n i n t o t a l e m i s s i o n s r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t s e q u i l i b r i u m r e s u l t s . A s e v i d e n c e d i n t h e c h a p t e r 3 r e s u l t s , s o m e r e g i o n s w i l l s e e h i g h e r e m i s s i o n s u n d e r t h e m a r k e t r a t h e r t h a n t h e c a p . T h i s i s d u e t o t h e f a c t t h a t u n i t s , w h i c h h a v e a l r e a d y r e d u c e d t h e i r e m i s s i o n s p r i o r t o 1 9 9 0 , c a n s e l l t h e i r e x c e s s a l l o w a n c e s o n t h e m a r k e t — t h u s i n c r e a s i n g t o t a l e m i s s i o n s r e l a t i v e t o t h e c a s e w h e r e t h e a g e n t s a r e f o r c e d t o t r e a t t h e a l l o w a n c e s a s n o n - m a r k e t a b l e p e r m i t s ( a c a p ) . T h e u s e o f r e g i o n a l l y d e fi n e d m a r k e t s l i m i t s t h i s e f f e c t , h o w e v e r . W h a t i s m o r e , n e t l o n g - d i s t a n c e t r a d e s a r e e l i m i n a t e d e x c e p t w i t h d e fi n e d r e g i o n a l m a r k e t s . T h e n e t i m p a c t o f t h e s e e f f e c t s a r e e x a m i n e d i n t h e f e w s e c t i o n s . C . C o m p l i a n c e C o s t s T h e e f f e c t o f t h e u s e o f r e g i o n a l , r a t h e r t h a n a n a t i o n a l m a r k e t , o n e s t i m a t e d a b a t e m e n t c o s t s i s n o t i n s u b s t a n t i a l . T h e c o m p l i a n c e c o s t s a v i n g s s u m m a r y i s g i v e n i n t a b l e 4 4 b e l o w . C o s t s a v i n g s r a n g e f r o m $ 3 1 8 m i l l i o n t o $ 1 . 5 3 b i l l i o n a y e a r . C o m p a r e d w i t h t h e p o t e n t i a l r a n g e o f c o s t s a v i n g s p r e d i c t e d i n t h e n a t i o n a l m a r k e t — f r o m $ 3 4 5 m i l l i o n t o o v e r $ 1 . 6 4 b i l l i o n a y e a r — t h e r e g i o n a l m a r k e t s r e d u c e t h e p o t e n t i a l c o s t s s a v i n g s o f t h e m a r k e t o v e r t h e c a p . T h e u s e o f r e g i o n a l m a r k e t s r e d u c e s t h e h i g h e n d o f c o s t s a v i n g s b y a n e s t i m a t e d $ 9 5 m i l l i o n a y e a r . A t t h e l o w e r r a n g e o f c o s t s a v i n g s e s t i m a t e s t h e u s e o f r e g i o n a l m a r k e t s r e d u c e s c o m p l i a n c e c o s t s a v i n g s b y $ 2 7 m i l l i o n a 2 2 2 y e a r . T h e d i f f e r e n c e i n c o s t s a v i n g s b e t w e e n t h e r e g i o n a l m a r k e t s m o d e l a n d t h e n a t i o n a l m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i m u l a t i o n i s g i v e n i n t a b l e 4 - 5 b e l o w . T a b l e 4 - 4 R e g i o n a l M a r k e t S i m u l a t i o n C o s t S a v i n g s o f t h e R e g i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t f o r V a r i o u s C o s t s o f C a p i t a l C o s t o f e = . 0 3 C a p i t a l ( m i l l i o n s ) 0 . 1 6 $ 1 , 5 0 5 0 . 1 2 $ 1 . 0 8 3 0 . 1 1 $ 9 7 4 0 . 1 $ 8 6 5 0 . 0 5 $ 3 2 3 T a b l e 4 - 5 E f f e c t o f U s i n g t h e R e g i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t s O n C o m p l i a n c e C o s t s R e l a t i v e t o t h e C o m p l i a n c e C o s t s U n d e r t h e N a t i o n a l M a r k e t S i m u l a t i o n ( B r a c k e t s d e n o t e n e g a t i v e n u m b e r s ) C o s t o f e = . 0 3 C a p i t a l ( m i l l i o n s ) 0 . 1 6 ( $ 9 5 ) 0 . 1 2 ( $ 6 1 ) 0 . 1 1 ( $ 5 6 ) 0 . 1 ( $ 5 2 ) 0 . 0 5 ( $ 2 7 ) 2 2 3 V . N e t C o s t E f f e c t o f t h e M a r k e t V e r s u s t h e C a p : C o m p a r i n g t h e R e g i o n a l t o t h e N a t i o n a l M a r k e t f o r A l l o w a n c e s U s i n g t h e e m i s s i o n d e p o s i t i o n m o d e l d e v e l o p e d i n c h a p t e r 3 a n d t h e E P A ’ s o f f i c i a l e s t i m a t e s o f e x t e r n a l c o s t f u n c t i o n s f o r s u l f a t e s , t h i s s e c t i o n p r e s e n t s t h e e s t i m a t e s o f t h e n e t e f f e c t s o f u s i n g t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s , r a t h e r t h a n a c a p , i n t h e c a s e o f t h e r e g i o n a l l y l i m i t e d m a r k e t s y s t e m d e fi n e d a b o v e . A . T h e N e t E x t e r n a l C o s t E f f e c t s o f t h e R e g i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t s R e l a t i v e t o t h e C a p T a b l e 4 - 6 s h o w s t h e c e n t r a l e s t i m a t e r e s u l t s o f t h e r e g i o n a l m a r k e t s i m u l a t i o n m o d e l a p p l i e d t o t h e e m i s s i o n - d e p o s i t i o n a n d c o n c e n t r a t i o n m o d e l s o u t l i n e d a b o v e . T h e u p p e r a n d l o w e r b o u n d e s t i m a t e a r e g i v e n i n t h e A p p e n d i x K A s i n t h e n a t i o n a l m a r k e t m o d e l r e s u l t s , t h e r e g i o n a l m a r k e t s s h o w s t h e s t r o n g p r o b a b i l i t y t h a t a l l o w a n c e t r a d e s w i t h i n t h e m a r k e t s c a u s e e x t e r n a l c o s t s t o i n c r e a s e r e l a t i v e t o i n i t i a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s . A s n o t e d e a r l i e r , t h e r e l a t i v e c o s t s o f e m i s s i o n s , g i v e n e a c h r e g i o n s p l a n t c h a r a c t e r i s t i c s , s e e m t o i n d i c a t e t h a t a b a t e m e n t c o s t s a v i n g t r a d e s w i l l c a u s e s o m e m o v e m e n t f r o m w e s t t o e a s t 5 w i t h i n a n a t i o n a l m a r k e t . I n t h e r e g i o n a l m o d e l , t h i s e f f e c t i s m u t e d , r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t , b u t s o m e m o v e m e n t s t i l l o c c u r s , t h o u g h w i t h i n a s m a l l e r g e o g r a p h i c s p a c e . I n a d d i t i o n , t h e f a c t t h a t a l l o w a n c e s c a n b e t r a d e d f r o m a l r e a d y c l e a n p l a n t s 6 t o d i r t y p l a n t s w i t h i n t h e s a m e r e g i o n c a n c a u s e t o t a l e m i s s i o n s t o i n c r e a s e . T h i s r e s u l t s i n t h e p o s s i b i l i t y o f s o m e l o s s , e v e n i n 6 P l a n t s w h i c h h a v e r e c e i v e d b o n u s a l l o w a n c e s , f o r e x a m p l e . 2 2 4 t h e r e g i o n a l m a r k e t s e t t i n g , t h o u g h s u c h l o s s e s a r e s m a l l e r t h a n t h o s e f o u n d u n d e r t h e n a t i o n a l m a r k e t a t e v e r y s e t t i n g . T a b l e 4 - 6 D a m a g e F u n c t i o n E s t i m a t e s f o r S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s a t G r o u n d L e v e l U s i n g E P A ' s H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V O f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s R e p o r t , N o v 1 0 , 1 9 9 5 M i d - R a n g e S u l f a t e D e p o s i t i o n C o n c e n t r a t i o n ( M i d - R a n g e o f 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l ) T o t a l T o t a l T o t a l E P A E x t e r n a l E x t e r n a l E x t e r n a l E q u a t i o n s C o s t C o s t C o s t U s e d E s t i m a t e E s t i m a t e E s t i m a t e M K T C A P D i f f e r e n c e ( $ m i l l i o n s ) ( $ m i l l i o n s ) ( $ m i l l i o n s ) L o w E f f e c t $ 4 0 , 3 4 7 $ 3 8 , 9 6 5 $ 1 , 3 8 2 E q u a t i o n s F u l l y W e i g h t e d E f f e c t 1 3 3 6 5 , 5 3 7 $ 3 5 3 , 0 1 9 $ 1 2 , 5 1 8 E q u a t i o n s H i g h E f f e c t $ 1 , 5 0 4 , l 1 3 $ 1 , 4 5 2 , 6 0 5 $ 5 1 , 5 0 8 E q u a t i o n s T h e r e g i o n a l m a r k e t s i m u l a t i o n p r e d i c t s a n i n c r e a s e i n e x t e r n a l c o s t s f r o m a l l o w a n c e t r a d e s t o r a n g e f r o m $ 1 . 4 t o $ 5 1 . 5 b i l l i o n a y e a r r e l a t i v e t o t h e a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s a p p l i e d a s a c a p . T h e m i d - r u n , f u l l y w e i g h t e d e s t i m a t e i n d i c a t e s a l o s s o f a r o u n d $ 1 2 . 5 b i l l i o n a y e a r — a s s u m i n g a l l t r a d e p o s s i b i l i t i e s w i t h i n e a c h r e g i o n a r e t a k e n a d v a n t a g e o f . W h i l e s u b s t a n t i a l , t h e s e i n c r e a s e s i n e x t e r n a l c o s t s a r e s i g n i fi c a n t l y l o w e r t h a n t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t s p r e d i c t e d b y t h e n a t i o n a l s i m u l a t i o n m o d e l i n c h a p t e r 3 . T h e n a t i o n a l m a r k e t m o d e l e s t i m a t e d a n i n c r e a s e i n e x t e r n a l c o s t s r a n g i n g f r o m $ 2 t o $ 7 5 . 6 b i l l i o n a y e a r r e l a t i v e t o t i t l e I V a p p l i e d a s a c a p . T h e n a t i o n a l m a r k e t ’ s m i d - r a n g e e x t e r n a l c o s t e s t i m a t e s i n d i c a t e d a n a n n u a l l o s s o f $ 1 8 . 3 b i l l i o n a y e a r . A s u m m a r y o f t h e d i f f e r e n c e s i n t h e e x t e r n a l c o s t s e s t i m a t e s o f t h e n a t i o n a l a n d r e g i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t m o d e l s i s g i v e n i n T a b l e 4 - 7 b e l o w . 2 2 5 I T a b l e 4 - 7 E x t e r n a l C o s t s E f f e c t O f R e g i o n a l M a r k e t s R e l a t i v e t o e N a t i o n a l M a r k e t M o d e l E P A R e d u c t i o n i n S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n A n n u a l E q u a t i o n s E x t e r n a l C o s t s i n M i l l i o n s L o w E f f e c t $ 6 4 5 E q u a t i o n s F u l l y W e i g h t e d E f f e c t $ 5 , 8 5 0 E f f e c t E q u a t i o n s H i g h E f f e c t 5 2 4 , 0 7 1 E q u a t i o n s B . N e t C o s t E f f e c t o f t h e R e g i o n a l M a r k e t R e l a t i v e t o t h e C a p T h e n e t c o s t e f f e c t ( a b a t e m e n t c o s t a n d e x t e r n a l c o s t e f f e c t ) o f t h e r e g i o n a l m a r k e t f o r a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o a c a p i s g i v e n i n t a b l e 4 - 8 b e l o w . T h i s t a b l e w a s c r e a t e d b y a d d i n g t h e c o m p l i a n c e c o s t s a v i n g s o f t h e r e g i o n a l m a r k e t t o t h e n e t e x t e r n a l c o s t o f u s i n g t h e r e g i o n a l m a r k e t r a t h e r t h a n t h e c a p . T h e r e g i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t s i m u l a t i o n e s t i m a t e s n e t c o s t s r a n g i n g f r o m a l o s s o f $ 5 1 . 1 b i l l i o n a y e a r t o a g a i n o f $ 1 4 8 m i l l i o n a y e a r i n n e t c o s t s a v i n g s . W h i l e t r a d e o p p o r t u n i t i e s a r e r e d u c e d , t h e n e g a t i v e i m p a c t o f m a n y t r a d e s i s a b a t e d b y a n e v e n g r e a t e r a m o u n t r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t s i m u l a t i o n r e s u l t s s e e n i n c h a p t e r 3 . T h e n e t r e s u l t i s a n i m p r o v e m e n t i n p o t e n t i a l n e t c o s t r e s u l t s f r o m t h e r e g i o n a l r a t h e r t h a n t h e n a t i o n a l m a r k e t — a s p r e d i c t e d . T h e m i d - r a n g e e s t i m a t e o f a n n u a l l o s s e s i s a r o u n d $ 1 1 . 5 b i l l i o n a y e a r c o m p a r e d t o t h e $ 1 7 b i l l i o n a y e a r e s t i m a t e d u n d e r t h e n a t i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t s i m u l a t i o n . I t i s a s s u m e d t h a t o t h e r r e g i o n a l d e s i g n a t i o n o f m a r k e t s , o r l i m i t a t i o n s o f t h e p h y s i c a l d i r e c t i o n s o f t r a d e s , c o u l d i m p r o v e o n t h e g a i n s o f t h e r e g i o n a l m a r k e t i d e a r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t f o r a l l o w a n c e s . 2 2 6 T a b l e 4 - 8 S i m u l a t i o n ' s E s t i m a t e d N e t C o s t E f f e c t o f P r o p o s e d R e g i o n a l M a r k e t V s . T h e C a p : C o s t S a v i n g s D u e t o T r a d e s N e t o f N e t E x t e r n a l C o s t s C o s t E P A ' s O f E x t e r n a l e = . 0 3 C a p i t a l C o s t m i l l i o n s 0 . 1 6 H i g h ( $ 5 0 , 0 0 3 ) F u l l W e i g h t ( $ 1 1 , 0 1 3 ) L o w $ 1 2 3 0 . 1 1 H i g h ( $ 5 0 , 5 3 4 ) F u l l W e i g h t ( $ 1 1 , 5 4 4 ) L o w ( $ 4 0 8 ) 0 . 0 5 H i g h ( $ 5 1 , 1 8 6 ) F u l l W e i g h t ( $ 1 2 , 1 9 6 ) L o w ( $ 1 , 0 5 9 ) T a b l e 4 - 9 b e l o w s h o w s t h e d i r e c t c o m p a r i s o n o f t h e r e g i o n a l a n d t h e n a t i o n a l m a r k e t r e s u l t s . N o t e t h a t a t e v e r y s e t t i n g o f t h e s i m u l a t i o n m o d e l s i n t e r m s o f i n t e r e s t r a t e s a n d o u t p u t d e m a n d e l a s t i c i t i e s , t h e r e g i o n a l m a r k e t p r o v i d e s a g r e a t e r n e t c o s t b e n e fi t t h a n t h e n a t i o n a l m a r k e t f o r a l l o w a n c e s w h e r e a l l p o s s i b l e t r a d e s a r e m a d e . T h e p o t e n t i a l n e t c o s t b e n e fi t s o f t h e r e g i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t s o v e r t h e n a t i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t r a n g e s f r o m $ 5 5 0 m i l l i o n t o $ 2 4 b i l l i o n a y e a r i n t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s . T h e m i d - r a n g e e s t i m a t e s i n d i c a t e s t h a t t h e p r o p o s e d r e g i o n a l m a r k e t c o u l d i m p r o v e o n t h e t i t l e I V n a t i o n a l m a r k e t a r o u n d $ 5 . 7 t o $ 5 . 8 b i l l i o n a y e a r i n n e t c o s t s a v i n g s . T a b l e 4 - 9 S i m u l a t e d N e t G a i n s f o r t h e U s e o f t h e R e g i o n a l R a t h e r t h a n t h e N a t i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t S t r u c t u r e C o s t E P A ' s O f E x t e m a l e = . 0 3 C a p i t a l C o s t M i l l i o n s 0 . 1 6 H i g h $ 2 3 , 9 7 6 F u l l W e i g h t $ 5 , 7 5 5 L o w $ 5 5 0 0 . 1 1 H i g h $ 2 4 , 0 1 5 F u l l W e i g h t $ 5 , 7 9 4 L o w $ 5 8 9 0 . 0 5 H i g h $ 2 4 , 0 4 3 F u l l W e i g h t $ 5 , 8 2 2 L o w $ 6 1 8 2 2 7 V I . C o n c l u s i o n : D e fi n i n g R e g i o n a l A l l o w a n c e M a r k e t s C a n R e d u c e t h e E x t e r n a l C o s t E f f e c t o f T i t l e I V R e l a t i v e t o a N a t i o n a l S u l f u r D i o x i d e A l l o w a n c e M a r k e t , A s s u m i n g L o c a t i o n D e p e n d e n t E x t e r n a l C o s t s o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s C h a p t e r 3 i n d i c a t e s t h e p o s s i b i l i t y t h a t t h e b i n d i n g P h a s e 1 1 n a t i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t m a y d e c r e a s e t o t a l w e l f a r e r e l a t i v e t o a P h a s e I I c o m p l i a n t c a p . T h e s o u r c e o f t h i s l o s s i s t h e p o t e n t i a l e x t e r n a l c o s t a f f e c t o f a l l o w a n c e t r a d e s u n d e r a b i n d i n g p h a s e 1 1 m a r k e t . F r o m c h a p t e r 1 , t h i s i n d i c a t e s t h a t t h e r e i s a d i s p a r i t y i n t h e e x t e r n a l c o s t a m o n g t h e u n i t s i n v o l v e d i n t h e P h a s e I I a l l o w a n c e m a r k e t w h i c h i s g r e a t e r t h a n t h e d i s p a r i t y i n a b a t e m e n t c o s t s . U n d e r t h i s c i r c u m s t a n c e , t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t s o f t r a d e s c a n b e l a r g e r t h a n t h e a b a t e m e n t c o s t e f f e c t o f a g i v e n s e t o f t r a d e s — e v e n i f t o t a l e m i s s i o n s r e m a i n s t h e s a m e b e f o r e a n d a f t e r t r a d e s . A s i n d i c a t e d i n c h a p t e r 1 , t h e l e s s d i s p a r i t y a m o n g t h e e x t e r n a l c o s t s o f u n i t s , t h e s m a l l e r t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f a n y a l l o w a n c e t r a d e s a m o n g t h e u n i t s . T h i s s u g g e s t s a p o s s i b l e e f f i c i e n c y i m p r o v i n g m e a s u r e t o u s e w h e n t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f a n a l l o w a n c e m a r k e t t h r e a t e n t o n e u t r a l i z e o r o v e r w h e l m t h e a b a t e m e n t c o s t e f f e c t o f a l l o w a n c e t r a d e s . I f t h e d i s p a r i t i e s i n t h e e x t e r n a l c o s t a m o n g t h e u n i t s a l l o w e d t o t r a d e i n a m a r k e t a r e r e d u c e d , t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f t r a d e s i n t h e m a r k e t w i l l a l s o b e r e d u c e d . T h e r e a r e t w o m e a n s o f r e d u c i n g t h e d i s p a r i t y i n e x t e r n a l c o s t s a m o n g t r a d i n g u n i t s i n a g i v e n m a r k e t t h a t c o m e i m m e d i a t e l y t o m i n d . T h e fi r s t m e t h o d , f o r b i d d i n g a l l o w a n c e t r a d e s t o t h e w e s t ( u p w i n d ) o f t h e s u p p l y i n g u n i t , i s o n e t h a t h a s a l r e a d y b e e n p r o p o s e d b y s e v e r a l s t a t e e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n a g e n c i e s , n o t a b l y t h e N e w Y o r k E P A . 2 2 8 U n i t s w o u l d o n l y b e a b l e t o t r a d e a l l o w a n c e s a l o n g t h e s a m e o r e a s t o f t h e i r o w n l o n g i t u d e . I n s o m e a r e a s — b u t n o t a l l — t h i s r e q u i r e m e n t w o u l d r e d u c e t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f e m i s s i o n s . A l o n g t h e E a s t C o s t , t h i s r e q u i r e m e n t w o u l d r e d u c e t h e e x t e r n a l c o s t o f a l l o w a n c e t r a d e s s i n c e t r a d i n g e a s t c a u s e s m o r e e m i s s i o n s t o h i t t h e o c e a n a n d h a v e m i n i m a l m e a s u r a b l e e f f e c t . T h i s s a m e r e q u i r e m e n t a m o n g w e s t e r n a n d m i d - w e s t e r n s t a t e s m a y n o t r e d u c e e x t e r n a l c o s t e f f e c t s , h o w e v e r . A C a l i f o r n i a u n i t t h a t s o l d a l l o w a n c e s t o a O h i o u n i t w o u l d s t i l l i n c r e a s e e x t e r n a l c o s t s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e O h i o u n i t ’ s e m i s s i o n s a f f e c t t h e e a s t c o s t , w h i c h h a s h i g h e r p o p u l a t i o n c o n c e n t r a t i o n s t h a n t h e w e s t e r n s t a t e s w i t h i n r e a c h o f C a l i f o r n i a e m i s s i o n s . T h e s e c o n d , a n d p e r h a p s m o r e p r a c t i c a l , m e t h o d o f r e d u c i n g t h e d i s p a r i t y a m o n g t h e e x t e r n a l c o s t s o f t r a d i n g fi r m s , i s t o r e d u c e t h e d i s t a n c e o r t h e r e g i o n w i t h i n w h i c h a u n i t c a n t r a d e a l l o w a n c e s . P r o p e r l y d e fi n e d , r e g i o n a l m a r k e t s w o u l d o n l y a l l o w t r a d e s a m o n g u n i t w i t h s i m i l a r e x t e r n a l c o s t o f s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s . A m a r k e t l i m i t e d t o t h e s t a t e o f O h i o , f o r e x a m p l e , w o u l d o n l y a l l o w O h i o u n i t s t o t r a d e a l l o w a n c e s . G i v e n t h e r a n g e o f e m i s s i o n s a n d w e a t h e r p a t t e r n s , e n r i s s i o n s f r o m a l l O h i o u n i t s a r e m o r e s i m i l a r i n e x t e r n a l c o s t i m p a c t t h a n u n i t s i n M a i n e . G i v e n t h e c o n c e p t s o u t l i n e d i n c h a p t e r 1 , t r a d e s w i t h i n t h e O h i o m a r k e t w o u l d h a v e a s m a l l e r e x t e r n a l c o s t i m p a c t t h a n a n y t r a d e s t h a t m a y i n v o l v e O h i o b u y i n g a l l o w a n c e s f r o m a s t a t e t o t h e E a s t ( w h e r e t h e e x t e r n a l c o s t o f a u n i t i s l o w e r d u e t o a s i g n i fi c a n t p o r t i o n o f e m i s s i o n s h i t t i n g t h e o c e a n i n s t e a d o f p o p u l a t i o n c e n t e r s ) . T h i s p a p e r e x p l o r e s t h e p o s s i b i l i t y t h a t b y b r e a k i n g t h e n a t i o n a l s u l f u r d i o x i d e a l l o w a n c e m a r k e t i n t o a n u m b e r o f g e o g r a p h i c a l l y c o m p a c t m a r k e t s w i l l r e d u c e t h e d i s p a r i t y i n e x t e r n a l c o s t s a m o n g u n i t s i n e a c h m a r k e t a n d t h e r e b y r e d u c e t h e e x t e r n a l 2 2 9 c o s t e f f e c t s o f a l l o w a n c e t r a d e s r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l m a r k e t s i m u l a t i o n . A s t h i s p a p e r ’ s r e s u l t s i n d i c a t e , s u c h a r e o r g a n i z a t i o n o f t h e a l l o w a n c e m a r k e t w i l l i n d e e d r e d u c e t h e p o s s i b l e e x t e r n a l c o s t s e f f e c t s o f t h e u n i t s t h a t p a r t i c i p a t e i n a g i v e n m a r k e t , t h e r e b y r e d u c i n g t h e n e t e x t e r n a l c o s t i m p a c t o f a n y s u m o f t r a d e s . T h e c a u s e o f t h i s e f f e c t i s t h e l o c a t i o n d e p e n d e n c e o f e x t e r n a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s . I n t h e c a s e w h e r e t h e m a r k e t a r e d e fi n e d s u c h t h a t t h e e x t e r n a l c o s t o f e m i s s i o n s a r e i d e n t i c a l a m o n g p a r t i c i p a t i n g u n i t s , t h e r e w o u l d b e n o t h i n g b u t b e n e fi t s f r o m r e d u c i n g t h e c o s t s o f c o m p l i a n c e . T h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t w o u l d b e s t r i c t l y e q u a l t o z e r o a n d t h e a b a t e m e n t c o s t a f f e c t , i f a n y , w o u l d c a u s e t h e m a r k e t t o i m p r o v e w e l f a r e r e l a t i v e t o a c a p . W h e r e t h e p o t e n t i a l e x t e r n a l c o s t e f f e c t s a r e p o s i t i v e ( i f , f o r e x a m p l e , a l l o w a n c e t r a d e s w e n t w e s t t o e a s t , i n s t e a d o f e a s t t o w e s t ) , t h e u s e o f t h e m a r k e t i s e v e n m o r e p a r e t o i m p r o v i n g r e l a t i v e t o t h e c a p . I n t h e c a s e d e m o n s t r a t e d h e r e , h o w e v e r , m a r k e t r e s t r i c t i o n s o f s o m e k i n d m a y b e i n o r d e r r e d u c e t h e n e g a t i v e e x t e r n a l c o s t e f f e c t s o f a l l o w a n c e t r a d e s i n t h e n a t i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t . 2 3 0 C H A P T E R 5 C O N C L U S I O N A N D P O L I C Y I N I P L I C A T I O N S O F L O C A T I O N A N D S O U R C E D E P E N D E N T E X T E R N A L C O S T S C h a p t e r 1 i d e n t i fi e d t w o e f f e c t s a m a r k e t f o r a l l o w a n c e s h a s o n w e l f a r e r e l a t i v e t o a s i n g l e e m i s s i o n r u l e c a p i n a c h i e v i n g t h e s a m e e m i s s i o n g o a l — t h e a b a t e m e n t c o s t e f f e c t a n d t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t . T h e e x i s t e n c e o f b o t h e f f e c t s i n d i c a t e s t h a t t h e n e t w e l f a r e e f f e c t o f u s i n g a m a r k e t r a t h e r t h a n a c a p o n e m i s s i o n s i s n o t s t r i c t l y p a r e t o i m p r o v i n g n o r c a n t h e b e n e fi t s b e m e a s u r e d s t r i c t l y i n t e r m s o f a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s . U n f o r t u n a t e l y , i n t h e p u b l i c p o l i c y a r e n a i t h a s b e e n t h e p r o m i s e o f s u b s t a n t i a l a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s w h i c h h a s b e e n t h e c e n t r a l , i f n o t o n l y , f o c u s o f p r o m o t i n g m a r k e t a b l e p e r m i t s y s t e m s a s a n a l t e r n a t i v e t o t r a d i t i o n a l c o m m a n d a n d c o n t r o l e m i s s i o n c a p s a s a m e a n s o f p o l l u t i o n r e g u l a t o r y p o l i c y . D u e t o t h i s , a m a r k e t f o r s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s u n d e r T i t l e I V w a s a p p r o v e d i n 1 9 9 0 , a n d m a r k e t s f o r e m i s s i o n s h a v e b e e n p r o p o s e d w i t h r e g a r d t o g r o u n d - l e v e l o z o n e p r e c u r s o r s ( N O x ) , g r e e n h o u s e g a s e s ( C F C s a n d C 0 2 ) , a n d o z o n e l a y e r r e a c t a n t s ( C F C s ) . T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t , f o r e x a m p l e , s e t s u p t h e s u l fi r r d i o x i d e a l l o w a n c e m a r k e t a m o n g e l e c t r i c p o w e r p r o d u c e r s . T h e b e n e fi t s o f t h i s m a r k e t h a v e c o n s i s t e n t l y b e e n p o r t r a y e d i n t e r m s o f a b a t e m e n t c o s t s a v i n g s r e l a t i v e t o t h e e m i s s i o n r e s t r i c t i o n s a p p l i e d a s a c a p . H o w e v e r , a s e x a m i n e d i n c h a p t e r 3 , t h e e x t e r n a l c o s t s g e n e r a t e d b y s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n s a r e a f f e c t e d b y t h e l o c a t i o n o f t h e u n i t s t h a t 2 3 1 g e n e r a t e t h e m T h i s i s b e c a u s e e x t e r n a l c o s t s a r e b a s e d o n t h e r e l a t i v e l o c a t i o n s o f t h e s o u r c e s o f e m i s s i o n s r e l a t i v e t o r e c e p t o r a r e a s . G i v e n t h e p r e d i c t e d r e a l l o c a t i o n o f a l l o w a n c e s w h i c h i n c r e a s e s s u l f u r d i o x i d e l e v e l s i n p o p u l a t e d a r e a s , t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f t h e f u t u r e b i n d i n g a l l o w a n c e m a r k e t m a y c a u s e a n e t w e l f a r e l o s s r e l a t i v e t o t h e i n i t i a l a l l o w a n c e a l l o c a t i o n s o f t h e T i t l e I V e m i s s i o n s t a n d a r d s . W h i l e C h a p t e r 3 ’ 5 r e s u l t s a r e n o t d e fi n i t i v e p r o o f t h a t t h e T i t l e I V m a r k e t w i l l c a u s e a n e t l o s s i n t e r m s o f a v e r t e d c o s t s r e l a t i v e t o a c a p , t h e y d o i n d i c a t e s o m e c a u s e s f o r c o n c e r n . T h e p o s s i b i l i t y t h a t t h e e x t e r n a l e f f e c t s o f s u l f u r d i o x i d e a l l o w a n c e t r a d e s i n a n a t i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t c a n o f f s e t , o r e v e n o v e r w h e l m , t h e c o s t s a v i n g s p r o v i d e d b y t h e m a r k e t s h o u l d b e a c c o u n t e d f o r w h e n c a l c u l a t i n g t h e t o t a l b e n e fi t s o f u s i n g a m a r k e t r a t h e r t h a n a c a p t o a c h i e v e a n e m i s s i o n g o a l . A n y s u c h b e n e fi t c a l c u l a t i o n s m u s t i n c l u d e a n e x t e r n a l c o s t e f f e c t i n a d d i t i o n t o t h e a b a t e m e n t c o s t a f f e c t t y p i c a l l y f o c u s e d o n w h e n d i s c u s s i n g t h e b e n e fi t s o f i n c e n t i v e b a s e d e m i s s i o n r e g u l a t i o n . W h e r e t h i s e x t e r n a l c o s t a f f e c t i n n o n - z e r o , i t n e e d s t o b e i n c l u d e d i n a n y b e n e fi t m e a s u r e . T h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y u n d e r s c o r e t h e p o t e n t i a l p r o b l e m s w i t h u s i n g a m a r k e t f o r e m i s s i o n a l l o w a n c e s w h e r e e x t e r n a l c o s t s a r e l o c a t i o n d e p e n d e n t . T h i s i s n o t t o s a y t h a t m a r k e t s f o r e m i s s i o n r i g h t s a r e n o t u s e f u l t o o l s i n e f f e c t i v e l y a n d e f fi c i e n t l y c o m b a t i n g p o l l u t i o n . N o r d o e s i t s a y t h a t T i t l e I V w i l l d e fi n i t e l y c a u s e a n e t w e l f a r e l o s s . T h e r e i s t h e p o s s i b i l i t y t h a t t h e n e t e f f e c t w i l l b e a w a s h — w i t h l i t t l e a c t u a l c h a n g e i n n e t w e l f a r e . H o w e v e r , t h e p o t e n t i a l l o s s e s a r e v e r y s u b s t a n t i a l a n d i t i s c l e a r t h a t c a u t i o n i s 2 3 2 r e q u i r e d i n s e t t i n g u p s u c h m a r k e t s w h e r e t h e p o l l u t a n t s i n q u e s t i o n h a v e l o c a l i z e d o r l o c a t i o n d e p e n d e n t — a s o p p o s e d t o a m b i e n t — e f f e c t s . C h a p t e r 1 i n d i c a t e s t h a t i t i s t h e d i f f e r e n c e s i n fi r m - s p e c i fi c e x t e r n a l c o s t t h a t d r i v e s t h e m a g n i t u d e o f t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t s o f a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s u n d e r a m a r k e t . T h e g r e a t e r t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t s , t h e g r e a t e r t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f t r a d e s — e i t h e r p o s i t i v e o r n e g a t i v e . T h i s i n d i c a t e s t h a t r e d u c i n g t h e d i s p a r i t y i n e x t e r n a l c o s t a m o n g p a r t i c i p a n t s i n a n a l l o w a n c e m a r k e t w i l l r e d u c e t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f t r a d e s i n a m a r k e t . W h e r e e f f e c t s a r e d e p e n d e n t o n l o c a t i o n o f s o u r c e s , i t t h e r e f o r e s h o u l d p r o v e b e n e fi c i a l t o r e d u c e t h e s i z e o f t h e m a r k e t a r e a , t o e l i m i n a t e l a r g e s h i f t s i n e m i s s i o n l o c a t i o n s — a t l e a s t u n t i l t h e l i k e l y d i r e c t i o n o f t r a d e s c a n d e t e r m i n e d . T h i s p o s s i b i l i t y i s e x p l o r e d i n c h a p t e r 4 w i t h r e g a r d t o t h e T i t l e I V m a r k e t f o r s u l f u r d i o x i d e e m i s s i o n a l l o w a n c e s . I n t h a t c h a p t e r , t h e n a t i o n a l m a r k e t f o r a l l o w a n c e s i n b r o k e n u p i n t o a n u m b e r o f s m a l l e r , g e o g r a p h i c a l l y c o m p a c t m a r k e t . T h e i d e a b e i n g t o g r o u p m a r k e t p a r t i c i p a n t s m o r e c l o s e l y i n t e r m s o f e x t e r n a l c o s t s e f f e c t s t h a n o c c u r s u n d e r t h e n a t i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t . T h e a d h o c m a r k e t a s s i g n m e n t s r e d u c e d t h e e a s t - t o - w e s t m o b i l i t y o f a l l o w a n c e s i n t h e s i m u l a t i o n a n d r e d u c e d t h e d i s p a r i t y i n e x t e r n a l c o s t s o f e m i s s i o n s a m o n g e a c h m a r k e t ’ s p a r t i c i p a n t s . T h e r e s u l t o f t h e C h a p t e r 4 m a r k e t a s s i g n m e n t w a s s u b s t a n t i a l r e d u c t i o n i n t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o f t h e T i t l e I V a l l o w a n c e s y s t e m r e l a t i v e t o t h e n a t i o n a l a l l o w a n c e m a r k e t . T h e d e p e n d e n c e o f t h e e x t e r n a l c o s t e f f e c t o n t h e d i s p a r i t y o f e x t e r n a l c o s t s i n d i c a t e s t h a t s o m e p o l l u t a n t s a r e b e t t e r s u i t e d f o r t h e u s e o f l a r g e a l l o w a n c e m a r k e t s t h a n o t h e r s . T h e l e s s l o c a t i o n - d e p e n d e n t t h e e x t e r n a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h a p o l l u t a n t a r e , t h e m o r e s u i t a b l e t h e y w o u l d b e f o r a m a r k e t f o r e m i s s i o n a l l o w a n c e s a s a m e a n s o f 2 3 3 a c h i e v i n g e m i s s i o n g o a l s . G r e e n h o u s e g a s e s ( c a r b o n d i o x i d e a n d C F C ) a n d o z o n e l a y e r d e p l e t e r s ( C F C s ) a r e g o o d e x a m p l e s o f e m i s s i o n s w i t h o u t l o c a l i z e d e f f e c t s . P r e s u m a b l y b o t h o f t h e s e a g e n t s e f f e c t s a r e b a s e d o n t h e a m b i e n t l e v e l s i n t h e a t m o s p h e r e h — t h e e x t e r n a l c o s t s g e n e r a t e d b y e v e r y u n i t o f e m i s s i o n s i s t h e r e f o r e e q u a l a c r o s s a l l s o u r c e s . T h e l o c a t i o n o f r e d u c t i o n s i s t h e r e f o r e n o t a s i m p o r t a n t a s t h e l e v e l o f r e d u c t i o n s o n a w o r l d - w i d e s c a l e . U n d e r s u c h a s i t u a t i o n , t h e p o t e n t i a l b e n e fi t s o f u s i n g m a r k e t f o r e m i s s i o n s t o a c h i e v e a n e m i s s i o n g o a l a r e v e r y l a r g e i n t e r m s o f a b a t e m e n t c o s t s s a v i n g s a n d t h e p o t e n t i a l l o s s i n c h a n g e s i n e x t e r n a l c o s t s e i t h e r n e g l i g i b l e o r n o n - e x i s t e n t . A g a i n , t h e m o r e l o c a l i z e d t h e e f f e c t , t h e m o r e t h e m a r k e t n e e d s t o b e s c r u t i n i z e d f o r w e l f a r e e f f e c t s . T h e l e s s l o c a l i z e d t h e e f f e c t , t h e l e s s c o n c e r n n e e d s t o b e a t t a c h e d t o t h e e x t e r n a l c o s t a f f e c t s o f a l l o w a n c e r e a l l o c a t i o n s u n d e r a m a r k e t . N i t r o u s O x i d e e m i s s i o n s a r e a n e x a m p l e o f a p o l l u t a n t w i t h a v e r y l o c a l i z e d e f f e c t . N i t r o u s o x i d e e m i s s i o n s a r e n o t o n l y a p r e c u r s o r o f a c i d r a i n , b u t a m a j o r c o m p o n e n t o f o z o n e p o l l u t i o n a t g r o u n d l e v e l . 1 A s s u c h , o z o n e i s n o t a g o o d c a n d i d a t e f o r r e g i o n a l e m i s s i o n a l l o w a n c e m a r k e t s . L o c a l m a r k e t s m a y w o r k , b u t a n y t h i n g l a r g e r i n s c o p e r i s k s t h e w e l f a r e l o s s e s s e e n i n c h a p t e r 3 a n d 4 w i t h r e g a r d s t o T i t l e I V . T h e u s e o f m a r k e t s f o r e m i s s i o n a l l o w a n c e s i s a p o t e n t i a l l y p o w e r f u l p o l i c y t o o l f o r a c h i e v i n g e m i s s i o n g o a l s . B u t a s w i t h a n y p o l i c y t o o l , t h e d e c i s i o n o f w h e n a n d h o w t o u s e i t d e t e r m i n e s i t s e f f e c t i v e n e s s i n a c h i e v i n g t h e g o a l s o f a p o l i c y . I f t h e g o a l i s t o r e d u c e t h e e x t e r n a l c o s t s o f a p o l l u t a n t i n a m o r e c o s t e f f e c t i v e m a n n e r t h a n a c a p , t h e m a r k e t w i l l p r o v e u s e f u l w h e r e t h e e f f e c t o f t h e p o l l u t a n t i s b a s e d o n a m b i e n t , r a t h e r t h a n 1 O z o n e a t g r o u n d l e v e l i s a p o l l u t a n t . O z o n e i s a v e r y r e a c t i v e g a s w i t h e f f e c t s t h a t h a v e b e e n c o m p a r e d t o M u s t a r d G a s a s f a r a s e f f e c t s o n l u n g t i s s u e . T h e c o n v e r s i o n o f n i t r o u s o x i d e s a n d o t h e r v o l a t i l e o r g a n i c c o m p o u n d s i n t o o z o n e t e n d s t o b e v e r y l o c a l i z e d p h e n o m e n a d o w n w i n d o f e m i s s i o n s o u r c e s . 2 3 4 l o c a l i z e d e f f e c t s . I n c a s e s w h e r e e x t e r n a l c o s t s a r e b a s e d o n t h e l o c a t i o n o f s o u r c e s , c a r e m u s t b e u s e d i n d e fi n i n g a n d m a n a g i n g t h e m a r k e t t o i n s u r e t h a t t h e g o a l o f i m p r o v i n g w e l f a r e i s n o t l o s t . 2 3 5 1 . 9 5 A B A b a t e a 1 a 2 B a r r e l B a s e l o a d B a s e l o a d C a p a c i t y B c f B o i l e r B t g a o i B t l b c o B t u C A C C a p a c i t y C O B T U Y R D i s p P D S M E m E m E P A F E R C F G D F S R H l B I P P K a p A K a p B K W h K W H A L B S S O Z R E L I M E T O N S M D N U G P A P a d i p i c P a l w P f P i t h G l o s s a r y T h e c h e m i c a l c o n v e r s i o n f a c t o r f r o m s u l f u r t o $ 0 2 i n t e r m s o f m a s s . I n t e r c e p t o f t h e l i n e a r d e m a n d c u r v e f o r a n n u a l k W h S l o p e o f t h e l i n e a r d e m a n d w r v e f o r a n n u a l k W h D u m m y v a r i a b l e , A b a t g l i f u t i l i t y c h o o s e s t o i n v e s t i n F G D , 0 o t h e r w i s e . P e r c e n t o f b t u ' s a t t r i b u t a b l e t o c o a l P e r c e n t o f b t u ' s a t t r i b u t a b l e t o o i l A v o l u m e t r i c u n i t o f m e a s u r e f o r c r u d e o i l a n d p e t r o l e u m p r o d u c t s e q u i v a l e n t t o 4 2 U S . g a l l o n s . T h e m i n i m u m a m o u n t o f e l e c t r i c i t y p o w e r d e l i v e r e d o r r e q u i r e d o v e r a g i v e n p e r i o d o f t i m e a t a s t e a d y r a t e . T h e g e n e r a t i n g e q u i p m e n t n o r m a l l y o p e r a t e d t o s e r v e l o a d s o n a n a r o u n d - t h e - c l o c k b a s i s . 1 b i l l i o n c u b i c f e e t A s t r u c t u r e f o r g e n e r a t i n g s t e a m t o p r o v i d e m e c h a n i c a l e n e r g y . B t u p e r g a l l o n o f o i l B t u p e r p o u n d o f c o a l B r i t i s h T h e r m a l U n i t , t h e h e a t e n e r g y r e q u i r e d t o r a i s e t h e t e m p e r a t u r e o f o n e p o u n d o f w a t e r b y o n e d e g r e e F . C o m m a n d a n d C o n t r o l R e g u l a t i o n F u l l - l o a d c o n t i n u o u s p o w e r r a t i n g o f a g e n e r a t o r T o t a l b t u ' s u s e d i n a y e a r b y t h e b o i l e r T h e c o s t o f r e m o v i n g 1 t o n o f $ 0 2 i n t e r m s o f l i m e s t o n e , a d i p i c a c i d , a n d w a s t e d i s p o s a l D e m a n d S i d e M a n a g e m e n t T h e u n c o n t r o l l e d e m i s s i o n s p e r k W h g e n e r a t e d b y t h e b o i l e r $ 0 2 e m i s s i o n s b o i l e r p r o d u c e s p e r u n i t o f k W h , p r i o r t o a b a t e m e n t E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y . A l t e r n a t i v e l y , i n c h a p t e r 1 , t h e E n v i r o n m e n t a l P l a n n i n g A g e n t . F e d e r a l E n e r g y R e g u l a t o r y C o m m i s s i o n F l u i d i z e d G a s D e s u l f u r i z a t i o n F i r m S p e c i f i c R e g u l a t o r T h e h e a t r a t e o f t h e b o i l e r , t h a t i s t h e n u m b e r o f m m b t u n e e d e d t o g e n e r a t e a l t h o f p o w e r i n c e n t i v e B a s e d R e g u l a t i o n I n d e p e n d e n t P o w e r P r o d u c e r p o r t i o n o f c a p i t a l a b a t e m e n t t h a t i s d e p e n d e n t o n t h e l e v e l o f a b a t e m e n t u s e d p o r t i o n o f a b a t e m e n t c a p i t a l t h a t i s i n d e p e n d e n t o f t h e l e v e l o f a b a t e m e n t c a p i t a l u s e d A n n u a l o u t p u t o f b o i l e r i n k i l o w a t t h o u r s . T a k e s t h e f o r m o f Q i n c h a p t e r 1 . E l e c t r i c p o w e r n e e d e d t o o p e r a t e F G D i n a y e a r T h e a n n u a l a l l o t m e n t o f a l l o w a n c e s P o u n d s o f $ 0 2 r e m o v e d i n a y e a r a t t h e b o i l e r T o n s o f l i m e s t o n e u s e d t o r e m o v e $ 0 2 i n a y e a r M a r g i n a l d a m a g e o f e m i s s i o n s w h i c h m a k e l a n d f a l l . N o n - U t i l i t y G e n e r a t o r P r i c e o f a l l o w a n c e s T h e p r i c e o f a d i p i c a c i d , p e r t o n P r i c e o f m a t e r i a l s a n d s e r v i c e s n e e d e d t o r e m o v e e a c h t o n o f e m i s s i o n s P r i c e o f f u e l p e r m m b t u P r i c e p e r k i l o w a t t h o u r g e n e r a t e d t o r u n a b a t e m e n t h a r d w a r e i n t e r m s o f k W h a n d w a t e r 2 3 6 k a v n P L l e s t n P m s t e R E 8 S c h o a l S t h r S o Z o i l T U W A S T O N S W A T E R n g t t g a Z P r i c e p e r k i l o w a t t h o u r N o n - f u e l v a r i a b l e p o r t i o n o f g e n e r a t i o n c o s t s o f k W h , p e r k W h T h e p r i c e o f l i m e s t o n e , p e r t o n T h e c o s t o f d i s p o s i n g 1 t o n o f w a s t e T h e r e m o v a l e f f i c i e n c y o f t h e a b a t e m e n t c a p i t a l , r a n g e f r o m 0 t o 9 0 T h e a m o u n t o f a d i p i c a c i d , i n t o n s , n e e d e d t o r e m o v e 1 t o n o f $ 0 2 f r o m e m i s s i o n s S u l f u r a s a p e r c e n t o f m a s s M a x s u l f u r d i o x i d e o u t p u t o f a b o i l e r p e r h o u r S u l f u r a s a p e r c e n t o f m a s s W a s t e t o n n a g e f r o m F G D o p e r a t i o n g e n e r a t e d b y e a c h t o n o f $ 0 2 r e m o v e d f r c r n e m r s s r o n s T h e a m o u n t o f l i m e s t o n e , i n t o n s , n e e d e d t o r e m o v e 1 t o n o f $ 0 2 f r o m e m i s s i o n s T o n s o f w a s t e g e n e r a t e d b y F G D p r o c e s s i n a y e a r T h o u s a n d s o f g a l l o n s o f w a t e r u s e d b y F G D i n a y e a r T h e w e i g h t o f a g a l l o n o f o i l , i n l b s . F i x e d c o s t s o f t h e b o i l e r i n q u e s t i o n 2 3 7 A p p e n d i c e s 2 3 8 A p p e n d i x A : D i s t o r t i o n a r y E f f e c t s o f A s s u m i n g C o n s t a n t H e a t R a t e s ( H ) a c r o s s b o i l e r s a t a g i v e n p l a n t a n d D i s t o r t i o n a r y E f f e c t s o f A s s u m i n g C o n s t a n t V a r i a b l e C o s t s A c r o s s B o i l e r s f r o m G i v e n P l a n t A - I : D i s t o r t i o n a r y E f f e c t s o f A s s u m i n g C o n s t a n t H e a t R a t e s ( H ) a c r o s s b o i l e r s a t a g i v e n p l a n t T h e a s s u m p t i o n s t h a t e a c h b o i l e r u s e s t h e s a m e f u e l m i x a n d h a s t h e p l a n t s a v e r a g e h e a t r a t e ( H ) l e a d s t o t h e r e s u l t , g i v e n t h e i n f o r m a t i o n a v a i l a b l e , t h a t t h e m a r g i n a l c o s t o f k W h i n t e r m s o f f u e l i s c o n s t a n t f o r e a c h b o i l e r . W h e r e t h e b o i l e r s a t a p l a n t a r e t h e s a m e s i z e a n d t y p e t h e s e a s s u m p t i o n s w i l l h a v e o n l y l i m i t e d d i s t o r t i o n a r y e f f e c t s o n t h e c o s t f u n c t i o n O v e r t h e c a p a c i t y a n d u s e r a n g e s e x a m i n e d m o s t o f t h e p l a n t s a r e w e l l b e l o w t h e i r e n g i n e e r i n g c a p a c i t y a n d s h o u l d e x p e r i e n c e l i t t l e v a r i a t i o n i n h e a t r a t e o f fi r e l m i x f o r r e l e v a n t o u t p u t r a n g e s . T a b l e A - 1 b e l o w s h o w s t h e p e r c e n t a g e o f a n n u a l c a p a c i t y u s e d a t t h e p o w e r p l a n t s i n t h e s t u d y . I f t h e h e a t r a t e a n d f u e l m i x d o v a r y w i t h t h e s i z e o f t h e b o i l e r a t a p l a n t ( o r f r o m b o i l e r t o b o i l e r ) , s o m e d i s t o r t i o n i n t h e k W h p r o d u c e d b y b o i l e r m a y b e p o s s i b l e . G i v e n t h e i n f o r m a t i o n a v a i l a b l e a t t h i s t i m e t h e r e i s l i t t l e t h a t c a n b e d o n e t o c o r r e c t f o r t h i s . H o w e v e r , s o m e e x a m i n a t i o n o f t h e p r o b l e m i s i n o r d e r . T a b l e A - 1 : P i e r c m t o f A n n u a l C a p a c i t y U s e d A l l P l a n t s P e r c e n t o f P e r c e n t a g e A n n u a l o f C a p a c i t y P l a n t s U s e d 8 8 t o 8 0 2 . 3 6 % 7 9 t o 7 0 7 . 3 3 % 6 9 t o 6 0 1 2 . 7 7 % 5 9 t o 5 0 3 3 . 3 3 % 4 9 t o 4 0 1 2 . 2 9 % 3 9 t o 3 0 1 3 . 7 1 % 2 9 t o 2 0 9 . 2 2 % 1 9 t o 1 0 4 . 9 6 % 9 t o 0 4 . 0 2 % 2 3 9 I n g e n e r a l , t h e a m o u n t o f d i s t o r t i o n t h a t o c c u r s f r o m a s s u m i n g a c o n s t a n t m a r g i n a l c o s t i s h o w i n c r e a s e s o r d e c r e a s e s i n k W h d e m a n d a f f e c t s t h e l o a d d e m a n d o f t h e p l a n t o v e r t h e c o u r s e o f a y e a r a n d h o w t h i s a f f e c t s t h e p l a n t ’ s m a r g i n a l c o s t o f p r o d u c t i o n . I n c a s e s w h e r e t h e r e a r e p r i m e a n d s e c o n d a r y b o i l e r s u s e d f o r t h e m a i n a n d p e a k d e m a n d , r e s p e c t i v e l y , i t i s c o m m o n w i s d o m t h a t t h e p e a k g e n e r a t o r s t e n d t o h a v e a h i g h e r m a r g i n a l c o s t o f o p e r a t i o n . T h e s e g e n e r a t o r s t e n d t o b e s m a l l e r , n e e d a s h o r t e r s t a r t - u p t i m e ( m a k i n g t h e m g o o d f o r l o a d o n d e m a n d r u n s ) , b u t t e n d t o h a v e a h i g h e r c o s t t o o p e r a t e o n a p e r k W h b a s i s . I f s u c h a p l a n t e x p e r i e n c e s a n i n c r e a s e / d e c r e a s e i n d e m a n d , i t i s p o s s i b l e t h a t t h e i n c r e a s e / d e c r e a s e c o u l d o c c u r e i t h e r d u r i n g a p e a k o r a n o f f - p e a k t i m e . I f i t o c c u r s d u r i n g a n o f f - p e a k t i m e a n d i t d o e s n o t c h a n g e t h e p e a k / o f f - p e a k s t a t u s o f t h e p l a n t i t i s a s s u m e d t h a t t h e m a r g i n a l f u e l c o s t s d o n o t c h a n g e , t h e p l a n t i s u n d e r n o r m a l l o a d . I f t h e c h a n g e o c c u r s d u r i n g a p e a k t i m e , i t c o u l d a d j u s t t h e l o a d t o o f f - p e a k , o r i n c r e a s e t h e s i z e o r d u r a t i o n o f t h e p e a k l o a d , o f t h e p l a n t . E i t h e r o f t h e s e e f f e c t s m a y i m p a c t t h e a n n u a l h e a t r a t e ( H ) o r f u e l m i x ( t h e a l p h a s ) o f t h e p l a n t s a n d b o i l e r s ‘ . E i t h e r o f t h e s e e f f e c t s w o u l d a f f e c t t h e m a r g i n a l f u e l c o s t o f t h e a n n u a l p r o d u c t i o n o f k W h f o r t h e p l a n t a n d b o i l e r s . T h e m a g n i t u d e o f t h i s e f f e c t o n a n n u a l m a r g i n a l c o s t w o u l d d e p e n d o n t h e e f f e c t o f t h i s d e m a n d s h i f t h a s o n t h e p r o p o r t i o n o f t h e p e a k b o i l e r ’ s s h a r e o f t o t a l a n n u a l m m b t u r e l a t i v e t o t h e t o t a l a n n u a l m m b t u o f t h e b o i l e r . B u t a s s e e n i n t a b l e A - 2 , t h e s h a r e o f m m b t u ’ s p r o v i d e d b y n o n - c o a l f u e l a t p l a n t ’ s w h i c h b u r n c o a l i s v e r y s m a l l i n t h e m a j o r i t y o f p l a n t s . I n f a c t , 8 7 . 2 % o f t h e c o a l 1 A s a g e n e r a l r u l e , p e a k - l o a d g e n e r a t o r s t e n d t o b e o i l o r n a t u r a l g a s b u r n e r s d u e t o t h e c h a r a c t e r i s t i c s n e e d e d b y p e a k - l o a d g e n e r a t o r s . T h e s e t e n d t o b e s m a l l e r u n i t s w i t h h i g h e r m a r g i n a l c o s t s t h a n t h e m u c h l a r g e r c o a l b u r n i n g u n i t s w h i c h s e r v e a s t h e m a j o r i t y o f t h e p r i m e m o v e r s i n t h e d a t a s e t ( 9 5 % ) . 2 4 0 b u r n i n g p l a n t s h a v e 9 8 % o r m o r e o f t h e i r t o t a l a n n u a l m m b t u s s u p p l i e d b y c o a l i n a g i v e n y e a r . I f t h e r e m a i n d e r t h e m m b t u w e r e a s s u m e d t o b e u s e d b y p e a k - l o a d g e n e r a t o r s a t t h e p l a n t s i n q u e s t i o n , a n y g i v e n c h a n g e i n d e m a n d m a y o r m a y n o t c h a n g e t h e . 2 % l o a d c a r r i e d p e a k g e n e r a t o r s . I t i s m o r e l i k e l y t h a t t h e i n c r e a s e o r d e c r e a s e i n d e m a n d w i l l , o v e r t h e c o a r s e o f t h e y e a r , b e d i s t r i b u t e d p r o p o r t i o n a l l y b e t w e e n t h e p e a k a n d o f f - p e a k h o u r s . I f t h i s i s t r u e , t h e a n n u a l H a v e r a g e f o r t h e y e a r a n d t h e a v e r a g e f u e l m i x o f e a c h p l a n t w i l l r e m a i n r e l a t i v e l y u n c h a n g e d w i t h t h e c h a n g e i n a n n u a l d e m a n d . W h i l e , o n a d a y t o d a y b a s i s , t h e c h a n g e i n d e m a n d m a y a f f e c t o n e p o r t i o n o f d e m a n d m o r e t h a n a n o t h e r , o v e r t h e c o u r s e o f t h e y e a r i t s e e m s r e a s o n a b l e t o a s s u m e t h a t t h e s e e f f e c t s w o u l d f a l l w i t h i n t h e n o r m a l d i s t r i b u t i o n o f m m b t u b e t w e e n t h e b o i l e r s a t a p l a n t . A n y d i s t o r t i o n i n e s t i m a t e s c a u s e d b y t h e a s s u m p t i o n o f c o n s t a n t m a r g i n a l c o s t s i s t h u s a s s u m e d t o b e l i m i t e d u n d e r c o n d i t i o n s w h e r e t h e b o i l e r ’ s a t a p l a n t r e p r e s e n t p e a k a n d o f f - p e a k u n i t s . I n g e n e r a l , h o w e v e r , t h e v a s t m a j o r i t y o f t h e c o a l b u r n i n g p l a n t s i n t h e d a t a s e t a r e m a d e u p o f t w o o r m o r e b o i l e r s o f e q u a l s i z e , h e a t r a t e , a n d f u e l m i x . 2 T h e u s e o f o i l o r g a s i s u s e d i n a d d i t i o n t o c o a l a t s o m e o f t h e s e p l a n t s t o p r o v i d e t h e m m b t u n e e d e d t o g e n e r a t e k W h . T h e i s s u e o f c h a n g i n g m a r g i n a l c o s t s o v e r c h a n g i n g l o a d s i s t h u s l i m i t e d t o t h e q u e s t i o n o f w h e t h e r o r n o t t h e h e a t r a t e f o r t h e b o i l e r s i s a f f e c t e d b y v a r y i n g l o a d s o n t h e p l a n t . I t i s t h e a s s u m p t i o n o f t h i s s t u d y t h a t , e x c e p t i n e x t r e m e l o a d c h a n g e s , t h e a v e r a g e a n n u a l h e a t r a t e a n d f u e l m i x o f t h e b o i l e r s a t a p l a n t d o n o t c h a n g e w i t h l o a d c h a n g e s . W h i l e t h i s a s s u m p t i o n i s n e i t h e r s u p p o r t e d o r c h a l l e n g e d b y t h e d a t a a v a i l a b l e 2 4 1 a t t h e t i m e , i t i s a c o n v e n t i o n f o r c e d b y t h e l i m i t s o f t h e d a t a u s e d i n t h e d a t a s e t . I n t e r v i e w s w i t h p e r s o n a l f r o m N i a g a r a M o h a w k a n d e n g i n e e r s w i t h t h e N e w Y o r k S t a t e E n e r g y R e g u l a t o r y C o m m i s s i o n h a v e s u p p o r t e d t h i s p r e m i s e . L a r g e c o a l fi r i n g u n i t s t e n d t o e x p e r i e n c e a fl a t m a r g i n a l c o s t i n f u e l o n c e r u n n i n g a n d u n d e r l o a d w h e n w i t h i n t h e i r d e s i g n p a r a m e t e r s a n d a f t e r b e i n g p r o p e r l y w a r m e d . T a b l e A - 2 : C o a l ' s S h a r e o f t o t a l A n n u a l B T U ' s B u r n e d a t P l a n t C o a l ' s S h a r e o f t o t a l A n n u a l % o f c o a l B T U ‘ s p l a n t s B u r n e d a t P l a n t 1 0 0 % 2 2 . 0 2 % 9 9 % 6 1 . 3 1 % 9 8 % 3 . 8 7 % 9 7 t o 9 0 % 4 . 4 6 % 8 9 t o 8 0 % 2 . 3 8 % 7 9 t o 7 0 % 1 . 4 9 % 6 9 t o 6 0 % 2 . 0 8 % 5 9 t o 5 0 % 1 . 4 9 % 4 9 t o 1 0 % 0 . 8 9 % A - I I . D i s t o r t i o n a r y E f f e c t s o f A s s u m i n g C o n s t a n t V a r i a b l e C o s t s A c r o s s B o i l e r s f r o m G i v e n P l a n t W h i l e t h e e f f e c t s o f c h a n g i n g d e m a n d o n t h e h e a t r a t e a n d f u e l m i x s e e m l i m i t e d 3 , i t i s n o t c l e a r t h a t t h e s a m e c a n b e s a i d f o r a l l o f t h e c o s t c o m p o n e n t s c a p t u r e d u n d e r t h e L v a r i a b l e u s e d i n t h e m o d e l . W h i l e t h e s a m e a r g u m e n t s f r o m a p p e n d i x A c a n a p p l y t o t h e c o o l a n t s u s e d b y t h e p l a n t , i t i s n o t c l e a r t h a t t h e l i m i t e d l a b o r c o s t s d i r e c t l y 2 P e a k l o a d g e n e r a t o r s t e n d t o b e l o c a t e d a t o t h e r p l a n t s o w n e d b y t h e s a m e c o m p a n y . T h e l o c a t i o n o f p l a n t s t e n d s t o d e t e r m i n e d b y t h e a c c e s s t o g a s l i n e s , t r a i n s , a n d s h i p p i n g l a n e s . 3 A n d t h u s , t h e e f f e c t s o f c h a n g i n g d e m a n d a r e a s s u m e d t o h a v e a n e g l i g i b l e e f f e c t o n t h e m a r g i n a l c o s t o f p r o d u c t i o n i n t e r m s o f f u e l u s a g e ( s e e s e c t i o n A - I a b o v e ) . 2 4 2 a s s o c i a t e d w i t h g e n e r a t i o n v a r y a s d i r e c t l y w i t h c h a n g e s i n k W h p r o d u c e d . T h u s , t h e m a r g i n a l c o s t s o f k W h m a y v a r y w i t h r e s p e c t t o t h e n e e d t o a d j u s t s u c h l a b o r i n a l i n e a r f a s h i o n . H o w e v e r , t h e d a t a p r e v e n t s d i v i n i n g t h e a c t u a l r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h i s c a t e g o r y o f c o s t s a n d t h e p r o d u c t i o n o f k W h . T h e d a t a i n c l u d e s t h e s e c o s t s a s a g e n e r a t i o n c o s t s a n d t h i s m o d e l h a s d o n e t h e s a m e . W h i l e t h i s m a y c a u s e s o m e m e a s u r e m e n t e r r o r i n t h e m o d e l , t h e s e c o s t s a r e a s m a l l p o r t i o n o f t h e m a r g i n a l c o s t a s s o c i a t e d w i t h k W h p r o d u c t i o n b y t h e p l a n t . T h e a v e r a g e m a r g i n a l f u e l c o s t p e r k W h i n t h e d a t a s e t i s a r o u n d . 1 2 p e r k W h . T h e a v e r a g e p r i c e o f t h e e n t i r e L c o m p o n e n t p e r u n i t , o n t h e o t h e r h a n d , i s . 0 0 1 8 3 p e r k W h . O f t h i s , a r o u n d 1 5 % a r e a c t u a l l y m a d e u p o f a l a b o r c o m p o n e n t . I n t h e w o r s t c a s e s c e n a r i o t h e n , 1 . 5 % o f t h e M C o f k W h p r o d u c t i o n m a y h a v e a n o n - c o n s t a n t , n o n - l i n e a r c o m p o n e n t . A t b e s t . 0 2 3 % o f t h e m a r g i n a l c o s t s o f k W h p r o d u c t i o n i s t r u l y q u e s t i o n a b l e u n d e r t h e a s s u m p t i o n o f c o n s t a n t m a r g i n a l c o s t s . T h i s w i l l s t i l l h a v e s o m e i m p a c t o n t h e r e s u l t s o f t h e m o d e l , h o w e v e r i t i s a s s u m e d t h a t s o m e v a r i a b i l i t y i n t h e s e c o s t s i s c o n s i s t e n t w i t h r e a l i t y ( o p e r a t i n g p e r s o n n e l a r e n o t n e e d e d w h e n t h e p l a n t i s s h u t d o w n , e t c . ) . I n a n y e v e n t , t h e d i s t o r t i o n s a r e o f s m a l l m a g n i t u d e i n t h e c o n t e x t s o f b o t h t o t a l a n d m a r g i n a l c o s t s . 2 4 3 A P P E N D I X B : T h e S h a w n e e M o d e l : T h e B l a c k B o x b e h i n d t h e D a t a S e t T h e m o s t c o m p r e h e n s i v e s o u r c e o f a b a t e m e n t c o s t s e s t i m a t e s d a t a c o m e s fi o m t h e “ i n t e g r a t e d a i r p o l l u t i o n c o n t r o l s y s t e m ” p r o g r a m p u b l i s h e d b y t h e A i r a n d E n e r g y E n g i n e e r i n g R e s e a r c h L a b o r a t o r y o f t h e E P A . T h e p r o g r a m w a s m a d e a v a i l a b l e t o t h e p u b l i c i n D e c e m b e r o f 1 9 9 0 a n d w a s t h e b a s i s f o r t h e c o s t s e s t i m a t e s u s e d i n t h e C l e a n A i r A c t ’ s s u m m a r y r e p o r t s . T h e r e a r e s e v e r a l l i m i t a t i o n s o f t h e m o d e l u s e d b y t h e E P A . T h e b i g g e s t l i m i t a t i o n i s t h a t t h e m o d e l e s t i m a t e s t h e c o s t s o f F G D b a s e d t e c h n o l o g y t h a t i s r e l a t i v e l y o u t o f d a t e . “ F r o m 1 9 6 8 t o 1 9 8 0 , E P A s p o n s o r e d r e s e a r c h o n t h e d e v e l o p m e n t o f l i m e / l i m e s t o n e s l u r r y F G D t e c h n o l o g y a t t h e A l k a l i S c r u b b i n g T e s t F a c i l i t y l o c a t e d a t T V A ’ s S h a w n e e S t e a m P l a n t . . . t h e e x p e r i m e n t a l t e s t d a t a c o l l e c t e d d u r i n g t h e s e t e s t s w e r e u s e d t o d e v e l o p a c o m p u t e r m o d e l t o s i m u l a t e c o n c e p t u a l d e s i g n s a n d e s t i m a t e c o s t s f o r l i m e / l i m e s t o n e s l u r r y p r o c e s s e s . ” 4 T h e S h a w n e e m o d e l , a r e v i s i o n s t a r t e d i n 1 9 7 4 b a s e d o n i n f o r m a t i o n f r o m t h e S h a w n e e t e s t b e d , 5 s a w n u m e r o u s r e v i s i o n s o v e r t h e n e x t t e n y e a r s t o r e fl e c t i m p r o v e m e n t s i n t e c h n o l o g y a n d c h a n g i n g c o s t s t r u c t u r e s i n t h e m a r k e t . T h e m o d e l r e c e i v e d a m a j o r o v e r h a u l i n 1 9 8 0 . T h e m o s t r e c e n t v e r s i o n o f t h e m o d e l , t h e o n e u s e d i n t h e 1 9 9 0 r e l e a s e , i s b a s e d o n “ T h e S h a w n e e F l u e G a s D e s u l f u r i z a t i o n C o m p u t e r M o d e l ” 4 T . E m m e l a n d M . M a i b o d i , “ R e t r o fi t C o s t s f o r S O ; a n d N O x C o n t r o l O p t i o n s a t 2 0 0 C o a l - F i r e d P l a n t s , ” E P A c o n t r a c t N o . 6 8 - 0 2 — 4 2 8 6 ; N a t i o n a l A c i d R a i n P r e c i p i t a t i o n A s s e s s m e n t P r o g r a m , 1 9 9 0 I n t e g r a t e d A s s e s s m e n t R e p o r t , p a g e s 4 0 8 - 4 3 3 ; M . M a i b o d i a n d B l a c k a r d , l n t a g g t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m v e r s i o n 4 0 V o l u m e 2 t e c h n i c a l d o c u m e n t a t i o n m a g a a l , D e c e m b e r 1 9 9 0 , a n d P a g e s 4 - 3 9 . 5 M . M a i b o d i a n d B l a c k a r d , I n t e g m t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m v e r s i o n 4 . 0 V o l u m e 2 t e c h n i a a l d o c u m e n t a t i o n m a n u a l , D e c e m b e r 1 9 9 0 , a n d P a g e s 4 - 3 9 . 2 4 4 w h i c h w a s c o m p l e t e d i n 1 9 8 4 a n d r e l e a s e d i n M a r c h o f 1 9 8 5 . 6 T h i s m o d e l , a s a d v e r t i s e d , “ i s c a p a b l e o f s i m u l a t i n g a c o m p l e t e c o n c e p t u a l d e s i g n f o r l i m e / l i m e s t o n e s l u r r y F G D p r o c e s s e s u t i l i z i n g d i f f e r e n t a b s o r b e r t o w e r s , w i t h a n d w i t h o u t c h e m i c a l a d d i t i v e s , w i t h a n y o f fi v e s l u d g e d i s p o s a l o p t i o n s . ” 7 T h e m o d e l ’ s a c t u a l c o s t f u n c t i o n s , w e r e , h o w e v e r , u n a v a i l a b l e . T h e o n e p u b l i s h e d e q u a t i o n o n c o s t s i s “ a s i m p l e c u r v e fi t e q u a t i o n t o p r e d i c t d i r e c t c a p i t a l c o s t v e r s u s b o i l e r s i z e ( M W ) w a s p e r f o r m e d o n I A P C S m o d e l a s f o l l o w s : D i r e c t C a p i t a l c o s t ( $ ) = 7 6 3 , 9 0 0 * b o i l e r s i z e " 0 . 6 9 . ” 8 T h i s c o v e r s t h e d i r e c t c a p i t a l c o s t i n 1 9 8 8 d o l l a r s f o r l i m e F G D , w i t h t h e f o l l o w i n g q u a l i fi c a t i o n s : “ f o r l i m e F G D w i t h 1 p e r c e n t s u l f u r , 1 0 p e r c e n t a s h , 4 p e r c e n t m o i s t u r e , a n d a d i p i c a c i d a s a n a d d i t i v e ( l i q u i d t o g a s r a t i o o f 6 5 ) . ” 9 F o r a n y v a r i a t i o n o n t h a t t h e m e i t i s n e c e s s a r y t o r u n t h e S h a w n e e p r o g r a m w h i c h i s s o l d t o u t i l i t i e s s o t h a t t h e y m a y e s t i m a t e d t h e i r c o s t s o f c o m p l y i n g w i t h T i t l e I V . I n o r d e r t o g a t h e r t h e n e c e s s a r y d a t a t o e s t i m a t e t h e c o s t s o f a n y a f f e c t e d u t i l i t y b o i l e r i t w a s n e c e s s a r y t o c o n s t r u c t a d a t a s e t u s i n g t h e m o d e l . T h i s d a t a w a s t h e n c h e c k e d a g a i n s t i n f o r m a t i o n p r o v i d e d b y t h e N e w Y o r k S t a t e U t i l i t y C o m m i s s i o n a n d i n p h o n e i n t e r v i e w s w i t h N o r m a n K a p l a n , t h e I n t e g r a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m p r o j e c t o f fi c e r . F o r m o r e i n f o r m a t i o n a b o u t t h e S h a w n e e m o d e l d e r i v e d d a t a s e t a n d t h e c o s t c u r v e s d e r i v e d f r o m i t , s e e a p p e n d i x G . 6 S u d h o f f , F . A , a n d R . L . T o r s t r i c k . S h a w n e e F l u e G a s D e s u l f u r i z a t i o n C o m p u t e r M o d e l U s e r s M a n u a l , U S . E P A . R e s e a r c h T r i a n g l e P a r k , N C . E P A - 6 0 0 / 8 - 8 5 - 0 0 6 , M a r c h 1 9 8 5 . 7 M . M a i b o d i a n d B l a c k a r d , I n t e g r a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m v e r s i o n 4 . 0 V o l u m e 2 t e c h n i a a l d o c u m e n t a t i o n m a a u a l , D e c e m b e r 1 9 9 0 , a n d P a g e s 4 - 3 9 . 8 M . M a i b o d i a n d B l a c k a r d , I n t e g r a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m v e r s i o n 4 . 0 V o l u m e 2 t e c h n i a a l d o c u m e n t a t i o n m a n u a l , D e c e m b e r 1 9 9 0 , a n d P a g e s 4 — 3 9 . 9 M . M a i b o d i a n d B l a c k a r d , I n t e g r a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m v e r s i o n 4 . 0 V o l u m e 2 t e c h n i c a l d o c u m e n t a t i o n m a n u a l , D e c e m b e r 1 9 9 0 , a n d P a g e s 4 - 3 9 . 2 4 5 A P P E N D I X C : D e f i n i t i o n s a n d T e r m s U s e d i n T e x t a n d I n t h e A p p e n d i c e s T h i s a p p e n d i x h a s t e r m s d i v i d e d i n t o f o u r p a r t s . P a r t 0 1 d e s c r i b e s t h e t e r m s u s e d i n t h e b o d y o f c h a p t e r 3 i n r e g a r d t o t h e d e v e l o p m e n t o f t h e e c o n o m i c m o d e l . P a r t 0 2 d e s c r i b e s t h e v a r i a b l e s u s e d i n t h e i n t h e r e g r e s s i o n s w i t h r e g a r d t o a b a t e m e n t c o s t s , a s f o u n d i n a p p e n d i x F . P a r t 0 3 d e fi n e s t h e t e c h n i c a l r e l a t i o n s h i p s b e h i n d a n u m b e r o f t h e v a r i a b l e s i n 0 1 a n d C - 2 . P a r t C - l : D e f i n i t i o n s a n d T e r m s o f C h a p t e r 3 D e fi n i t i o n L i s t f r o m E q u a t i o n s K W h A n n u a l o u t p u t o f b o i l e r i n k i l o w a t t h o u r s P k w r , P r i c e p e r k i l o w a t t h o u r P r : P r i c e o f f u e l p e r m m b t u P L N o n - f u e l v a r i a b l e p o r t i o n o f g e n e r a t i o n c o s t s o f k W h , p e r k W h P a r w P r i c e o f m a t e r i a l s a n d s e r v i c e s n e e d e d t o r e m o v e e a c h t o n o f e m i s s i o n s P A P r i c e o f a l l o w a n c e s t h P r i c e p e r k i l o w a t t h o u r g e n e r a t e d t o r u n a b a t e m e n t h a r d w a r e i n t e r m s o f k W h a n d w a t e r 2 F i x e d c o s t s o f t h e b o i l e r i n q u e s fi o n H T h e h e a t r a t e o f t h e b o i l e r , t h a t i s t h e n u m b e r o f m m b t u n e e d e d t o g e n e r a t e a k W h o f p o w e r K a p A p o r t i o n o f c a p i t a l a b a t e m e n t t h a t i s d e p e n d e n t o n t h e l e v e l o f a b a t e m e n t u s e d K a p B p o r t i o n o f a b a t e m e n t c a p i t a l t h a t i s i n d e p e n d e n t o f t h e l e v e l o f a b a t e m e n t c a p i t a l u s e d E m T h e u n c o n t r o l l e d e m i s s i o n s p e r k W h g e n e r a t e d b y t h e b o i l e r R E T h e r e m o v a l e f fi c i e n c y o f t h e a b a t e m e n t c a p t i a l i n s t a l l e d . a I n t e r c e p t o f t h e l i n e a r d e m a n d c u r v e f o r a n n u a l k W h b S l o p e o f t h e l i n e a r d e m a n d c u r v e f o r a n n u a l k W h A T h e a n n u a l a l l o t m e n t o f a l l o w a n c e s 2 4 6 C - 2 : E n g i n e e r i n g D e fi n i t i o n s a n d T e r m s U s e d i n A p p e n d i x G V a r i a b l e N a m e s a n d D e fi n i t i o n s f o r A p p e n d i x G R e g r e s s i o n s N a m e I D e f i n i t i o n L B S S O Z R E P o u n d s o f s o 2 r e m o v e d i n a y e a r a t t h e b o i l e r W A S T O N S T o n s o f w a s t e g e n e r a t e d b y F G D p r o c e s s i n a y e a r L I M E T O N S T o n s o f l i m e s t o n e u s e d t o r e m o v e $ 0 2 i n a y e a r W A T E R T h o u s a n d s o f g a l l o n s o f w a t e r u s e d b y F G D i n a y e a r K W H E l e c t r i c p o w e r n e e d e d t o o p e r a t e F G D i n a y e a r C O B T U Y R T o t a l b t u ' s u s e d i n a y e a r b y t h e b o i l e r N a m e s a n d D e fi n i t i o n s f o r A p p e n d i x G R e g r e s s i o n s N a m e D e fi n i t i o n 1 . 9 5 T h e c h e m i c a l c o n v e r s i o n f a c t o r f r o m s u l f u r t o $ 0 2 i n t e r m s o f m a s s . A b a t e D u m m y v a r i a b l e , A b a t e = 1 i f u t i l i t y c h o o s e s t o i n v e s t i n F G D , 0 o t h e r w i s e . a l p h a 1 P e r c e n t o f b t u ' s a t t r i b u t a b l e t o c o a l a l p h a 2 P e r c e n t o f b t u ' s a t t r i b u t a b l e t o o i l b t g a o i B t u p e r g a l l o n o f o i l b t l b c o B t u p e r p o u n d o f c o a l d i s p P E m H k W h p a d i p i c p l m s t n p w a s t e R E S s c h o a l s t h r 5 0 2 0 " T U w g h t g a T h e c o s t o f r e m o v i n g 1 t o n o f $ 0 2 i n t e r m s o f l i m e s t o n e , a d i p i c a c i d , a n d w a s t e d i s p o s a l 8 0 2 e m i s s i o n s b o i l e r p r o d u c e s p e r u n i t o f k W h , p r i o r t o a b a t e m e n t H e a t r a t e o f b o i l e r A n n u a l k W h o f b o i l e r T h e p r i c e o f a d i p i c a c i d , p e r t o n T h e p r i c e o f l i m e s t o n e , p e r t o n T h e c o s t o f d i s p o s i n g 1 t o n o f w a s t e A b a t e m e n t e f fi c i e n c y , r a n g e f r o m 0 t o 9 0 T h e a m o u n t o f a d i p i c a c i d , i n t o n s , n e e d e d t o r e m o v e 1 t o n o f $ 0 2 f r o m e m i s s i o n s S u l f u r a s a p e r c e n t o f m a s s M a x s u l f u r d i o x i d e o u t p u t o f a b o i l e r p e r h o u r S u l f u r a s a p e r c e n t o f m a s s W a s t e t o n n a g e f r o m F G D o p e r a t i o n g e n e r a t e d b y e a c h t o n o f $ 0 2 r e m o v e d f r o m e m i s s i o n s T h e a m o u n t o f l i m e s t o n e , i n t o n s , n e e d e d t o r e m o v e 1 t o n o f $ 0 2 f r o m e m i s s i o n s T h e w e i g h t o f a g a l l o n o f o i l , i n l b s . 2 4 7 C - 3 : T e c h n i c a l R e l a t i o n s h i p s a n d D e f i n i t i o n s S t h r : T h i s m e a s u r e h a s t w o c o m p o n e n t s , t h e $ 0 2 f r o m c o a l ( s t h r c o ) a n d t h e $ 0 2 f r o m o i l ( S O Z h r O l ) - - 3 0 2 h r : : s t h r c o + s t h r o i _ W h e r e s t h r c o ; : { 1 1 ; M W . 1 1 _ 1 . 1 . 2 1 . S ° 2 3 0 5 1 . 1 . 9 5 2 0 “ 1 b t l b c o / 2 1 0 0 A n d 5 0 2 m m , 2 l W Y £ ? ; . _ 1 . § 9 3 ° L 1 . 1 . 9 5 2 0 “ 1 9 3 8 8 1 ) 2 ‘ 0 0 w g h t g a E m : E m i s s i o n s p e r k W h . e . . . - “ 1 5 1 : : W ' A b i i e j i ' 1 2 2 a fl i E r . 5 . , 5 9 : 0 1 1 . . . . $ 1 5 0 2 0 1 “ . H b t l b c o - 1 0 0 1 0 0 0 ‘ g b t g a o i i ‘ i 1 0 0 1 0 0 0 l i t r e . ) C O A L H R : M a x c o a l t h a t a b o i l e r c a n h a n d l e i n a n h o u r . 3 1 1 4 8 3 5 . ! b t l b c o 2 C O A 1 . 1 1 R ' - — 2 4 8 A P P E N D I X D : A l l o w a n c e A l l o c a t i o n F o r m u l a s f o r P h a s e I I o f T i t l e I V — B e f o r e N e w A l l o c a t i o n R u l e s T h e b a s i c i d e a b e h i n d t h e a l l o w a n c e f o r m u l a s i s t h e r e d u c t i o n o f e m i s s i o n s b e l o w t h e 1 . 2 l b s . p e r m m b t u l e v e l . B a s e d o n t h e b a s e l i n e 1 0 a v e r a g e 5 0 2 l b s p e r m m b t u o f e a c h b o i l e r , e a c h b o i l e r i s a s s i g n e d a n u m b e r o f a l l o w a n c e s a c c o r d i n g t o a p r e d e t e r m i n e d s e t o f f o r m u l a s . F o r l a r g e e m i t t e r s ( t h o s e w i t h m o r e t h a n 1 . 2 p e r m m b t u ) , a l l o w a n c e s a r e g r a n t e d a c c o r d i n g t o t h e f o l l o w i n g f o r m u l a : $ 0 2 l e - 1 . 2 1 1 1 8 E 1 k t h e n A 1 i k = 1 . 2 - m m b t u - . I f _ _ _ _ _ ; k T h i s i n s u r e s t h a t t h e b o i l e r m u s t a c h i e v e t h e 1 . 2 l b s p e r m m b t u s t a n d a r d s e t b y t i t l e I V ( a s s u m i n g n o t r a d e ) . I f c l e a n e r t h a n 1 . 2 l b p e r m m b t u i n t h e b a s e l i n e , t h e p l a n t i s g i v e n a n u m b e r o f a l l o w a n c e s u f fi c i e n t t o k e e p i t a t t h a t b a s e l i n e e m i s s i o n l e v e l : 8 0 2 I R m m b t u i k $ 0 2 l e ' m r n b t u i k ' 1 . 2 I f 1 . 2 1 b s > i k > . 6 l e t h e n M i l t : 1 . 2 m m b t u r n m b t u i k m m b t u 1 0 0 0 2 4 9 I f t h e p l a n t i s c o n s i d e r e d a c l e a n c o a l p o w e r p l a n t , t h a t i s w i t h . 6 l b s . P e r m m b t u o r l e s s i n t h e b a s e l i n e , t h e n t h e p l a n t i s g r a n t e d a l l o w a n c e s a c c o r d i n g t o t h e f o l l o w i n g f o r m u l a : $ 0 2 l e - . 6 l b s - m m b t u - I f 5 “ “ 2 ‘ 1 ‘ t h e n 1 1 “ , : ‘ 1 ‘ m m b t u m m b t u - 1 k 1 0 0 0 N o t e t h a t t h e “ c l e a n ” p o w e r p l a n t m a y b e g r a n t e d a l l o w a n c e s i n e x c e s s o f i t s a c t u a l b a s e l i n e . I f t h e u n i t ’ s b a s e l i n e i s l e s s t h a n . 6 l b s p e r m m b t u , t h e a l l o w a n c e s w i l l s t i l l b e a s s i g n e d a t t h e . 6 l b s p e r m m b t u r a t e — m e a n i n g a l l o w a n c e s > b a s e l i n e e m i s s i o n s . F o r e a c h m m b t u o f o i l b u r n e d a l l o w a n c e s ( A 2 i k ) ’ t h e f o r m u l a s a r e i d e n t i c a l . S u m m i n g t h e a l l o w a n c e s ( A m = A 1 1 k + A 2 1 1 0 p r o v i d e s t h e t o t a l n u m b e r o f a l l o w a n c e s g r a n t e d t o t h e b o i l e r i n q u e s t i o n f o r a g i v e n y e a r . 1 ° A s d i s c u s s e d e a r l i e r , t h e b a s e l i n e f o r a p l a n t r e f e r s t o t h e a v e r a g e m m b t u a n d 3 0 2 p e r m m b t u o f t h e p l a n t o v e r t h e 1 9 8 4 t h r o u g h 1 9 8 6 t i m e p e r i o d . 2 5 0 A P P E N D I X E : T h e M e c h a n i s m o f B a n k i n g o f A l l o w a n c e s u n d e r T i t l e I V B a n k e d a l l o w a n c e s c a n b e u s e d t o c o v e r e m i s s i o n r e q u i r e m e n t s o f t h e h o l d e r i n a n y y e a r f o l l o w i n g t h e y e a r t h e y a r e b a n k e d ( n o t u s e d ) . O r b a n k e d a l l o w a n c e s c a n b e s o l d t o a n o t h e r e c o n o m i c u n i t i n a f u t u r e y e a r . B a n k e d a l l o w a n c e s a r e a l w a y s w o r t h o n e t o n o f e m i s s i o n s r e g a r d l e s s o f w h e n t h e y a r e u s e d , f o r a l l i n t e n t s a n d p u r p o s e s ; t h e b a n k i n g o f a l l o w a n c e s i s n e a r l y c o s t - l e s s t o t h e h o l d i n g a g e n t . l l T h e r e a r e s e v e r a l p o t e n t i a l r e a s o n s f o r b a n k i n g — t h e f a i l u r e t o fi n d b u y e r s a t a s k e d o r m a r k e t p r i c e , h o l d i n g a l l o w a n c e s a g a i n s t g r o w i n g f u t u r e n e e d s ( d u e t o g r o w t h i n t h e o u t p u t m a r k e t ) , h o l d i n g a l l o w a n c e s i n a n t i c i p a t i o n o f h i g h e r a l l o w a n c e p r i c e s i n t h e f u t u r e , a n d u n c e r t a i n t y . T h e f a i l u r e t o fi n d b u y e r s , a n d s o m e p o r t i o n o f a l l o w a n c e s b a n k e d b y u n c e r t a i n t y , c o n s t i t u t e u n p l a n n e d i n v e n t o r y b u i l d i n g o r b a n k i n g o f a l l o w a n c e s — j u s t a s u n p l a n n e d i n v e n t o r y o c c u r s i n o t h e r i n d u s t r i e s . G i v e n t h e f a c t t h a t t h e r e i s s u b s t a n t i a l p u n i s h m e n t t o f a i l i n g t o m e e t e m i s s i o n s l i m i t s , t h e r e i s u n c e r t a i n t y i n a n y d e v e l o p i n g m a r k e t r e g a r d i n g s u p p l y , a n d t h e f a c t t h a t t h e e l e c t r i c i n d u s t r y h a s e x p e r i e n c e d a s t e a d y i n c r e a s e i n a n n u a l d e m a n d ; i t s e e m s l i k e l y t h a t u t i l i t i e s w i l l e r r o n t h e s i d e o f o v e r c o m p l i a n c e i n t h e i r a b a t e m e n t d e c i s i o n m a k i n g . T h i s s h o u l d l e a d t o t h e e x i s t e n c e o f o v e r - c o m p l i a n c e i n t h e a l l o w a n c e m a r k e t , a l l e l s e h e l d e q u a l . O n c e t h e d e c i s i o n t o a b a t e h a s b e e n m a d e , t h e c a p i t a l c o s t s b e c o m e fi x e d a n d t h e s u p p l y o f a l l o w a n c e s b e c o m e s fi x e d a t t o o h i g h a l e v e l . T h e r e s u l t o f t h i s w o u l d b e e q u i l i b r i u m a l l o w a n c e p r i c e s s e t t l i n g a t l e v e l s b e l o w t h a t w h i c h w o u l d o t h e r w i s e b e e x p e c t e d i n t h e m a r k e t . O v e r t i m e , t h e o v e r s u p p l y o f 2 5 1 a l l o w a n c e s w o u l d d e t e r i o r a t e a s d e m a n d f o r e l e c t r i c i t y c o n t i n u e s t o g r o w a n d n e w b o i l e r s — w h i c h a r e n o t a s s i g n e d a l l o w a n c e s u n d e r t i t l e I V — n e e d t o b u y a l l o w a n c e s t o c o v e r t h e i r e m i s s i o n s . I t s e e m s r e a s o n a b l e t h a t g r o w t h i n t h e e l e c t r i c i n d u s t r y d e m a n d w o u l d s l o w l y e r o d e o v e r s u p p l y a n d c a u s e p r i c e s t o i n c r e a s e i n t h e m a r k e t f o r a l l o w a n c e s . T h i s g r o w t h i n d e m a n d r e l a t i v e t o s u p p l y i s a l s o b u i l t i n t o t h e s y s t e m i n t h e i m p l e m e n t a t i o n o f a t w o - p h a s e p l a n w h e r e t h e s t a n d a r d s t i g h t e n a n d t h e p o p u l a t i o n o f a f f e c t e d p l a n t s i n c r e a s e s . P h a s e I p l a n t s t e n d t o b e t h e d i r t i e r p l a n t s a n d t h e y a r e g r a n t e d a l l o w a n c e s u s i n g a l l o w a n c e a s s i g n i n g r u l e s w h i c h a r e l e s s s t r i n g e n t t h a n t h e p h a s e I I r u l e s . P h a s e I d e s i g n a t e d p l a n t s w e r e r e q u i r e d t o h a v e e m i s s i o n l e v e l s t h a t m a t c h e d t h e i r a l l o w a n c e h o l d i n g s s t a r t i n g i n 1 9 9 5 . B y 2 0 0 5 , h o w e v e r , t h e p l a n t s u n d e r s t o o d t h a t t h e y w o u l d b e s u b j e c t t o m o r e s t r i n g e n t p h a s e I I a l l o w a n c e r u l e s — t h u s j u s t m e e t i n g p h a s e I e m i s s i o n r u l e s w a s n o t a g o o d l o n g - t e r m s t r a t e g y . T h i s i s p a r t i c u l a r l y t r u e g i v e n t h e f a c t t h a t p h a s e I p l a n t s , f o r t h e m o s t p a r t , s h o u l d h a v e t h e l o w e s t a v e r a g e c o s t s o f s u l f u r d i o x i d e r e m o v a l o f t h e a l l t h e p l a n t s t h a t w i l l b e a f f e c t e d b y t h e p h a s e H r u l e s . 1 2 ' I h u s p h a s e I p l a n t s c o u l d , a n d d o , a n t i c i p a t e b e i n g s u p p l i e r s o f a l l o w a n c e s i n t h e m a r k e t t h a t i n c l u d e s p h a s e H a f f e c t e d b o i l e r s . I n t h e a d d i t i o n , t h e n u m b e r o f a f f e c t e d p h a s e I I b o i l e r s i n c l u d e s a n y n e w s u l f u r e m i t t i n g b o i l e r s o f o v e r S O M W i n c a p a c i t y t h a t c o m e i n t o s e r v i c e a f t e r 1 9 8 6 . U n l i k e o t h e r p h a s e I I a f f e c t e d u n i t s , u n i t s t h a t c o m e o n l i n e a f t e r 1 9 8 6 a r e n o t ‘ 1 T h i s a l l o w a n c e b a n k i n g i s u n l i k e t h e i n v e n t o r i e s t h a t b u i l d u p i n o t h e r i n d u s t r i e s s u c h a s a u t o m o b i l e s a n d c o m p u t e r s w h e r e i n v e n t o r i e s c o s t a r e c a u s e d b y s t o r a g e c o s t s a n d d e p r e c i a t i o n o f t h e s t o c k . ' 2 A s t u d y o f t h e a b a t e m e n t c o s t c u r v e s w i l l s h o w t h a t t h e a v e r a g e c o s t o f r e m o v i n g a t o n o f 3 0 2 f a l l s a s s u l f u r c o n t e n t o f c o a l i n c r e a s e s , t h e a m o u n t o f a b a t e m e n t ( R E ) i n c r e a s e s f o r a g i v e n s u l f u r c o n t e n t , a n d a s t h e M W o f t h e p l a n t t o b e “ c o n t r o l l e d ” i n c r e a s e s . P h a s e 1 p l a n t s t e n d t o b e t h e l a r g e s t , d i r t i e s t p l a n t s — t h u s t h e g r e a t e r t h e l e v e l o f R E , t h e b e t t e r o f f t h e p l a n t i n t e r m s o f t h e a v e r a g e c o s t s o f 5 0 2 r e m o v a l 2 5 2 a s s i g n e d a l l o w a n c e s . A l l o f t h e s e n e w p h a s e 1 1 u n i t s m u s t p u r c h a s e a l l o f t h e i r a l l o w a n c e n e e d s fi o m t h e m a r k e t o r fi o m t h e E P A ’ s r u n a u c t i o n . W h i l e n e w e r p l a n t s w i l l t e n d t o b e c l e a n e r a n d h a v e l o w e r a b a t e m e n t c o s t s t h a n r e t r o fi t p l a n t s , o r u s e n o n — s u l f u r - g e n e r a t i n g f u e l s ” , d e m a n d f o r a l l o w a n c e i s e x p e c t e d t o g r o w , n o t d i m i n i s h i n t h e fi J i l l l ‘ C . T h i s e x p e c t a t i o n o f f u t u r e d e m a n d h a s l e a d t o t h e e x p e c t a t i o n o f h i g h e r p r i c e s f o r a l l o w a n c e s u n d e r a p h a s e I I a f f e c t e d m a r k e t a s w e l l . T h i s e x p e c t a t i o n m a y p r o v i d e s o m e i n c e n t i v e s f o r p h a s e I p l a n t s t o b a n k a l l o w a n c e t o d a y i n a n t i c i p a t i o n o f h i g h e r a l l o w a n c e p r i c e s i n t h e f u t u r e u n d e r p h a s e I I . ‘ 3 N a t u r a l g a s i s a b e c o m i n g a v e r y v i a b l e , l o w c o s t f u e l s o u r c e f o r g e n e r a t o r s . N e w t e c h n o l o g y i n t h e a r e a o f n a t u r a l g a s g e n e r a t o r s h a s m a d e t h e m s o m e o f t h e l o w e s t c o s t s o u r c e s o f e l e c t r i c i t y . I n f a c t , t h e a d v e n t o f t h e i n e x p e n s i v e n a t u r a l g a s g e n e r a t o r h a s b e e n a s i g n i fi c a n t f o r c e i n p u s h i n g d e r e g u l a t i o n o f t h e e l e c t r i c i n d u s t r y . 2 5 3 A P P E N D I X F : F G D A b a t e m e n t C o s t C u r v e E s t i m a t e s b a s e d o n D a t a f r o m t h e S h a w n e e C o m p u t e r M o d e l T h e r e a r e s e v e r a l c o m p o n e n t s t o t h e c o s t s a s s o c i a t e d w i t h F G D a c c o r d i n g t o t h e r e s e a r c h p e r f o r m e d a t t h e S h a w n e e p l a n t . A s d e s c r i b e d i n c h a p t e r 1 , e a c h i n c r e a s e i n R E ( a b a t e m e n t o r r e m o v a l e f fi c i e n c y ) t a k e s a fi x e d r a t i o o f b o t h t h e c a p i t a l ( k ) a n d c o n s u m a b l e c o m p o n e n t ( L ) . T h e m i n i m u m o f e i t h e r c o m p o n e n t u s e d w i l l d e t e r m i n e t h e l e v e l o f a b a t e m e n t ( R E ) a c h i e v e d . V a r i a b l e c o s t s i n t h e f o r m o f c o n s u m a b l e s ( L ) A c c o r d i n g t o t h e S h a w n e e m o d e l ” , t h e v a r i a b l e c o m p o n e n t o f a b a t e m e n t f o r a g i v e n p l a n t a n d f u e l m i x w i l l v a r y w i t h t h e a m o u n t o f f u e l b u r n e d a n d t h e p e r c e n t a g e o f s u l f u r d i o x i d e r e m o v e d f r o m t h e e m i s s i o n s t r e a m T h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s o f t h e S h a w n e e s y n t h e t i c d a t a i n d i c a t e s t h a t t h e E P A a s s u m e s a v e r y l i n e a r r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a m o u n t o f e m i s s i o n s r e m o v e d a n d t h e v a r i a b l e c o s t s a s s o c i a t e d w i t h r e m o v a l E a c h t o n o f 5 0 2 r e m o v e d f r o m t h e e m i s s i o n s t r e a m t a k e s a c e r t a i n a m o u n t o f a d i p i c a c i d 1 5 , l i m e s t o n e , w a t e r , e t c . T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n o u t p u t ( k W h ) , a b a t e m e n t e f f o r t ( R E ) , a n d t h e a m o u n t o f s u l f u r i n t h e f u e l s ( s c h o a l , s o Z o i l ) , i s b r o k e n d o w n i n t o t w o m a i n c o m p o n e n t s . T h e fi r s t i s b a s e d o n t h e a m o u n t o f e m i s s i o n s r e m o v e d f r o m t h e fl u e g a s . T h e s e c o n d i s d e p e n d e n t o n a r o u g h m e a s u r e o f t h e t o t a l v o l u m e o f t h e m a t e r i a l e n t e r i n g t h e b o i l e r s y s t e m . ‘ 4 A p p e n d i x B i n t r o d u c e s t h e S h a w n e e m o d e l a s t h e s o u r c e o f d a t a o n F G D c o s t s . 2 5 4 T h e D a t a S e t A s m e n t i o n e d a b o v e , t h i s p a p e r m a k e s u s e d o f a s y n t h e t i c d a t a s e t d e r i v e d f r o m t h e S h a w n e e F G D “ b l a c k b o x ” c o m p u t e r m o d e l d e v e l o p e d b y t h e E P A t o e s t i m a t e t h e c o s t s o f a b a t e m e n t . 1 6 T h e E P A ’ s c o m p u t e r m o d e l w a s u s e d t o g e n e r a t e a d a t a s e t r e g a r d i n g t h e e s t i m a t e d c o s t s o f e m i s s i o n c o n t r o l s . T h e m o d e l w a s u s e d t o e s t i m a t e t h e c o s t s o f F G D f o r 1 9 0 c a s e s w h i c h c o v e r e d a r a n g e o f b o i l e r s o f l O O M W , Z O O M W , 3 O O M W , 4 0 0 M W , a n d S O O M W i n s i z e — w i t h a v a r i e t y o f c o a l t y p e s , h e a t r a t e s , c a p a c i t y f a c t o r s , a n d r e m o v a l e f fi c i e n c i e s r u n a t e a c h M W s e t t i n g . T h i s d a t a w a s t h e n u s e d t o e s t i m a t e t h e c o s t c u r v e s o f F G D a b a t e m e n t . T h e S h a w n e e F G D m o d e l p r o v i d e s e s t i m a t e s a t e a c h s e t t i n g f o r t h e a m o u n t o f m a t e r i a l s n e e d e d t o r e m o v e e a c h t o n o f s u l f u r d i o x i d e f r o m t h e fl u e g a s e s a n d t h e c a p i t a l e q u i p m e n t n e e d e d t o a c h i e v e e a c h r e m o v a l e f fi c i e n c y s e t t i n g . T a b l e F - l b e l o w l i s t s t h e v a r i a b l e s u s e d i n e s t i m a t i n g t h e v a r i a b l e c o s t s o f F G D . A m o r e t h o r o u g h e x p l a n a t i o n o f t h e d e fi n i t i o n s i s g i v e n i n A p p e n d i x C . T a b l e F - 2 s h o w s t h e r e s u l t s o f t h e r e g r e s s i o n s u s i n g t h e d a t a s e t d e v e l o p e d u s i n g t h e E P A ’ s b a c k b o x c o m p u t e r m o d e l o n e a c h o f t h e v a r i a b l e c o m p o n e n t s o f F G D . T a b l e F - 1 : V a r i a b l e N a m e s a n d D e fi n i t i o n s N a m e D e fi n i t i o n L B S S O Z R E P o u n d s o f $ 0 2 r e m o v e d i n a y e a r a t t h e b o i l e r W A S T O N S T o n s o f w a s t e g e n e r a t e d b y F G D p r o c e s s i n a y e a r L l M E T O N S T o n s o f l i m e s t o n e u s e d t o r e m o v e $ 0 2 i n a y e a r W A T E R T h o u s a n d s o f g a l l o n s o f w a t e r u s e d b y F G D i n a y e a r K W H E l e c t r i c p o w e r n e e d e d t o o p e r a t e F G D i n a y e a r C O B T U Y R T o t a l b t u ' s u s e d i n a y e a r b y t h e b o i l e r 1 5 A d i p i c a c i d i s a n a g e n t u s e d t o p r e v e n t s c a l i n g i n t h e s c r u b b e r m e c h a n i s m s . 1 6 S e e A p p e n d i x B f o r m o r e i n f o r m a t i o n o n t h e S h a w n e e m o d e l . 2 5 5 T a b l e F - Z : F G D V a r i a b l e C o s t R e g r e s s i o n R e s u l t s C o e f fi c i e n t S t a m d a r d P W ! “ ’ v a m ‘ m ’ v a i u . E n o r 1 5 6 5 9 9 5 8 1 3 1 1 1 5 ' . t h 5 W l fi p T e M E S - : 6 « W S E E B T T V a r i a b l e N a m e 8 S E 6 V a fi b l e T R R 7 E E n u r A d a p t : 5 1 . 1 8 5 6 5 0 6 1 . 4 7 5 0 9 L B S S O Z R E 6 0 7 . 3 9 5 0 0 . 9 9 9 9 0 . 9 9 9 7 1 0 . 9 9 9 7 1 . 4 2 9 2 8 r n s w a s c e t 0 0 0 — 1 7 5 6 1 . 7 8 5 0 6 L B S S O Z R E 9 6 8 2 9 1 0 0 . 9 9 9 9 0 . 9 9 9 6 1 0 . 9 9 9 6 1 7 2 9 . 4 9 5 T m l r n s t n 1 1 0 7 0 0 6 9 6 0 5 2 — W E T — $ 8 3 0 3 2 5 7 0 4 . 9 7 9 0 0 9 9 6 7 7 9 9 9 6 2 0 . 9 9 9 6 1 3 2 6 . 1 2 W a t e r v 7 3 7 4 7 1 5 0 9 4 9 6 6 - 1 1 0 0 1 3 v a 1 4 6 . 1 3 2 0 0 . 9 9 5 7 0 . 9 9 1 5 1 0 . 9 9 1 5 1 3 6 5 0 . 3 5 K w h " w 1 5 1 6 7 7 2 3 3 H T M Q J E T — T O E T U Y R 1 4 5 . 1 9 1 0 0 . 9 9 5 6 0 . 9 9 1 1 6 0 . 9 9 1 1 2 8 6 4 1 4 2 T a b l e F - Z ( C o n t i n u e d ) : F G D V a r i a b l e C o s t R e g e s s i o n R e s u l t s A n a t y s i s t a n a n c e D e p e n d e n t R e g m s m R e s i d u a l S i g n i - T n a u o S u m o t M e a n S u n d M e a n 5 m m N a m e D F $ 1 1 3 7 6 5 “ S q u a r e o r S q u a r e s S q u a r e F F A m p : 1 3 3 1 6 9 5 9 2 1 3 3 1 6 9 5 9 2 1 6 9 3 6 6 0 9 5 9 3 2 . 0 4 2 8 4 6 5 1 8 8 5 9 6 7 3 0 T n s w a s m 2 . 9 2 1 5 2 E + 1 2 2 . 9 2 1 5 2 E + 1 2 1 6 9 5 6 5 3 2 7 6 0 6 2 9 9 1 1 5 1 3 6 6 9 7 6 7 1 9 . 4 5 9 7 0 T n s l n i s t n 6 . 7 4 0 1 ' 3 ’ 5 ’ 4 1 1 T i " 3 7 4 6 1 — 5 5 5 7 " T 7 ? # # 5 2 3 7 4 4 8 8 1 7 5 6 5 9 5 1 7 5 4 9 6 9 9 5 . 2 7 4 5 0 W a t e r 4 0 8 6 7 2 5 5 2 “ L ‘ I fi e ‘ r i n — E ' n r ' j é e " “ L 5 . 5 — O 3 E + 1 0 1 8 6 3 3 1 9 9 0 6 2 1 9 4 3 fi 7 3 0 K m 1 . 7 2 9 3 8 1 7 1 7 2 9 3 8 1 7 1 6 8 1 5 4 2 9 1 5 8 . 2 0 3 3 1 E + 1 2 2 1 0 8 0 4 8 0 2 3 0 G i v e n t h e s y n t h e t i c e n g i n e e r i n g a n d c h e m i c a l r u l e b a s i s f o r t h e d a t a s e t , t h e R s q u a r e d a n d T - s c o r e s 0 f t h e r e g r e s s i o n s a r e n o t s u r p r i s i n g . I n e a c h c a s e , t h e R s q u a r e d s c o r e i n d i c a t e s t h a t a . 9 9 o r b e t t e r c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e v a r i a t i o n s f o u n d i n t h e d e p e n d e n t v a r i a b l e a n d i n d e p e n d e n t v a r i a b l e c h o s e n . T h e s e r e g r e s s i o n s o n l y s e r v e t o u n c o v e r t h e r e l a t i o n s h i p s a s s u m e d b y t h e E P A i n i t s c o m p u t e r c o s t m o d e l s , a s d e s c r i b e d i n t h e a p p e n d i x . A s n o t e d i n t h e r e g r e s s i o n t a b l e a b o v e , t h e a n n u a l a m o u n t o f a d i p i c a c i d a n d l i m e s t o n e u s e d , a n d t h e a n n u a l a m o u n t o f w a s t e g e n e r a t e d , b y F G D a t a b o i l e r i s d e p e n d e n t o n t h e a m o u n t o f S O ; r e m o v e d f r o m t h e fl u e g a s e s i n a g i v e n y e a r ( L B S S O Z R E ) . T h e r e g r e s s i o n s o n a d i p i c a c i d a n d l i m e s t o n e u s e a r e n o t h i n g m o r e t h a n t h e e x p r e s s i o n o f t h e c h e m i c a l p r o c e s s b y w h i c h s u l f u r i s r e m o v e d f r o m t h e e m i s s i o n s o f 2 5 6 t h e b o i l e r g i v e n s u f fi c i e n t c a p i t a l a p p l i c a t o r s . T h a t i s , e a c h t o n o f s u l f u r r e m o v e d f r o m t h e fl u e g a s n e e d s a g i v e n a m o u n t o f a d i p i c a c i d a n d l i m e s t o n e t o c o m b i n e a n d r e a c t w i t h t o r e m o v e i t f r o m t h e e m i s s i o n s t r e a m . T h e a m o u n t o f S O ; r e m o v e d b y t h e a b a t e m e n t e q u i p m e n t i s a f u n c t i o n o f t h e t o t a l S O ; fl o w p e r k W h — ( E m ) ” — i n t o n s , t h e t o t a l n u m b e r o f k W h i n a g i v e n y e a r ( k W h ) ‘ 8 , a n d t h e r e m o v a l e f fi c i e n c y o f t h e a b a t e m e n t e q u i p m e n t i n s t a l l e d ( R E ) ” ’ . T h e a m o u n t o f e m i s s i o n fl o w p e r k W h ( E m ) i s d e p e n d e n t o n t h e s u l f u r w e i g h t o f t h e o i l a n d c o a l b i n n e d a t t h e p l a n t ( s c h o a I a n d s o Z o i l , r e s p e c t i v e l y ) , t h e w e i g h t o f t h e o i l ( w g h t g a ) , a n d t h e B t u c o n t e n t o f a u n i t o f o i l a n d t h e c o a l ( b t u g a o i a n d b t u l b c o , r e s p e c t i v e l y ) . T h u s , t h e S O ; t o n n a g e r e m o v e d f r o m a g i v e n R E - b o i l e r i s e q u a l t o L B S S O Z R E = E m i - k w i k - J . T a b l e F - 3 p r e s e n t s a 1 1 5 1 o f v a r i a b l e 1 0 0 n a m e s a n d d e fi n i t i o n s u s e d h e r e . ‘ 7 S e e a p p e n d i x C f o r f u r t h e r e x p l a n a t i o n o f t h e d e fi n i t i o n g i v e n b e l o w : F m a l i - ( l + W - A b a t e m ) s a z e o a l i H i a z i - ( u w - A b a r e i k ) s o z o i r i H i J a . . 2 . . . + _ 4 , . . . _ ‘ b t l b c o i 1 0 0 1 0 0 0 b t g a o i i 1 0 0 1 0 0 0 w g h t g a i ‘ 8 W h e r e t h e t o t a l k w i n c l u d e s t h e p o w e r r e q u i r e d t o r u n t h e a b a t e m e n t e q u i p m e n t . T h e k w c o s t o f a b a t e m e n t i s d e n o t e d b y W , w h i c h i s d e fi n e d i n t a b l e 1 . ‘ 9 A s n o t e d , t h e a b a t e m e n t t e c h n o l o g y i s a s s u m e d t o h a v e a l e o n t i f s t y l e d c o s t s f u n c t i o n . I t i s t h e r e f o r e a s s u m e d t h a t t h e a b a t e m e n t t e c h n o l o g y i s r u n a t c a p a c i t y . T h u s e q u i p m e n t d e s i g n e d t o r u n a t 9 0 % r e m o v a l e f fi c i e n c y w i l l b e r u n a t f u l l c a p a c i t y w h e n d e t e r m i n i n g a c t u a l r u n n i n g c o s t s . 2 5 7 T a b l e F - 3 V a r i a b l e N a m e s a n d D e fi n i t i o n s N a m e D e fi n i t i o n 1 . 9 5 t h e c o n v e r s i o n f a c t o r f r o m s u l f u r t o $ 0 2 . A b a t e D u m m y v a r i a b l e , A b a t e = 1 i f u t i l i t y c h o o s e s t o i n v e s t i n F G D , 0 o t h e r w i s e . a l p h a 1 p e r c e n t o f b t u ' s a t t r i b u t a b l e t o c o a l a l p h a 2 p e r c e n t o f b t u ' s a t t r i b u t a b l e t o o i l B t g a o i b t u p e r g a l l o n o f o i l B t l b c o b t u p e r p o u n d o f c o a l D i s p P T h e c o s t o f r e m o v i n g 1 t o n o f $ 0 2 i n t e r m s o f l i m e s t o n e , a d i p i c a c i d , a n d w a s t e d i s p o s a l E m 5 0 2 e m i s s i o n s b o i l e r p r o d u c e s p e r u n i t o f k W h , p r i o r t o a b a t e m e n t H H e a t r a t e o f b o i l e r K W h a n n u a l k W h o f b o i l e r P a d i p i c T h e p r i c e o f a d i p i c a c i d , p e r t o n l e s t n T h e p r i c e o f l i m e s t o n e , p e r t o n P w a s t e T h e c o s t o f d i s p o s i n g 1 t o n o f w a s t e R E a b a t e m e n t e f fi c i e n c y , r a n g e f r o m O t o 9 0 S T h e a m o u n t o f a d i p i c a c i d , i n t o n s , n e e d e d t o r e m o v e 1 t o n o f $ 0 2 f r o m e m i s s i o n s s c h o a l s u l f u r a s a p e r c e n t o f m a s s s 0 2 h r m a x s u l f u r d i o x i d e o u t p u t o f a b o i l e r p e r h o u r s 0 2 0 i l s u l f u r a s a p e r c e n t o f m a s s T W a s t e t o n n a g e f r o m F G D o p e r a t i o n g e n e r a t e d b y e a c h t o n o f 5 0 2 r e m o v e d f r o m e m i s s i o n s U T h e a m o u n t o f l i m e s t o n e , i n t o n s , n e e d e d t o r e m o v e 1 t o n o f 5 0 2 f r o m e m i s s i o n s W g h t g a t h e w e i g h t o f a g a l l o n o f o i l , i n l b s . ( S * L B S S O Z R E ) , l i m e s t o n e ( U * L B S S O Z R E ) , a n d d i s p o s a l s p a c e ( 0 * L B S S O Z R E ) . 2 ° G i v e n t h e p r i c e f o r a d i p i c ( P a ) , l i m e s t o n e ( P 1 ) , a n d d i s p o s a l ( P W ) , t h e a n n u a l c o s t o f r e m o v i n g 8 0 ; a t a p l a n t i n t e r m s o f l i m e s t o n e , a d i p i c a c i d a n d w a s t e d i s p o s a l i s e q u a l t o t h e f o l l o w i n g : E a c h t o n o f S O ; r e m o v e d r e q u i r e s a g i v e n v o l u m e o f a d i p i c a c i d ( 5 . 1 ) P a * ( S * L B S S O Z R E ) + P l * ( U * L B S S O Z R E ) + P w * ( T * L B S S O Z R E ) . R e - a r r a n g i n g F . l : ( 1 7 . 1 0 ) ( P a * S + 9 1 1 0 + P w * T ) * L B S S O Z R E . 2 ° T h e v a l u e s o f S , U , a n d T a r e g i v e n i n t a b l e F - 2 . 2 5 8 S e t t i n g P a l w fl f s + P l * U + P w * T ) s i m p l i fi e s F . 1 0 t o : ( 1 7 . 1 1 ) P a w L a s s o z n a . R E - N o t i n g f r o m a b o v e t h a t L B S S O Z R E = E m i - k w 1 k “ 1 “ , t o t a l a n n u a l c o s t o f r e m o v i n g a 1 0 0 g i v e n a m o u n t o f S O ; ( L B S S O Z R E ) i n t e r m s o f l i m e s t o n e , a d i p i c a c i d , a n d d i s p o s a l i s e q u a l t o R E ' ( F . 1 2 ) P * E m - v k w - - — ‘ — k f o r a g i v e n R E “ , k W h , a n d E m f r o m t h e b o i l e r i n q u e s t i o n . a l w 1 1 k 0 1 0 T h e a m o u n t o f w a t e r a n d e l e c t r i c i t y n e e d e d t o r u n t h e F G D s y s t e m i s n o t d i r e c t l y r e l a t e d t o t h e a m o u n t o f S O ; r e m o v e d , a s i n d i c a t e d i n t h e r e g r e s s i o n r e s u l t s p r e s e n t e d i n T a b l e F - l . T h e a n n u a l F G D c o n s u m p t i o n o f w a t e r ( V * C O B T U Y R ) a n d e l e c t r i c i t y ( W * C O B T U Y R ) i s i n s t e a d d e p e n d e n t o n t h e a n n u a l v o l u m e o f b t u ’ s b u r n e d a t t h e p l a n t ( C O B T U Y R ) . U s i n g a n a v e r a g e m a r k e t p r i c e f o r e l e c t r i c i t y ( P k w ) t h e t o t a l c o s t o f a b a t e m e n t i n t e r m s o f e l e c t r i c i t y i s ( F . 1 3 ) P k “ ! W * C O B T U Y R . I t i s a s s u m e d t h a t t h i s F G D d e r i v e d e l e c t r i c i t y d e m a n d i s s u p p l i e d b y t h e b o i l e r i t s e l f . T h e c o s t o f t h i s s e l f - s u p p l i e d p o w e r i s a c c o u n t e d a t t h e b o i l e r ’ s r e s i d e n t s t a t e ’ s a v e r a g e p r i c e f o r t h e e l e c t r i c i t y . S i n c e F G D u s e s e l e c t r i c i t y , t h i s a d d s t o t h e t o t a l a n n u a l b t u b u r n e d b y t h e p l a n t t o m e e t i t s o u t p u t d e m a n d ( k W h ) . T h i s , i n t u r n s , a f f e c t s t h e a m o u n t o f w a t e r n e e d e d t o n m t h e F G D u n i t . T h e n e w b t u t o t a l i s ( 1 + W ) * C O B T U Y R . U s i n g a p l a n t s p e c i fi c p r i c e f o r 2 ' A b a t e m e n t e f f o r t , R E , i s c o n v e r t e d t o a p e r c e n t a g e o f e m i s s i o n s r e m o v e d b y d i v i d i n g b y 1 0 0 . T h u s a n R E o f 9 0 m e a n s t h a t . 9 o f e m i s s i o n s w i l l b e r e m o v e d . 2 5 9 w a t e r ( P 1 1 2 0 ) 2 2 t h e t o t a l c o s t o f F G D r e l a t e d w a t e r c o n s u m p t i o n i s e q u a l t o t h o " V * ( 1 + W ) * C O B T U Y R . A d d i n g t h e t o t a l a n n u a l F G D r e l a t e d c o s t o f e l e c t r i c i t y a n d t h e t o t a l F G D r e l a t e d c o s t o f w a t e r r e s u l t s i n : ( F . 1 3 ) ( t h 0 * V * ( 1 + W ) + P k w * W ) * C O B T U Y R N o t i n g a g a i n t h a t t h e t o t a l a n n u a l b t u s b u r n e d a t a p l a n t i s f u n c t i o n o f t h e a n n u a l k W h s u p p l i e d b y t h e p l a n t ( C O B T U Y R = H * k W h ) , F . l 3 c a n b e r e w r i t t e n a s : ( F . 1 4 ) m y V * ( 1 + W ) + P k w " W ) * H * k W h . D e fi n i n g P m . l = ( P h 2 0 . * V * ( 1 + W ) + P k w f W ) * H 1 s e t s a p e r k W h p r i c e f o r a c t i v e F G D . U s i n g P “ , t h e t o t a l a n n u a l c o s t o f F G D r e l a t e d e l e c t r i c i t y a n d w a t e r c o n s u m p t i o n ( F . 1 4 ) c a n b e r e w r i t t e n a s : ( F . 1 5 ) P u k a h i k T h u s e q u a t i o n F . 1 2 a n d F . 1 5 c o m b i n e d g i v e t h e t o t a l 2 3 b o i l e r - s p e c i fi c a n n u a l c o n s u m a b l e s - b a s e d c o s t o f F G D f o r g i v e n l e v e l o f a b a t e m e n t ( R E ) , e m i s s i o n s p e r k W h ( E m ) a n d a n n u a l o u t p u t d e m a n d ( k W h ) : R E . ( F . l 6 ) F G D T o t a l C o n s u m a b l e s C o s t = P a l w * E m i - k w i k - l — O o l l ‘ i ' P u k a h u i 2 2 T h e p r i c e o f w a t e r f a c e d b y a g i v e n p l a n t i s b a s e d o n a b a s e p r i c e m o d i fi e d b y t h e e x i s t e n c e o f l o c a l , f r e e w a t e r s o u r c e s s u c h a s l a k e s , r i v e r s , o r r e s e r v o i r s . 2 6 0 F G D C a p i t a l C o s t A c c o r d i n g t o t h e E P A m o d e l , t h e r e a r e s i x c o m p o n e n t s t o t h e d i r e c t c a p i t a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h F G D . T h e r e i s t h e s o l i d p r e p a r a t i o n e q u i p m e n t , g a s t r e a t m e n t c a p i t a l , t h e s c r u b b e r s , m a t e r i a l h a n d l i n g e q u i p m e n t , f a n s , a n d f e e d e q u i p m e n t . E a c h c o m p o n e n t h a s i t s o w n c o s t s t r u c t u r e a n d w a s m o d e l e d i n d e p e n d e n t l y i n t h e S h a w n e e p r o g r a m . C a p i t a l e q u i p m e n t c o s t s a r e l a r g e l y d e p e n d e n t o n t h e m a x i m u m a m o u n t o f s u l f u r d i o x i d e t h a t c a n fl o w t h r o u g h t h e s y s t e m o v e r a g i v e n a m o u n t o f t i m e . T h a t i s , t h e c o s t s a r e d e p e n d e n t o n t h e m a x i m u m S O ; v o l u m e f o r a s e t t i m e p e r i o d . T h e b a s i c v o l u m e / t i m e u n i t u s e d i n t h e m o d e l d e v e l o p e d b y t h e E P A i s a m e a s u r e o f t h e m a x i m u m s u l f u r d i o x i d e v o l u m e p o s s i b l e i n a g i v e n h o u r f o r t h e b o i l e r i n q u e s t i o n ( s t h r ) . 2 4 2 5 T h i s fl o w r a t e i s m e a s u r e d i n t o n s a n h o u r a t m a x i m u m o u t p u t . A n o t h e r m e a s u r e u s e d i s c o a l t o n s a n h o u r ( C O A L H R ) 2 6 , w h i c h g i v e s a n i d e a o f t h e t o t a l s o l i d m a s s b e i n g f o r c e d i n t o t h e b o i l e r s y s t e m e v e r y h o u r a t m a x i m u m l o a d . T a b l e F - 4 b e l o w l i s t s t h e v a r i a b l e n a m e s a n d d e fi n i t i o n s u s e d i n t h e s e r e g r e s s i o n s . 2 3 N o t e t h a t w h e r e R E = 0 , W E = 0 , a s t h e c o s t s o f a b a t e m e n t o n l y o c c u r i f a b a t e m e n t t e c h n o l o g y i s u s e d . 2 4 S e e t h e v a r i a b l e d e fi n i t i o n t a b l e a b o v e . 2 5 S e e A p p e n d i x C f o r d e r i v a t i o n o f s t h r a n d o t h e r s y n t h e t i c e n g i n e e r i n g r e l a t i o n s h i p s . 2 6 1 T a b l e F - 4 D e p e n d e n t V a r i a b l e N a m e s D g p e n d e n t V a r i a b l e D e fi n i t i o n s N a m e s @ 1 ° § _ G a s t r e a t m r e ‘ n t ’ c g i i t a l f g S O Z S C R U B F l u e G a s S c r u b b e r E q u i p m e n t ( N o z z l e s , 6 1 9 M H M a t e r i a l H a n d l i n g q u r fi m e n t F A N S B l o w e r s : E E D F e e d E q u i j l n fi n t C a p i t a l S O L I D P R E P S o l i d P r e p a r a t i o n C a p i t a l I n d e fl e n d e n t V a r i a b l e D e fi n i t i o n s N a m e s S O Z H R S O Z S u l f u r d i o x i d e p e r h o u r / s u l fi l r c o n t e n t 2 7 o f f U B l = S ° 2 h r 5 0 2 R E S S O V H R R E * s o z r m s o z = R 1 9 3 5 ? $ 0 2 T H Z R E H R d u m m y , = 1 i f R E S S O V H R > 2 , 0 0 0 , 0 0 0 : R E S — 3 2 1 1 : > 2 , 0 0 0 , 0 0 0 $ 0 2 C O A L H R M a x i m u m B u r n R a t e o f C o a l p e r H o u r i n T o n s R E S T H 1 6 O d u m m y , = 1 i f R E S S O V H R > 1 6 0 , 0 0 0 : s t h r 3 0 2 R E - > l 6 0 , 0 0 0 S Q R S O Z H R S q u a r e r o o t o f . 5 S O Z H R S O Z = { S i — h “ s 0 2 2 6 S e e a p p e n d i x C f o r d e r i v a t i o n o f s t h r a n d o t h e r s y n t h e t i c e n g i n e e r i n g r e l a t i o n s h i p s . 2 7 S e e a p p e n d i x C f o r d e r i v a t i o n o f s t h r a n d o t h e r s y n t h e t i c e n g i n e e r i n g r e l a t i o n s h i p s . 2 6 2 T h e s a m e d a t a s e t u s e d t o d e t e r m i n e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n c o n s u m a b l e s a n d F G D e f f o r t i s u s e d h e r e t o e s t i m a t e t h e c a p i t a l c o m p o n e n t s o f t h e F G D p r o c e s s . T a b l e F - 5 t h r o u g h F — l 0 b e l o w p r e s e n t s r e s u l t s o f t h e s e r e v e r s e e n g i n e e r i n g e f f o r t s . E a c h t a b l e i s f o l l o w e d b y t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e d e p e n d e n t a n d i n d e p e n d e n t v a r i a b l e s e x p r e s s e d a s a n e q u a t i o n . T a b l e F — S : S o l d P r e p a r a t i o n C o m p o n e n t T a b l i F - S B 0 1 6 1 1 1 3 1 1 1 S t a n d a r d l n d e p c m d g l t I I D e p e n d e n t V a r i a b l e V a l u e E r r o r V a r i a b l e s i g M u l t i p l e A d j u s t S t a n d a r d S i g n . . e d V a r i a b l e N a m e B S E B r r R 1 1 ’ R 2 E r r o r F r S O L I D P R E P A 1 1 5 4 6 5 8 2 5 1 1 3 1 4 3 . 5 4 ( C o n s t a n t ) 8 7 . 8 5 0 0 . 9 9 3 0 0 . 9 8 6 1 0 . 9 8 6 1 8 4 7 0 6 . 1 7 9 5 1 3 9 0 3 9 9 7 9 9 1 9 7 6 . 7 9 4 7 9 S Q R S O Z I I R 1 1 7 . 7 1 6 0 0 1 3 8 5 7 . 1 0 F . 1 7 S o l i d p r e p : : A 1 - B - s o z b r 5 T a b l e F - 6 : G a s T r e a t m e n t T a b l e F e B C o e f f i c i e n t S t a n d a r d I n d e p m d m t I ] D e p e n d e n t V a r i a b l e V a l u e E r r o r V a r i a b l e s i g M u l t i p l e A d j u s t e d S t a n d a r d S i g n . V a r i a b l e N a m ? B 8 1 3 8 T r R R 7 1 1 f E r r o r F F G A S C 1 2 4 7 8 0 9 4 2 4 2 2 8 9 0 . 4 7 ( C o n s t a n t ) 5 4 . 5 1 2 0 0 . 9 9 6 7 0 . 9 9 3 5 0 . 9 9 3 5 0 . 3 4 8 4 3 5 2 . 0 5 3 3 8 6 9 8 8 7 3 . 7 8 7 9 3 1 8 8 0 2 1 1 1 1 8 0 2 1 4 0 . 8 8 8 0 E 0 . 1 1 0 4 6 5 0 . 0 1 1 7 1 7 R E S S O V I I R 9 . 4 2 7 0 1 4 2 5 0 . 8 0 s t h r s t h r F . 1 8 G a s I = C + D - — — — + E - R E - — — - $ 0 2 8 0 2 T a b l e F — 7 : S c r u b b e r s fl b i e F J B C o c l l i c i m t A A S l a n d a r d I n d e p e n d e n t 1 [ D e p a l d e n t V a r i a b l e V a l u e E r r o r V a r i a b l e s i g M u l t i p l e A d j u s t S t m d a r d S i g n . . e d V a r i a b l e N a m e B S F . 1 3 r r R R 2 R 2 E r r o r F F S O Z S C R U F 5 7 3 7 8 4 0 5 8 3 1 0 6 0 0 5 8 ( C o n s t a n t ) 5 4 . 1 2 8 0 0 . 9 9 4 4 7 0 . 9 8 8 9 6 0 . 9 8 8 8 0 . 3 1 3 3 1 B G 1 9 1 1 9 5 9 1 6 8 1 7 . 5 4 8 3 4 S O 2 H R 8 0 2 1 0 8 . 9 5 4 0 h 0 . 2 6 8 8 1 1 0 . 0 5 4 2 6 3 R E S S O V H R 4 . 9 5 4 0 8 3 3 1 . 7 9 0 s t h r , s t h r F . 1 9 S O Z S C R U B : F + G - + h - R i z - — 3 0 2 5 0 2 2 6 3 T a b l e F - 8 : M a t e r i a l H a n d l i n g E q u i p m e n t T a b l e F - 8 B C o e f f i c i e n t S t a n d a r d l n d e p m d m t D e p a r d a r t V a r i a b l e V a l u e E r r o r V a r i a b l e s i g M u l t i p l e A d j u s t e r ! S t a n d a r d S i g n . V a r i a b l e N a m e B S E B r r R R ’ 8 ’ E r r o r r F M H 1 4 1 1 5 5 7 0 0 . 6 i 8 9 9 1 # 4 0 A 7 2 7 7 . : / ( C 0 n § a n t ) 8 2 . 1 2 6 0 0 . 9 8 2 3 3 0 . 9 6 4 9 8 0 . 9 6 4 6 0 . 4 4 1 8 1 5 1 2 8 3 3 0 6 1 8 1 ( 4 3 0 6 7 3 . 4 7 3 1 2 8 1 3 1 1 8 2 9 . 8 0 . 1 0 . 2 4 0 4 3 8 0 . 0 1 6 3 9 6 R E S S O V H R 1 4 . 6 6 4 0 2 6 5 8 . 7 5 0 s t h r . F . 2 0 M l l = I + — J - R E - — — 1 7 K ‘ T I I R I L S T I O O s 0 2 T a b l e F - 9 : F a n s T 9 1 6 9 3 r i m m i w t fi m d a d - 1 1 1 6 8 9 1 t h I J D m d a r t V a r i a b l e V a l u e E r r o r V a r i a b l e s i g M u l t i p l e A d j u s t S t a n d a r d S i g n . . e d V a r i a b l e N a m e 8 S E E r r R R r 8 ’ E r r o r r r F A N S L 1 0 3 0 7 7 7 9 4 4 4 8 0 8 . 7 9 ( C o r l s t a n t ) 2 3 . 0 0 4 0 0 . 9 9 0 6 8 0 . 9 8 1 4 4 9 8 1 3 5 0 . 0 0 7 9 7 M 2 5 2 8 0 4 0 1 8 2 2 4 9 . 5 6 3 5 C O A L H R 1 0 1 . 2 9 8 0 1 0 2 6 1 . 4 0 F 2 1 F A N S . : I . + M v C O A L l l F T a b l e F — 1 0 : F e e d E q u i p m e n t _ r _ a b l e F - l O 1 3 C o e t r r o i e n t a t m d s r d l n d e p a r d o r t l . ] D e p m d e n t V a r i a b l e V a l u e E r r o r V a r i a b l e s i g M u l t i p l e A d j u s t e S t a n d a r d S i g I . . d V a r i a b l e _ N a m e 1 3 S E E r r R 1 1 ’ 1 2 ’ E r r o r F F F E E D N 1 8 3 6 1 7 8 3 3 4 3 0 7 7 4 . 1 9 ( C o n s t a n t ) 5 9 . 6 6 6 0 0 . 9 8 6 9 7 0 . 9 7 4 1 1 0 . 9 7 3 8 1 7 6 5 4 7 [ p 6 6 8 1 7 8 3 7 0 1 4 . 5 ‘ R E S T H I 6 0 1 8 . 0 5 2 0 [ 0 1 . 0 4 6 0 1 4 0 . 0 1 5 3 0 2 R E S S O V H R 6 8 . 3 5 9 0 3 6 3 0 . 8 2 0 s 0 2 h r F . 2 2 F E E I F N + O - R E - 6 0 2 + R E S T H l 6 0 p A g a i n , t h e d a t a s e t ’ s b a s i s o n a s y n t h e t i c c o s t m o d e l u s e d b y t h e E P A r e s u l t s i n v e r y h i g h c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e d e p e n d e n t a n d i n d e p e n d e n t t e r m s i n t h e r e g r e s s i o n s a b o v e . T h e r e g r e s s i o n s a n d e c o n o m e t r i c e f f o r t p r e s e n t e d h e a r r e p r e s e n t s a t t e m p t s t o r e v e r s e e n g i n e e r t h e E P A s y n t h e t i c e n g i n e e r i n g m o d e l w h i c h u n d e r p i n s t h e a l l o f t h e E P A ’ s c o s t e s t i m a t e s f o r p o l l u t i o n c o n t r o l . 2 6 4 F . 2 3 K A P i k = l K a p A “ ( m a m a K a p B i k } T h e r e g r e s s i o n s i n d i c a t e t h a t s o m e o f t h e c o s t s a r e d e p e n d e n t o n t h e l e v e l o f a b a t e m e n t c h o s e n b y t h e b o i l e r i n q u e s t i o n . T h e r e m a i n i n g c o s t s a r e b a s e d o n t h e b o i l e r s c h a r a c t e r i s t i c s i n t e r m s o f f u e l q u a l i t y , h e a t r a t e , s i z e , a n d o t h e r f a c t o r s . 2 8 R e f e r r i n g t o t h e p o r t i o n o f c a p i t a l c o s t s w h i c h i s d e p e n d e n t o n t h e l e v e l o f r e m o v a l e f fi c i e n c y ( R E ) a s K a p A r k , a n d t h e r e m a i n d e r a s K a p B r k , t o t a l c a p i t a l c o s t s ( K A P r k ) a r e w r i t t e n a s e q u a t i o n F 3 2 9 : E q u a t i o n F . 2 3 r e p r e s e n t s t h e t o t a l d i r e c t c a p i t a l p r i c e t a g o f t h e a b a t e m e n t e q u i p m e n t , a s s u c h i t d o e s n o t r e fl e c t t h e a n n u a l c o s t o f t h e e q u i p m e n t t o t h e u t i l i t y . T h i s fi g u r e d o e s n o t i n c l u d e a n y a r b i t r a r y s e c o n d a r y c a p i t a l c o s t s b a s e d o n t h e d i f fi c u l t y i n i n s t a l l i n g F G D e q u i p m e n t , n o r d o e s i t i n c l u d e a n y o f t h e E P A ’ s p r o p o r t i o n a l l y a s s i g n e d s e c o n d a r y c a p i t a l c o s t s a s f o u n d i n t h e S h a w n e e m o d e l . 3 0 T h e a n n u a l , c o s t ( p r i c e ) o f e a c h u n i t a b a t e m e n t e q u i p m e n t i s g i v e n b y r . 3 1 2 8 S e e A p p e n d i x C f o r t h e u n d e r l y i n g e q u a t i o n s t h a t p r o v i d e s t h r a n d o t h e r t e r m s u s e d h e r e . 2 9 T h i s i s a l i m i t i n g a s s u m p t i o n , b u t g i v e n t h e d a t a a v a i l a b l e t o t h e E P A p r i o r t o t h e e n a c t m e n t o f t h e l a w , a d e f e n d a b l e o n e . C o a l s w i t c h i n g w a s a s s u m e d t o b e l i m i t e d o p t i o n d u e t o d i f fi c u l t i e s i n c h a n g i n g a s h / w a t e r c o n t e n t s i n t h e f u e l m i x w h i c h c o u l d c a u s e f o u l i n g o f f e e d i n g s y s t e m . S w i t c h i n g t o l o w s u l f u r c o a l w a s a s s u m e d t o e n t a i l s o m e m a j o r r e t r o fi t o f b u r n e r s t o h a n d l e t h e n e w c o m p o s i t i o n s . I n a d d i t i o n l o w e r s u l f u r c o a l s t e n d t o b e h a r d e r t h a n h i g h s u l f u r c o a l s . T h i s w o u l d r e q u i r e n e w g r i n d e r s o r m o r e f r e q u e n t m a i n t e n a n c e o n e x i s t i n g e q u i p m e n t . E s t i m a t e s o f b o t h f o r m s o f c o s t , t h o u g h b a s e d p u r e l y o n c o n j e c t u r e a t t h e t i m e , w e r e q u i t e h i g h . I n a d d i t i o n m a n y u t i l i t i e s h a d l o n g t e r m c o n t r a c t s w i t h t h e i r s u p p l i e r s , l i m i t i n g f u e l s w i t c h i n g a s a n o p t i o n . F o r a m o r e t h o r o u g h d i s c u s s i o n o f c o a l s w i t c h i n g c o s t s s e e t h e I n t e g r a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m T e c h n i c a l D o c u m e n t a t i o n M a n u a l s , v o l u m e s 2 a n d 3 . 3 ° T h e E P A h a s i n d i c a t e d t h a t s o m e e x i s t i n g p o w e r p l a n t s w o u l d r e q u i r e m o r e o r l e s s c a p i t a l , d e p e n d i n g o n s p a c e a v a i l a b l e a n d o t h e r f a c t o r s . S i n c e n o w a y o f p r e d i c a t i n g t h e s e c o s t s w a s f o r w a r d e d i n a n y o f t h e s t u d i e s a v a i l a b l e , t h i s a r b i t r a r y c o m p o n e n t o f c a p i t a l c o s t s w a s d r o p p e d a s b e i n g s p e c u l a t i v e a n d i m p o s s i b l e t o m o d e l a t b e s t . I n 2 6 5 T o t a l A b a t e m e n t C o s t ( A i m R E i k k w i k fi T h u s t h e t o t a l a b a t e m e n t c o s t s f o r a g i v e n b o i l e r i s a s f o l l o w s : a d d i t i o n , t h e E P A m o d e l a l l o w e d t h e c a l c u l a t i o n o f i n d i r e c t c a p i t a l c o s t b a s e d o n a u s e r s e t p r o p o r t i o n o f t h e d i r e c t c a p i t a l c o s t s . T h e E P A d e f a u l t o n t h i s m e a s u r e w a s a r o u n d 3 0 % . T h i s i n d i r e c t c o s t m e a s u r e w a s d r o p p e d f r o m t h e m o d e l a s w e l l a s c o n v e r s a t i o n s i n d i c a t e d t h a t t h i s w a s h i g h l y s p e c u l a t i v e a n d b a s e d o n t h e p r o t o t y p e d e v e l o p m e n t c o s t s a s s o c i a t e d w i t h t h e S h a w n e e F G D e q u i p m e n t . 3 1 S e e a p p e n d i x G f o r a m o r e t h o r o u g h d i s c u s s i o n o f t h e a n n u a l i z e d c a p i t a l c o s t d e t e r m i n a t i o n o f s c r u b b e r s . 2 6 6 A P P E N D I X C : C o a l S w i t c h i n g v s . F G D : A s s e s s m e n t s a s a l o n g - t e r m C o m p l i a n c e S t r a t e g i e s a n d E x p e c t e d E f f e c t s i n a P h a s e I I M a r k e t S i m u l a t i o n T h e r e a r e t w o b a s i c m e a n s o f r e d u c i n g e m i s s i o n s — f u e l s w i t c h i n g a n d s c r u b b i n g ( V i a F l u i d i z e d G a s D e s u l f u r i z a t i o n — F G D ) . F u e l s w i t c h i n g i n v o l v e s s u b s t i t u t i n g l o w e r s u l f u r f u e l s o u r c e s f o r t h e c u r r e n t f u e l s b e i n g b u r n e d . O p t i o n s r a n g e fi ‘ o m t o s w i t c h i n g t o a l o w e r s u l f u r c o a l t o i n t r o d u c i n g a c o a l b l e n d o f t h e o l d f u e l a n d t h e l o w e r s u l f u r f u e l . S c r u b b e r t e c h n o l o g i e s i n v o l v e r e m o v i n g s u l f u r e m i s s i o n s f r o m b o i l e r w a s t e g a s e s . S c r u b b e r t e c h n o l o g i e s v a r y a s w e l l , b u t t h e m o s t p r o m i s i n g a n d p o p u l a r s c r u b b e r t e c h n o l o g y i s F G D . T h i s s i m u l a t i o n m o d e l a s s u m e s t h a t F l u i d i z e d G a s D e s u l f u r i z a t i o n ( F G D ) i s t h e o n l y e m i s s i o n r e d u c i n g t e c h n o l o g y a v a i l a b l e t o t h e e c o n o m i c a g e n t s . T h a t i s , t h e u s e o f F G D i s i n t e r n a l l y m o d e l e d a s a d e c i s i o n p a r a m e t e r . C o a l s w i t c h i n g i s n o t i n t e r n a l l y m o d e l e d i n t h e s i m u l a t i o n I n s t e a d o f c h o o s i n g t h e s u l f u r c o n t e n t o f f u e l , e a c h u n i t ’ s 1 9 9 0 e m i s s i o n r a t e , t h e y e a r t h e l a w w a s e n a c t e d , i s a s s u m e d t o b e t h e i n i t i a l e m i s s i o n r a t e . T h i s i s a l i m i t i n g a s s u m p t i o n , i n s o m e r e s p e c t s , b u t n o t a c r i p p l i n g o n e t o t h e a n a l y s i s . T h e r e a r e a n u m b e r o f r e a s o n s f o r t h i s . F i r s t o f a l l , t h e r e i s n o t e n o u g h d a t a a t p r e s e n t t o m o d e l t h e d e c i s i o n p r o c e s s u n t i l a f t e r a s w i t c h i s m a d e . S e c o n d , c o a l s w i t c h i n g , a s a n i n d u s t r y - w i d e c o m p l i a n c e s t r a t e g y , w i l l n o t b e s u f fi c i e n t t o s a t i s f y t h e s t r i c t e r P h a s e I I r u l e s w h i c h t a k e e f f e c t i n 2 0 0 0 . O n l y F G D a l l o w s s u f fi c i e n t r e d u c t i o n s t o m e e t p h a s e I I 2 6 7 s t a n d a r d s i n t h e l o n g r u n a n d o n l y F G D w i l l a l l o w c o n t i n u e d g r o w t h i n f o s s i l f u e l u s e a s a m e a n s o f g e n e r a t i n g e l e c t r i c i t y . 3 2 T h e d e c i s i o n t o n o t u s e c o a l s w i t c h i n g a s a n i n t e r n a l l y d e t e r m i n e d p a r t o f t h e s i m u l a t i o n m o d e l i s b a s e d o n t h e f a c t t h a t t h e r e i s c l e a r w a y t o i d e n t i f y t h e b e s t c a n d i d a t e s f o r t h e s w i t c h p r i o r t o t h e s w i t c h o c c u r r i n g . N o r i s t h e r e c l e a r d a t a o n w h a t i s i n v o l v e d i n c o a l s w i t c h i n g — v e r y u n l i k e t h e u s e o f F G D t e c h n o l o g y . W h a t i n f o r m a t i o n i s a v a i l a b l e i n d i c a t e s t h a t t h e c o s t s o f c o a l s w i t c h i n g a r e u n i t s p e c i fi c . C o s t s v a r y a c r o s s u n i t s b a s e d o n e x i s t i n g t a k e - o r - p a y c o n t r a c t s , s h i p p i n g c o s t s , t h e d e l i v e r e d c o s t o f t h e l o w e r s u l f u r c o a l r e l a t i v e t o i n i t i a l f u e l s o u r c e o n a m m b t u l e v e l , a n d a n y c a p i t a l i n v e s t m e n t s n e c e s s a r y t o h a n d l e d i f f e r e n c e s i n a s h c o n t e n t a n d b u r n t e m p e r a t u r e . U n l i k e F G D , t h e r e i s n o r e a d i l y a v a i l a b l e d a t a t h a t c l e a r l y i d e n t i fi e s t h e b e s t c a n d i d a t e s f o r c o a l s w i t c h i n g p r i o r t o t h e s i g n i n g o f a n e w c o n t r a c t . N o r i s i t c l e a r h o w m u c h a g i v e n p l a n t c a n r e d u c e i t s e m i s s i o n s t h r o u g h c o a l s w i t c h i n g . A g a i n t h i s s e e m s t o b e b a s e d o n p l a n t l o c a t i o n , d e s i g n , a n d e x i s t i n g c o n t r a c t s . T h e r e i s a g r e a t d e a l o f c o n f u s i o n r e g a r d i n g c o a l s w i t c h i n g a s a m e a n s o f a b a t e m e n t . I n i t i a l e s t i m a t e s o f t h e c o s t s o f c o a l s w i t c h i n g w e r e v e r y h i g h i n t e r m s o f c a p i t a l c o s t s a n d i n t e r m s o f i n c r e a s e d f u e l c o s t s w h e n t h e c l e a n a i r a c t w a s w r i t t e n i n 1 9 9 0 . C o a l s w i t c h i n g w a s a s s u m e d t o b e l i m i t e d o p t i o n d u e t o d i f fi c u l t i e s i n c h a n g i n g a s h / w a t e r c o n t e n t s i n t h e f u e l m i x w h i c h c o u l d c a u s e f o u l i n g o f f e e d i n g s y s t e m S w i t c h i n g t o l o w s u l f u r c o a l w a s a s s u m e d t o e n t a i l s o m e m a j o r r e t r o fi t o f b u r n e r s t o h a n d l e t h e n e w c o m p o s i t i o n s . E s t i m a t e s o f t h e r e t r o fi t c o s t , t h o u g h b a s e d p u r e l y o n c o n j e c t u r e a t t h e t i m e , w e r e q u i t e h i g h . I n a d d i t i o n m a n y u t i l i t i e s h a d l o n g t e r m c o n t r a c t s 3 ' 2 N e w p o w e r p l a n t s ( b u i l t a fi e r 1 9 9 0 ) a r e n o t g r a n t e d a l l o w a n c e s . A n y a l l o w a n c e s n e e d e d t o c o v e r e m i s s i o n s m u s t b e p u r c h a s e d f r o m t h e m a r k e t . I n a n y e v e n t , N e w p o w e r 2 6 8 w i t h t h e i r s u p p l i e r s , l i m i t i n g f u e l s w i t c h i n g a s a n o p t i o n . 3 3 I n a d d i t i o n , i t h a d b e e n c o m m o n w i s d o m t h a t s w i t c h i n g t o l o w e r c o s t c o a l w o u l d i n c r e a s e c o s t s p e r m m b t u u s e d a t a b o i l e r . A n d i t w a s e x p e c t e d t h a t t h e p u s h t o u s e l o w s u l f u r c o a l a fi e r t h e C l e a n A i r A c t o f 1 9 9 0 w a s p a s s e d w o u l d m a k e l o w s u l f u r c o a l e v e n m o r e e x p e n s i v e — w i t h i n c r e a s e d d e m a n d d r i v i n g l o w s u l f u r c o a l p r i c e s e v e n h i g h e r . R e c e n t d a t a r e f u t e s t h e s e e a r l i e r b e l i e f s . S w i t c h i n g t o l o w e r s u l f u r c o a l s , o r i n t r o d u c i n g l o w e r s u l f u r c o a l i n t o a f u e l b l e n d , w a s f o u n d t o b e m u c h e a s i e r t h a n i n i t i a l l y t h o u g h t . I n f a c t , c o a l s w i t c h i n g s o f a r h a s i n v o l v e d l i t t l e o r n o c a p i t a l c o s t s . 3 4 T h i s m a y b e s e l e c t i o n b i a s a t w o r k h e r e — w i t h b o i l e r s w i t h n o r e t r o fi t e x p e n s e t a k i n g a d v a n t a g e o f l o w e r s u l f u r c o a l , w h i l e o t h e r p l a n t s t h a t w o u l d i n c u r s u c h c o s t s a r e l o o k i n g a t o t h e r o p t i o n s . A n o t h e r i n t e r e s t i n g o u t c o m e i s t h e f a c t , i n m a n y c a s e s , l o w s u l f u r c o a l i s c h e a p e r t h a n i t w a s i n 1 9 9 0 a n d m u c h c h e a p e r t h a n p r o j e c t i o n s w e r e s a y i n g i n t h e e a r l y 1 9 9 0 ’ s . T h e r e a r e t w o c o m p o n e n t s t o l o w s u l f u r c o a l b e i n g c h e a p e r t h a n i n i t i a l p r o j e c t i o n s . F i r s t o f a l l , a s S c h m a l e n s e e p o i n t s o u t , t r a n s p o r t a t i o n c o s t s v i a r a i l h a v e d r o p p e d s i n c e 1 9 9 0 . T h i s h a s b e e n d u e t o a c o n s o l i d a t i o n o f o w n e r s h i p o f t h e r a i l l i n e s t h a t s e r v i c e t h e P o w d e r B a s i n c o a l m i n e s . 3 5 E q u a l l y i m p o r t a n t i s t h e f a c t t h a t t h e p r i c e o f l o w e r s u l fi l r c o a l h a s n o t r i s e n w i t h i n c r e a s e d d e m a n d . T h i s a n o m a l y h a s b e e n m a d e p o s s i b l e b y t h e f a c t t h a t w e s t e r n o p e n - p i t m i n e s h a v e b e e n a b l e t o g r e a t l y i n c r e a s e t h e i r p r o d u c t i v i t y p e r m a n - h o u r i n t h e f a c e o f p r o m i s e s o f g r o w i n g d e m a n d u n d e r P h a s e I I . p l a n t s f a c e s t r i c t e r s t a n d a r d s u n d e r c o d e s p r e - d a t i n g t h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t . 3 F o r a m o r e t h o r o u g h d i s c u s s i o n o f c o a l s w i t c h i n g c o s t s s e e t h e I n t e g r a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m T e c h n i c a l D o c u m e n g t i o n M a n u a l s , v o l u m e s 2 a n d 3 . 3 4 S c h m a l e n s e e , R i c h a r d , P a u l L . J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y ; “ A n i n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n T r a d i n g ” , J o u r n a l f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , V o l 1 2 , N u m b e r 3 — s u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 5 5 . 3 5 E v e r y t i m e c a r g o h a d t o s h i f t l i n e s t h e r e i s a c o s t i n v o l v e d . C o n s o l i d a t i n g t h e l i n e s a l o n g a r o u t e t h u s l o w e r s t h e c o s t s o f t r a n s p o r t . 2 6 9 I t i s c o m m o n w i s d o m t h a t b o t h o f t h e s e c o s t c h a n g e s w e r e p r o d u c t s o f t h e i n c r e a s e d d e m a n d f o r w e s t e r n c o a l u n d e r T i t l e I V . I n s o m e c a s e s t h e p r i c e o f t h e w e s t e r n c o a l i s a c t u a l l y l o w e r t h a n t h e h i g h e r s u l f u r c o a l u s e d i n m a n y p l a n t s t h a t s w i t c h e d t o t h e p o w d e r b a s i n c o a l . T h i s l e a d s t o a n i n t e r e s t i n g c i r c u m s t a n c e . G i v e n t h e c u r r e n t p r i c i n g , u n i t s a b l e t o m a k e u s e o f t h e w e s t e r n c o a l w o u l d d o s o e v e n w i t h o u t t i t l e I V r e q u i r e m e n t s . T h e e n d r e s u l t o f a l l t h i s d i s c r e p a n c y b e t w e e n e x p e c t a t i o n s a n d t h e r e a l i t y , i s t h a t t h e r e i s a g r e a t d e a l o f u n c e r t a i n t y i n v o l v e d i n t h e m e c h a n i c s a n d c o s t s o f c o a l s w i t c h i n g . T h i s u n c e r t a i n t y i s s e e n i n t h e a c t i o n s t a k e n b y m a n y u t i l i t i e s d u r i n g t h e s h o r t t i m e t h a t P h a s e I h a s b e e n i n e f f e c t . S c h m a l e n s e e p o i n t s t o a n u m b e r o f u t i l i t i e s t h a t s i g n e d l o n g t e r m c o n t r a c t s f o r l o w - s u l f u r c o a l p r i o r t o 1 9 9 3 a n d h a v e f o u n d t h e m s e l v e s p a y i n g e x c e s s i v e p r i c e s r e l a t i v e t o t h e c u r r e n t m a r k e t f o r w e s t e r n c o a l . I n a r e a s w h e r e w e s t e r n c o a l h a s n o t b e e n a n o p t i o n , l o w e r s u l f u r c o a l s h a v e b e e n a d d e d t o t h e f u e l m i x — b u t a t a c o s t i n t h e f o r m o f h i g h e r p r i c e p e r m m b t u . A n d t h e s e c o s t s — a n d t h e l e v e l o f e m i s s i o n r e d u c t i o n r e a l i z e d — v a r y b y u n i t , b y u t i l i t y , a n d b y s t a t e . T h e r e i s , i n f a c t , n o c l e a r r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e d i f f e r e n c e s i n t h e d e l i v e r e d p r i c e s p a i d f o r c o a l a n d d i f f e r e n c e s i n t h e c o a l ’ s s u l f u r c o n t e n t . T h e i n a b i l i t y t o m o d e l c o a l s w i t c h i n g a s a d e c i s i o n i s m i t i g a t e d , s o m e w h a t , b y t h e f a c t t h a t c o a l s w i t c h i n g h a s r e l a t i v e l i t t l e i m p o r t a n c e a s a n e f f e c t i v e m e a n s o f m e e t i n g t h e l o n g t e r m c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s f o r T i t l e I V . S c h m a l e n s e e m a d e a r o u g h e s t i m a t e o f e m i s s i o n r e d u c t i o n s d u e t o T i t l e I V v i a c o a l s w i t c h i n g a n d s c r u b b i n g . S c h m a l e n s e e u s e s a m e a s u r e m e n t c a l l e d a “ c o u n t e r f a c t u a l e m i s s i o n s ” t o e s t i m a t e w h a t s 0 2 e m i s s i o n s w o u l d h a v e b e e n i n a g i v e n p e r i o d w i t h o u t t i t l e I V . T h e c o u n t e r f a c t u a l e m i s s i o n l e v e l i s f o u n d 2 7 0 b y m u l t i p l y i n g a u n i t ’ s 1 9 9 3 e m i s s i o n r a t e b y i t s a c t u a l h e a t i n p u t f o r t h e y e a r i n q u e s t i o n . C o m p a r i n g t h i s m e a s u r e t o t h e u n i t ’ s a c t u a l e m i s s i o n s g i v e s S c h m a l e n s e e a m e a s u r e o f h o w m u c h r e d u c t i o n h a v e o c c u r r e d d u e t o t i t l e I V . U s i n g t h i s m e t h o d , S c h m a l e n s e e d e t e r m i n e d t h a t 5 5 % o f e m i s s i o n r e d u c t i o n s f r o m 1 9 9 3 t o 1 9 9 5 a n d 1 9 9 6 w e r e a t t r i b u t a b l e t o f u e l s w i t c h i n g — i n c l u d i n g t h e u s e o f l o w e r s u l f u r c o a l 3 ‘ 6 3 7 H o w e v e r , o n l y 1 3 p e r c e n t o f t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n a c t u a l a n d c o u n t e r f a c t u a l e m i s s i o n s a t P h a s e I u n i t s w e r e d u e t o t r u e l o w s u l f u r c o a l ( f r o m t h e P o w d e r R i v e r B a s i n , f o r e x a m p l e ) . 3 8 T h e r e s t o f t h e f u e l s w i t c h i n g w a s t o l o w e r s u l fi r r c o a l s f r o m e a s t e r n o r m i d - w e s t e m m i n e s o r t o o t h e r f u e l s s u c h a s n a t u r a l g a s . 3 9 H o w e v e r , o f t h e m a n d a t e d a n d v o l u n t a r y p h a s e I u n i t s w h i c h h a d e m i s s i o n r a t e s i n e x c e s s o f 1 . 2 l b s p e r m m b t u 4 0 i n 1 9 8 5 , o n l y 1 3 % r e d u c e d e m i s s i o n r a t e s v i a c o a l s w i t c h i n g a l o n e t o a l e v e l s u f fi c i e n t t o g u a r a n t e e c o m p l i a n c e u n d e r P h a s e I I r u l e s . ‘ n 4 2 T h e 8 7 % o f p h a s e I p l a n t s w i l l h a v e t o e i t h e r fi n d a c c e s s t o e v e n l o w e r s u l f u r f u e l m i x t u r e s o r m a k e t h e m o v e t o F G D . 3 6 S c h m a l e n s e e , R i c h a r d , P a u l L . J o s k o w , A D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y ; “ A n i n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n T r a d i n g ” , J o u r n a l f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s . V o l 1 2 , N u m b e r 3 — s u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 5 4 . 3 7 I n 1 9 9 7 r o u g h l y 8 0 % o f t h e p h a s e I a f f e c t e d u n i t s ( i n c l u d i n g s u b s t i t u t i o n u n i t s ) t o t a l e m i s s i o n r e d u c t i o n s a r e a t t r i b u t a b l e t o r e d u c i n g t h e r a t e o f e m i s s i o n p e r m m b t u fi ' o m 1 9 8 5 l e v e l s — t h a t i s d u e t o c o a l s w i t c h i n g a n d s c r u b b i n g . T h e o t h e r 2 0 % o f r e d u c t i o n s c a n b e t r a c e d t o r e d u c e d u t i l i z a t i o n o f t h e b o i l e r s i n q u e s t i o n r e l a t i v e t o 1 9 8 5 u t i l i z a t i o n r a t e s . 3 8 S c h m a l e n s e e , R i c h a r d , P a u l L . J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y ; “ A n i n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n T r a d i n g ” , J o u r n a l f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , V o l 1 2 , N u m b e r 3 — s u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 5 9 . 3 9 S c h m a l e n s e e , R i c h a r d , P a u l L . J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y ; “ A n i n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n T r a d i n g ” , J o u r n a l f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , V o l 1 2 , N u m b e r 3 — s u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 5 9 . 4 0 1 . 2 p o u n d s o f $ 0 2 p e r m m b t u b u r n e d i n 1 9 8 5 i s t h e b a s i c e m i s s i o n r u l e u n d e r T i t l e I V . 4 ‘ D a t a f r o m E P A ’ s c o m p l i a n c e r e p o r t s f o r 1 9 9 5 , 1 9 9 6 , a n d 1 9 9 7 . 4 2 A s s u m i n g u t i l i z a t i o n r a t e s ( m m b t u a n n u a l b u r n t o t a l s ) c o n s i s t e n t w i t h l e v e l s e v i d e n c e d f r o m 1 9 8 5 t o 1 9 9 0 g e n e r a t i o n l e v e l s . 2 7 1 1 1 , , 5 0 0 0 7 5 0 0 0 ' — — 5 0 0 - / H i s t o r y / P r e E 1 / / o j e c t i o n s c n 1 c i t y 1 , 2 5 0 _ T o t a l 2 5 0 - M — — O t h e r 1 9 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0 2 0 1 0 2 0 2 0 D i a g r a m G — l : T o t a l C o n s u m p t i o n o f C o a l b y U s e . 4 3 T h e p r o s p e c t o f u s i n g m o r e l o w s u l f u r c o a l f o r c o m p l i a n c e s e e m s u n l i k e l y a t b e s t — g i v e n t h a t c u r r e n t p r o j e c t i o n s i n d i c a t e t h a t h i g h s u l f u r c o a l c o n s u m p t i o n i s e x p e c t e d t o a t l e a s t h o l d s t e a d y o v e r t h e n e x t d e c a d e . A s s e e n i n d i a g r a m G - l , c o a l u s e a s a m e a n s o f g e n e r a t i n g e l e c t r i c i t y h a s b e e n o n a s t e a d y i n c r e a s e f o r t h e l a s t s e v e r a l d e c a d e s . M o r e i m p o r t a n t l y , t h i s t r e n d i s e x p e c t e d t o c o n t i n u e a t a s t e a d y r a t e w e l l i n t o t h e n e x t c e n t u r y . S i n c e a l l c o a l c o n t a i n s s o m e s u l f u r , t h e c o n t i n u e d g r o w t h o f c o a l u s e g u a r a n t e e s t h a t e v e n w i t h t h e u s e o f w e s t e r n c o a l , t h e u t i l i t y i n d u s t r y w i l l e x c e e d t h e P h a s e 1 1 t o t a l a n n u a l a l l o w a n c e c a p . T h i s f a c t i s m o r e r e a d a b l y a p p a r e n t w h e n l o o k i n g t h e p r e s e n t a n d p r o j e c t e d c o m p o s i t i o n o f t o t a l c o a l c o n s u m p t i o n o v e r t h e s a m e t i m e f r a m e . 4 3 D O E . A n n u _ a l E n e r g y O u t l o o k fi l 9 9 8 — M a r k e t T r e n d s — C g ] . [ O n l i n e ] A v a i l a b l e 2 7 2 5 0 0 - fi g : E a s t e r n 1 , 5 0 0 - H i s t o r y P r o j e c t i o n s T o t a l 1 , 2 5 0 ‘ / 7 5 0 - W e s t e r n 1 9 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0 2 0 1 0 2 0 2 0 D i a g r a m G - 2 : T o t a l C o n s u m p t i o n o f C o a l b y S o u r c e ( T y p e ) 4 4 D i a g r a m G - 2 s h o w s t h e t r e n d l i n e o f t h e c h a n g e i n t o t a l c o m p o s i t i o n o f c o a l c o n s u m p t i o n i n t e r m s o f w e s t e r n a n d e a s t e r n c o a l . A s c a n b e s e e n , w e s t e r n c o a l u s e h a s b e e n i n c r e a s i n g s i n c e t h e 1 9 7 0 ( w i t h t h e p a s s a g e o f t h e fi r s t C l e a n A i r A c t ) . E a s t e r n c o a l h a s b e e n i n c r e a s i n g a s w e l l , b u t a t a m u c h s l o w e r r a t e . E v e n i f E a s t e r n c o a l c o n s u m p t i o n p l a t e a u s c o m p l e t e l y i n t h e n e x t c e n t u r y , F G D w i l l b e r e q u i r e d t o r e d u c e d e m i s s i o n s t o w i t h i n c o m p l i a n c e w i t h P h a s e I I o f T i t l e I V . A t c u r r e n t c o n s u m p t i o n l e v e l s o f b o t h c o a l t y p e s , a n d w i t h o u t t h e u s e o f F G D , t h e i n d u s t r y w i l l n o t m e e t P h a s e I I r e q u i r e m e n t s . H o l d i n g e a s t e r n c o a l c o n s u m p t i o n c o n s t a n t u n d e r p h a s e 1 1 s t i l l c a u s e s e m i s s i o n s t o i n c r e a s e a s t o t a l c o a l c o n s u m p t i o n i n c r e a s e s — t h u s t h e p r o b l e m o f m a t c h i n g t o t a l e m i s s i o n s w i t h t o t a l a l l o w a n c e s o n l y g r o w s w i t h t i m e u n d e r c o a l s w i t c h i n g . T h i s h t t p : / / w w w / e i a . d o e g o v / o i a f / a e o Q S / fi g l 0 2 . h t m l , J a n u a r y , F e b r u a r y 1 9 9 9 . ‘ 4 D O E . A n n g a l E n e r g v fi O u t l o o k l 9 9 8 — M a r k e t T r e n d s — C o a l . [ O n l i n e ] A v a i l a b l e h t t p : / / w w w / e i a . d o e . g o v / o i a f / a e o ‘ D S / fi g Q S . h t m l , J a n u a r y , F e b r u a r y 1 9 9 9 . 2 7 3 p r o b l e m i s c o m p o u n d e d b y t h e f a c t t h a t h i g h s u l f u r c o a l c o n s u m p t i o n l e v e l s a r e a c t u a l l y e x p e c t e d t o r i s e w i t h t i m e . D i a g r a m G - 3 s h o w s t h e a c t u a l a n d p r o j e c t e d b r e a k d o w n o f c o a l c o n s u m p t i o n a s h i g h s u l f u r , m e d i u m s u l f u r ( l o w e r s u l f u r e a s t e r n c o a l ) , a n d l o w s u l f u r ( w e s t e r n c o a l ) f o r t h e y e a r s 1 9 9 6 , 2 0 0 0 , a n d 2 0 2 0 . T h e g r a p h i n d i c a t e s 8 g r t h o f n o t o n l y l o w s u l f u r c o a l , b u t o f t h e h i g h e r s u l f u r g r a d e s a s w e l l . “ 8 0 0 ’ L o w S u l f u r M e d i u m S u l fi l r 6 0 0 — — H i g h S u l f u r l 4 0 0 - 2 0 0 - 1 9 9 6 2 0 0 0 2 0 2 0 D i a g r a m G - 3 : C o m p o s i t i o n o f C o a l C o n s u m p t i o n “ C o a l s w i t c h i n g , t h o u g h w i d e s p r e a d a m o n g P h a s e I u n i t s s o f a r , h a s p r o v e n t o b e o f l i t t l e u s e i n p r e p a r i n g f o r t h e l o n g - t e r m c o m p l i a n c e r e q u i r e m e n t s o f P h a s e 1 1 . A n d i t w i l l p r o v e t o b e i n a d e q u a t e a s a n i n d u s t r y - w i d e p h a s e I I c o m p l i a n c e s t r a t e g y . F G D , o n t h e o t h e r h a n d , i s a f a r m o r e e f f e c t i v e l o n g t e r m s t r a t e g y i n t e r m s o f a m e a n s o f m e e t i n g a n d e x c e e d i n g P h a s e I I r e q u i r e m e n t s . A n d i f t h e r e i s t o b e c o n t i n u e d 4 5 I n t h e e n d , t h e i n c r e a s e i n c o n s u m p t i o n o f h i g h s u l f u r c o a l m a y o c c u r d u e t o t h e f a c t t h a t a h i g h s u l f u r c o n t e n t i s a s s o c i a t e d w i t h l o w e r a v e r a g e a n d m a r g i n a l c o s t s o f e m i s s i o n r e m o v a l u n d e r F G D s y s t e m s — a s w i l l e x p l a i n e d i n t h e n e x t s e c t i o n o f t h e p a p e r . ‘ 6 D O E . A n r m l E n e r g y O u t l o o k l 9 9 8 — M a r k e t T r e n d s — C o a L [ O n l i n e ] A v a i l a b l e h t t p : / / w w w / e i a . d o e g o v / o i a f / a e o Q S / fi g 1 0 5 . h t m l , J a n u a r y , F e b r u a r y 1 9 9 9 2 7 4 g r o w t h i n c o a l c o n s u m p t i o n a s a m e a n s o f g e n e r a t i n g e l e c t r i c i t y , e x c e e d i n g r e q u i r e m e n t s w i l l b e a n e c e s s i t y t o t r e e u p a l l o w a n c e s f o r n e w u n i t s a n d g r e a t e r g e n e r a t i o n a t o l d e r u n i t s . W h i l e S c h m a l e n s e e f o u n d t h a t f u e l s w i t c h i n g o f s o m e s o r t w a s r e s p o n s i b l e f o r a s i g n i fi c a n t d e c r e a s e i n e m i s s i o n s f r o m 1 9 9 3 t o 1 9 9 5 a n d 1 9 9 6 , i n t e r m s o f e f f e c t i v e n e s s o n a p e r u n i t s c a l e , c o a l s w i t c h i n g h a s h a d a l i m i t e d i m p a c t r e l a t i v e t o t h e u s e o f s c r u b b e r s . S c h m a l e n s e e f o u n d t h a t t h e “ 2 7 ‘ t a b l e A ’ u n i t s t h a t b e g a n o p e r a t i n g s c r u b b e r s i n 1 9 9 5 o r 1 9 9 6 a c c o u n t e d f o r a b o u t 4 5 p e r c e n t o f t h e t o t a l r e d u c t i o n i n e m i s s i o n s — ( w i t h ) a l m o s t t w o - t h i r d s o f t h e r e d u c t i o n f r o m d u e t o s c r u b b i n g i n 1 9 9 5 a n d 1 9 9 6 . . . c o n t r i b u t e d b y s e v e n u n i t s a t t h r e e l a r g e p l a n t s . ” 4 7 A l l o f t h e s e u n i t s w i l l b e w e l l w i t h i n P h a s e I I c o m p l i a n c e w i t h F G D — a l o n g w i t h t h e o t h e r 3 0 o r s o p h a s e H a f f e c t e d u n i t s w i t h F G D c a p a c i t y i n s t a l l e d . T h i s i s n o t t o s a y t h a t c o a l s w i t c h i n g w i l l n o t p l a y a r o l e i n t h e P h a s e 1 1 m a r k e t . C o a l s w i t c h i n g w i l l fi n d a u s e a m o n g t h o s e p l a n t s w h i c h , a t t h e l o n g - t e r m e q u i l i b r i u m m a r k e t p r i c e f o r a l l o w a n c e s , w i l l c h o o s e t o b u y r a t h e r t h a n s e l l a l l o w a n c e s . T o a p r o s p e c t i v e b u y e r o f a l l o w a n c e s , t h e u s e o f c o a l s w i t c h i n g w i l l b e a l o w c o s t w a y t o r e d u c e t h e n u m b e r o f a l l o w a n c e s n e e d e d t o c o v e r t h e i r c o m p l i a n c e n e e d s . F o r p l a n t s w i t h s c r u b b e r s ( 1 . 6 . , u n i t s t h a t w i l l b e i n a p o s i t i o n t o s e l l a l l o w a n c e s ) , t h e u s e o f h i g h e r s u l f u r c o a l w i l l a c t u a l l y l o w e r b o t h t h e m a r g i n a l a n d a v e r a g e c o s t o f e m i s s i o n r e d u c t i o n — a l l o w i n g f o r t h e e c o n o m i c u s e o f g r e a t e r a m o u n t s o f h i g h s u l f u r c o a l . 4 8 T h e e f f e c t o f c o a l s w i t c h i n g o n t h e l o n g - t e r m m a r k e t w o u l d t h u s b e e x p e c t e d t o d e c r e a s e t h e d e m a n d a n d l o w e r t h e p r i c e f o r a l l o w a n c e s r e l a t i v e t o a s i t u a t i o n w h e r e n o c o a l s w i t c h i n g “ 7 S c h m a l e n s e e , R i c h a r d , P a u l L . J o s k o w , A D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y ; “ A n i n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n T r a d i n g ” , J o u r n a l f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , V o l 1 2 , N u m b e r 3 — s u m m e r 1 9 9 8 , P a g e 5 9 . 2 7 5 o c c u r r e d . T h i s d o e s n o t c h a n g e t h e f a c t t h a t t h e p r i m e m o v e r t e c h n o l o g y i n t h i s f u t u r e m a r k e t w i l l b e F G D . T h e e x p e c t e d e n d r e s u l t o f t h e f a i l u r e t o i n c l u d e c o a l s w i t c h i n g i n t h e d e c i s i o n t r e e o f t h e s i m u l a t i o n i s t h a t e s t i m a t e d c o s t s o f c o m p l i a n c e w i l l b e h i g h e r t h a n t h e s i t u a t i o n w h e r e c o a l s w i t c h i n g i s i n c l u d e d , b u t o n l y w h e r e t h e c o s t o f c o a l s w i t c h i n g i s l e s s t h a n t h e p r i c e o f a l l o w a n c e s . A t p r e s e n t a l l o w a n c e p r i c e s , t h i s i s a l i m i t e d s e g m e n t o f t h e c u r r e n t p h a s e I m a r k e t — t h e 1 3 % o f p h a s e I u n i t s a b l e t o m a k e u s e o f P o w d e r B a s i n c o a l . 4 8 T h i s i s d i s c u s s e d i n t h e n e x t s e c t i o n o f t h e p a p e r r e g a r d i n g t h e c o s t s o f F G D a b a t e m e n t t e c h n o l o g y . 2 7 6 A P P E N D I X H : T h e C a l i b r a t i o n o f t h e E m i s s i o n T r a n s p o r t a t i o n a n d D e p o s i t i o n M o d e l R e l a t i v e t o H i s t o r i c S o u r c e / R e c e p t o r R e l a t i o n s h i p s T h i s a p p e n d i x t o p r e s e n t s t h e c a l i b r a t i o n a n a l y s i s r e s u l t s b e t w e e n t h e a c t u a l 1 9 8 5 e m i s s i o n / d e p o s i t i o n d a t a a v a i l a b l e a n d t h e r e s u l t s o f t h e b e s t fi t e m i s s i o n m o d e l d e v e l o p e d f o r t h i s p a p e r . I t w i l l a l s o p r e s e n t t h e p a r a m e t e r s e t t i n g w h i c h m a k e u p t h e b e s t fi t m o d e l a n d b o t h t h e a c t u a l 1 9 8 5 s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n m a p s a n d t h e c o n c e n t r a t i o n m a p s g e n e r a t e d b y t h e m o d e l f o r t h e 1 9 8 5 e m i s s i o n d a t a . S e c t i o n 1 . A c t u a l 1 9 8 5 S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s i n t h e U n i t e d S t a t e s a n d C a n a d a T a b l e H - l b e l o w s h o w s t h e a c t u a l g r o u n d - l e v e l s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n l e v e l s r e c o r d e d b y t h e E P A i n 1 9 8 5 , a s fi t t e d t o t h e 1 5 0 b y 1 5 0 k m g r i d m a p u s e d b y t h i s p a p e r ’ s e m i s s i o n m o d e l . T h e s e c o n c e n t r a t i o n l e v e l s a r e d r a w n f r o m t h e d a t a c o l l e c t e d a t a n u m b e r o f c o l l e c t i o n s t a t i o n s o p e r a t e d b y t h e E P A d u r i n g t h i s t i m e . A l l c o n c e n t r a t i o n d a t a i s i n t e r m s o f u / m 3 . N o t e t h a t c o n c e n t r a t i o n fi g u r e s a r e n o t a v a i l a b l e o v e r b o d i e s o f w a t e r . 2 7 7 T a b l e H — l : A c t u a l 1 9 8 5 S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n s O 1 5 0 3 0 0 4 5 0 6 ( D 7 5 0 9 0 0 1 0 5 1 2 ( 1 ) 1 3 5 0 1 5 0 0 1 6 5 0 1 8 m 1 9 5 0 2 1 0 0 2 2 5 0 2 4 0 0 2 5 5 0 2 7 0 0 2 8 5 0 3 0 0 0 1 5 0 0 . 5 1 0 . 5 1 0 . 5 1 0 . 8 4 0 . 8 4 1 . 7 6 1 . 7 6 2 . 8 7 3 . 3 1 3 . 3 1 3 . 3 1 3 . 5 3 3 . 5 3 3 . 9 7 3 . 9 7 3 . 9 7 4 . 4 1 3 . 3 1 2 . 6 5 2 . 4 3 3 0 0 0 . 5 1 0 . 5 1 0 % 0 . 8 4 1 . 3 2 1 . 7 6 1 . 7 6 2 8 7 3 . 5 3 3 . 5 3 3 . 5 3 3 . 7 5 0 ( 1 ) 4 . 6 3 4 . 4 1 4 . 4 1 4 . 6 3 2 7 6 2 9 1 2 6 5 4 5 0 0 . 5 2 0 . 8 2 0 . 7 5 0 . 8 4 2 . 0 8 1 . 8 1 1 . 8 7 0 . 1 1 ) 0 . 0 0 3 . 5 3 3 . 7 5 3 . 9 7 5 . 2 9 5 . 7 3 4 . 6 3 4 . 6 3 4 . 8 6 3 . 5 0 2 . 9 8 2 2 1 6 ( 1 ) 0 . 5 5 0 . 5 1 1 . 0 3 0 . 9 2 1 . 4 3 1 . 9 8 2 4 3 3 . 4 7 0 . 0 0 3 . 7 4 4 . 4 1 4 . 4 1 6 . 6 2 8 . 3 8 7 . 7 2 4 % 4 . 3 7 4 . 4 5 0 . 0 0 0 . 0 0 7 5 0 0 . 5 4 0 . 5 3 0 . 9 9 1 . 1 0 1 . 7 6 2 7 6 2 . 7 9 4 . 0 4 4 . 6 3 0 C ! ) 4 . 7 1 0 . 0 0 7 . 7 2 8 . 9 6 8 . 5 4 4 . 3 0 3 . 9 8 0 . 0 0 0 . 0 ) 0 . 0 0 9 ( 1 ) 0 . 2 5 0 . 6 2 1 . 0 4 1 . 3 2 2 % 2 . 8 7 2 . 8 7 3 . 3 8 0 . 0 0 7 . 2 8 5 . 0 7 0 C D 7 % 7 . 7 2 7 . 7 2 6 . 0 7 6 . 5 9 5 . 7 4 0 . 0 0 0 . 0 0 1 0 5 0 0 . 6 9 0 . 6 8 1 . 0 7 1 . 6 5 2 . 2 1 3 . 0 9 3 . 3 1 3 . 4 2 4 . 3 4 6 . 1 7 6 . 1 7 0 . 0 ) 7 . 2 8 6 . 0 6 6 . 6 7 5 . 4 9 5 . 8 1 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 1 2 0 0 0 . 5 7 0 . 7 1 1 . 1 0 2 . 0 1 2 . 2 1 3 . 2 2 3 . 9 7 4 . 4 1 5 . 9 6 5 . 4 6 5 . 8 3 7 . 7 2 6 . 5 8 6 . 4 1 6 . 8 4 5 . 7 3 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 1 3 5 0 0 . 7 1 0 . 8 8 0 . 8 8 2 . 4 3 2 8 7 3 . 5 3 5 . 0 7 5 . 3 5 6 . 9 7 7 . 2 0 6 . 2 4 7 . 4 3 1 0 . 5 0 8 . 8 2 6 . 7 3 4 . 3 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 1 5 0 0 0 . 8 1 0 . 8 6 0 9 2 2 . 8 4 3 . 0 9 4 . 4 1 4 . 8 7 6 . 7 5 7 . 5 9 7 . 2 8 5 . 2 5 5 . 4 1 7 . 7 2 5 . 5 1 5 . 0 7 4 . 9 1 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 1 6 5 0 0 . 7 7 0 . 8 2 1 . 1 5 2 . 0 7 4 . 7 2 4 . 7 4 4 . 3 4 5 . 5 1 6 . 0 7 5 . 6 5 5 . 5 1 5 . 5 1 5 . 5 1 4 . 0 2 3 . 1 6 3 . 6 4 0 . 0 0 0 . 1 ! ) 0 . 0 0 0 . 0 0 1 8 1 1 ) 0 . 6 8 0 . 9 5 1 . 2 6 1 . 9 2 3 . 9 7 3 . 4 9 3 . 9 7 4 . 1 9 2 . 8 6 4 . 0 4 6 . 4 4 5 . 5 1 5 . 1 2 3 . 2 3 . 0 5 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 1 9 5 0 0 . 5 5 0 % 1 . 3 2 3 . 7 1 3 . 7 0 3 2 7 3 . 5 3 3 . 3 1 3 . 3 0 4 . 1 9 5 . 5 7 5 . 7 3 6 . 1 8 3 . 5 3 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 ( 1 ) 0 . 0 0 0 . 0 0 2 1 0 0 0 . 4 8 0 . 6 6 1 . 1 0 1 . 9 8 3 . 8 1 3 . 5 3 3 . 6 1 3 . 5 3 3 . 3 1 3 . 7 5 3 . 9 7 3 . 5 3 2 . 8 7 3 . 8 2 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 1 1 ) 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 2 2 5 0 0 . 7 1 0 % 1 . 3 2 2 . 2 1 3 . 5 3 3 . 1 3 3 . 1 3 3 . 1 1 3 . 8 1 3 . 3 1 2 8 2 2 4 0 3 . 1 7 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 2 4 0 0 0 . 8 2 0 . 8 1 0 . 8 8 2 . 6 5 2 8 7 2 . 8 7 3 . 0 9 3 . 4 8 3 . 6 4 3 . 3 1 2 6 5 2 3 5 3 . 9 7 3 . 2 4 0 . 1 1 ) 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 C D 2 5 5 0 0 . 8 4 0 . 8 4 1 . 1 0 2 % 2 . 4 5 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 C ! ) 0 . 0 0 0 . 0 0 3 . 2 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 1 ! ) 0 . 0 0 2 7 0 0 0 . 6 8 0 . 9 9 2 0 1 2 . 4 3 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 1 1 ) 0 . 0 ) 0 C D 0 . 0 0 2 . 4 6 0 . 0 0 0 . 0 0 0 - 0 0 0 . 1 ! ) 0 . 0 0 2 8 5 0 0 . 6 0 0 . 6 6 1 . 9 8 0 C ! ) 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 2 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 1 1 ) 0 ( 1 ) 0 . 1 1 ) 3 0 0 0 0 . 5 5 0 . 5 5 1 . 1 0 0 . 0 0 0 0 0 0 ( 1 ) 0 . 0 0 0 . 1 1 ! ) 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 ( 1 ) 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 1 1 ) 0 . 0 0 A c t u a l e m i s s i o n p e r p l a n t i n 1 9 8 5 w e r e a l s o a v a i l a b l e f r o m a n u m b e r o f s o u r c e s — s u c h a s t h e E P A e m i s s i o n c o m p l i a n c e r e p o r t s a n d f r o m t h e E l e c t r i c M o n t h l y . T h i s d a t a w a s u s e d i n t h i s p a p e r ’ s e m i s s i o n m o d e l t o g e n e r a t e a n u m b e r o f s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n m a p s b a s e d o n t h e b a s i c p a r a m e t e r s u s e d i n t h e N A P A P R A D M e m i s s i o n m o d e l s . U s i n g d a t a , t h e i n d i v i d u a l e m i s s i o n p l u m e f r o m e a c h i n d i v i d u a l s o u r c e w a s m o d e l e d u n d e r a w i n t e r a n d a s u m m e r m o d e l ( a s e x p l a i n e d i n t h e b o d y o f c h a p t e r 3 ) f o r a n u m b e r o f w i n d d i r e c t i o n s . T h e r e s u l t s o f a l l o f t h e e m i s s i o n m o d e l r u n s w e r e c o l l e c t e d i n a d a t a s e t a c c o r d i n g t o l o c a t i o n o n t h e g r i d m a p s e e n a b o v e . T h u s p r o v i d i n g 1 5 1 c o n c e n t r a t i o n g r i d m a p s f o r e a c h a s s u m e d w e a t h e r s y s t e m a n d e a c h a s s u m e d p r e v a i l i n g w i n d p a t t e m — w i t h e a c h i n d i v i d u a l g r i d m a p r e p r e s e n t i n g t h e e m i s s i o n s f r o m a l l t h e s o u r c e s f r o m w i t h i n a g i v e n 1 5 0 X 1 5 0 k m g r i d l o c a t i o n . F o u r b a s i c s y s t e m s w e r e a s s u m e d f o r e a c h p o i n t s o u r c e . T w o s y s t e m s r e p r e s e n t t h e r a n g e o f p r e v a i l i n g w i n d d i r e c t i o n s u n d e r t h e w a r m c l i m a t e d i s t r i b u t i o n s y s t e m ( t h e 2 7 8 s u m m e r m o d e l ) a n d t w o s y s t e m s r e p r e s e n t t h e r a n g e o f p r e v a i l i n g w i n d d i r e c t i o n s u n d e r t h e c o l d c l i m a t e d i s t r i b u t i o n s y s t e m ( t h e w i n t e r m o d e l ) . A g a i n t h e c o n c e p t o f a c o l d a n d w a r m d i s t r i b u t i o n s y s t e m i s d i s c u s s e d i n t h e t e x t o f c h a p t e r 2 . A s s u m i n g t h a t d u e e a s t i s r e p r e s e n t e d b y a n a n g l e o f 0 d e g r e e s , e a c h s y s t e m w a s r u n a t t w o p r e v a i l i n g w i n d d i r e c t i o n s — 0 a n d 4 5 d e g r e e s f r o m d u e e a s t ( e a s t a n d n o r t h e a s t o f t h e p o i n t s o u r c e ) . T h u s f o u r s e t s o f 1 5 1 d a t a m a p s w e r e c o l l e c t e d ( t h u s a t o t a l o f 6 0 4 m a p s ) — e a c h w i t h 4 8 0 d a t a p o i n t s r e p r e s e n t i n g t h e g r o u n d l e v e l s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n s g e n e r a t e d a l l t h e s o u r c e s w i t h i n a g i v e n 1 5 0 X 1 5 0 k m a r e a . E a c h o f t h e f o u r d a t a m a p s f o r e a c h o f t h e 4 8 0 s o u r c e l o c a t i o n s r e p r e s e n t s t h e r a n g e o f p o s s i b l e t r a n s p o r t a t i o n , d i s t r i b u t i o n , a n d d e p o s i t i o n o f e m i s s i o n s f r o m t h a t s o u r c e l o c a t i o n g i v e n t h e u n d e r l y i n g a s s u m p t i o n s u s e d t o d e s i g n t h e E P A ’ s R A D M m o d e l P e r c e n t a g e w e i g h t s ( w h i c h s u m t o l ) a s s i g n e d t o e a c h c o n c e n t r a t i o n r e s u l t m a p f o r e a c h s o u r c e l o c a t i o n a n d r e g i o n c r o s s e d b y t h e p l u m e p r o v i d e s a c o m p o s i t e m a p o f t h e e m i s s i o n s f r o m e a c h s o u r c e l o c a t i o n . C h a n g i n g t h e w e i g h t s c h a n g e s t h e p r e v a i l i n g w i n d a n d w e a t h e r p a t t e r n — a n d t h u s t h e d i s t r i b u t i o n o f e m i s s i o n s f r o m t h e s o u r c e l o c a t i o n t o t h e 4 8 0 r e c e p t o r a r e a s o n t h e g r i d . A g i v e n s e t o f w e i g h t s o n t h e c o n c e n t r a t i o n m a p s o f a g i v e n s o u r c e l o c a t i o n r e p r e s e n t s t h e p a r a m e t e r s o f t h e e m i s s i o n t r a n s p o r t a n d d e p o s i t i o n m o d e l f o r t h a t p o i n t s o u r c e . E a c h s o u r c e l o c a t i o n ’ s p a r a m e t e r s a r e s e t i n d i v i d u a l l y b a s e d o n i t s l o c a t i o n a n d r e g i o n s t h a t t h e p l u m e c o v e r s o n t h e g r i d . A p r o g r a m w a s t h e n s e t u p t o d e t e r m i n e t h e s u m o f a l l c o n c e n t r a t i o n m a p s f o r t h e a l l t h e s o u r c e s f r o m e a c h l S O X l S O s o u r c e a r e a g i v e n l o c a t i o n s p e c i fi c “ w e a t h e r ” p a r a m e t e r w e i g h t s o n e a c h s o u r c e l o c a t i o n s 4 e m i s s i o n m a p s . E a c h s e t o f p a r a m e t e r s t h u s g e n e r a t e d a s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n m a p o f 4 8 0 d a t a p o i n t s b a s e d o n a c t u a l 1 9 8 5 s o u r c e s p e c i fi c 2 7 9 e m i s s i o n d a t a . A s e r i e s o f w e i g h t s w a s a p p l i e d , s t a r t i n g w i t h w e i g h t s t h a t r e p r e s e n t e d t h e c o m m o n w i s d o m a b o u t w e a t h e r p a t t e r n s , u n t i l t h e c o r r e l a t i o n c o e f fi c i e n t b e t w e e n t h e a c t u a l 4 8 0 1 9 8 5 s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n m a p l o c a t i o n - s p e c i fi c d a t a p o i n t s a n d t h e m o d e l ’ s 4 8 0 s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n l o c a t i o n - s p e c i fi c d a t a p o i n t s p e a k s . T h e p a r a m e t e r s e t t h a t p e a k s t h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e a c t u a l 1 9 8 5 d a t a s e t a n d t h e m o d e l ’ s m a p i s g i v e n i n t a b l e H - 2 b e l o w . T a b l e H - Z : E m i s s i o n M o d e l P a r a m e t e r S e t R a t i o o f R a t i o o f S u m m e r 0 t o 4 5 T o W i n t e r D e g r e e B y r e c e p t o r X Y S U M X c o o r d W i n d 4 5 0 0 1 3 5 0 5 4 1 . 1 1 3 3 N A 1 4 5 0 0 1 5 0 0 6 3 2 . 4 7 3 8 N A 1 4 5 0 0 1 6 5 0 1 2 3 5 . 3 6 9 N A 1 4 3 5 0 1 3 5 0 2 3 4 . 8 6 5 6 N A 1 4 3 5 0 1 8 0 0 2 6 0 . 3 1 7 N A 1 4 2 0 0 4 5 0 6 8 8 0 3 . 2 N A 1 4 2 0 0 1 8 0 0 1 1 2 4 . 1 6 1 N A 1 4 2 0 0 1 9 5 0 3 9 8 . 7 4 9 8 N A 1 9 0 0 1 6 5 0 4 0 6 0 2 . 4 8 N A 1 - 7 5 0 1 9 5 0 7 2 7 4 . 6 0 9 N A 1 - 6 0 0 1 2 0 0 5 3 2 7 . 6 8 4 N A 1 - 6 0 0 1 3 5 0 1 7 9 7 2 . 5 8 N A 1 - 6 0 0 1 6 5 0 7 9 2 0 2 . 9 1 N A 1 - 6 0 0 2 1 0 0 1 5 2 0 8 . 4 N A 1 - 4 5 0 1 0 5 0 1 8 5 9 6 . 2 3 N A 1 - 4 5 0 1 8 0 0 1 0 7 3 9 . 9 9 N A 1 - 4 5 0 2 1 0 0 4 7 1 8 0 . 4 2 N A 1 - 3 0 0 7 5 0 1 4 5 0 6 . 5 4 N A 1 - 3 0 0 1 2 0 0 7 1 0 0 4 . 9 3 N A 1 - 3 0 0 1 3 5 0 1 3 6 5 . 2 2 3 N A 1 4 5 0 4 5 0 1 6 5 2 . 6 7 9 N A 1 4 5 0 1 0 5 0 2 7 2 4 4 . 3 N A 1 4 5 0 1 6 5 0 2 6 6 3 0 . 7 9 N A 1 - 0 9 0 0 2 0 6 3 9 . 0 8 N A 1 - 0 1 3 5 0 7 1 1 0 0 . 9 7 N A 1 - 0 1 5 0 0 9 6 8 0 . 3 8 3 N A 1 1 5 0 9 0 0 2 6 4 6 . 6 8 8 0 . 9 0 . 0 4 5 4 5 5 1 5 0 1 2 0 0 2 . 5 5 6 6 8 0 . 9 0 . 0 4 5 4 5 5 2 8 0 T a b l e H - 2 ( C o n t i n u e d ) 1 5 0 2 2 5 0 8 1 . 0 2 4 7 9 0 . 9 0 . 0 4 5 4 5 5 3 0 0 6 0 0 1 4 4 8 2 6 8 0 . 9 0 . 0 9 0 9 0 9 3 0 0 1 2 0 0 4 4 3 4 9 . 9 1 0 . 9 0 . 0 9 0 9 0 9 3 0 0 2 2 5 0 4 5 5 . 7 8 3 1 0 . 9 0 . 0 9 0 9 0 9 3 0 0 2 4 0 0 4 . 7 0 4 8 6 0 . 9 0 . 0 9 0 9 0 9 4 5 0 2 5 5 0 8 4 7 3 8 . 1 7 0 . 7 0 . 1 3 6 3 6 4 6 0 0 7 5 0 3 1 0 6 7 . 4 6 0 . 8 0 . 1 8 1 8 1 8 6 0 0 1 5 0 0 8 2 6 2 6 . 4 2 0 . 8 0 . 1 8 1 8 1 8 6 0 0 1 6 5 0 4 1 5 8 2 . 1 2 0 . 8 0 . 1 8 1 8 1 8 6 0 0 1 9 5 0 1 9 9 0 5 . 5 0 . 8 0 . 1 8 1 8 1 8 6 0 0 2 1 0 0 4 4 1 5 . 9 4 6 0 . 8 0 . 1 8 1 8 1 8 6 0 0 2 2 5 0 1 7 2 7 2 5 8 0 . 8 0 . 1 8 1 8 1 8 6 0 0 2 4 0 0 1 3 3 0 9 . 3 0 . 8 0 . 1 8 1 8 1 8 6 0 0 2 5 5 0 5 6 9 1 . 0 1 2 0 . 8 0 . 1 8 1 8 1 8 6 0 0 2 7 0 0 2 3 9 1 5 . 5 7 0 . 8 0 . 1 8 1 8 1 8 7 5 0 6 0 0 2 8 1 3 9 . 9 9 0 . 8 0 . 2 2 7 2 7 3 7 5 0 9 0 0 2 2 . 1 4 0 2 8 0 . 8 0 . 2 2 7 2 7 3 7 5 0 1 0 5 0 5 1 5 6 0 . 5 3 0 . 8 0 . 2 2 7 2 7 3 7 5 0 1 2 0 0 7 1 1 8 4 . 7 5 0 . 8 0 . 2 2 7 2 7 3 7 5 0 1 3 5 0 3 5 8 3 . 8 4 5 0 . 8 0 . 2 2 7 2 7 3 7 5 0 1 5 0 0 1 0 5 7 6 0 9 0 . 8 0 . 2 2 7 2 7 3 7 5 0 1 8 0 0 7 1 0 5 9 . 6 6 0 . 8 0 . 2 2 7 2 7 3 7 5 0 2 1 0 0 1 0 7 6 4 7 5 0 . 8 0 . 2 2 7 2 7 3 7 5 0 2 5 5 0 1 4 6 1 2 2 1 0 . 8 0 . 2 2 7 2 7 3 9 0 0 9 0 0 4 1 6 8 . 3 3 3 0 . 8 0 . 2 7 2 7 2 7 9 0 0 1 0 5 0 6 0 3 2 5 . 9 0 . 8 0 . 2 7 2 7 2 7 9 0 0 1 2 0 0 3 3 9 3 9 . 7 7 0 . 8 0 . 2 7 2 7 2 7 9 0 0 1 5 0 0 3 4 9 9 4 7 2 0 . 8 0 . 2 7 2 7 2 7 9 0 0 2 5 5 0 1 1 8 3 5 . 2 1 0 . 8 0 . 2 7 2 7 2 7 1 0 5 0 6 0 0 4 1 8 7 1 . 9 5 0 . 8 0 . 3 1 8 1 8 2 1 0 5 0 9 0 0 2 9 1 9 9 . 2 8 0 . 8 0 . 3 1 8 1 8 2 1 0 5 0 1 2 0 0 1 0 1 9 0 1 . 4 0 . 8 0 . 3 1 8 1 8 2 1 0 5 0 1 5 0 0 2 0 4 1 4 8 3 0 . 8 0 . 3 1 8 1 8 2 1 0 5 0 2 1 0 0 3 4 2 0 9 . 6 8 0 . 8 0 . 3 1 8 1 8 2 1 0 5 0 2 4 0 0 3 0 5 9 7 . 6 8 0 . 8 0 . 3 1 8 1 8 2 1 0 5 0 2 5 5 0 3 0 4 5 6 . 6 4 0 . 8 0 . 3 1 8 1 8 2 1 2 0 0 7 5 0 7 3 1 7 5 . 9 8 0 . 8 0 . 3 6 3 6 3 6 1 2 0 0 1 0 5 0 1 2 7 2 5 5 0 . 8 0 . 3 6 3 6 3 6 1 2 0 0 1 2 0 0 1 4 4 4 5 9 8 0 . 8 0 . 3 6 3 6 3 6 1 2 0 0 1 3 5 0 1 0 7 2 7 2 3 0 . 8 0 . 3 6 3 6 3 6 1 2 0 0 1 5 0 0 4 0 1 7 3 6 3 0 . 8 0 . 3 6 3 6 3 6 1 2 0 0 1 6 5 0 1 9 3 3 2 4 9 0 . 8 0 . 3 6 3 6 3 6 1 2 0 0 1 9 5 0 5 4 5 5 7 . 7 2 0 . 8 0 . 3 6 3 6 3 6 1 2 0 0 2 1 0 0 1 7 9 3 8 . 1 6 0 . 8 0 . 3 6 3 6 3 6 1 2 0 0 2 2 5 0 9 . 3 4 5 0 3 3 0 . 8 0 . 3 6 3 6 3 6 1 2 0 0 2 4 0 0 3 . 1 1 0 6 5 4 0 . 8 0 . 3 6 3 6 3 6 1 2 0 0 2 5 5 0 3 3 . 4 7 8 4 6 0 . 8 0 . 3 6 3 6 3 6 1 3 5 0 6 0 0 2 5 6 9 3 . 1 3 0 . 6 0 . 4 0 9 0 9 1 2 8 1 T a b l e H - 2 ( C o n t i n u e d ) 1 3 5 0 1 0 5 0 1 8 7 1 3 3 7 0 . 6 0 . 4 0 9 0 9 1 1 3 5 0 1 2 0 0 3 4 8 0 1 9 6 0 . 6 0 . 4 0 9 0 9 1 1 3 5 0 1 3 5 0 1 8 1 9 7 5 1 0 . 6 0 4 0 9 0 9 1 1 3 5 0 1 5 0 0 3 4 0 4 6 2 6 0 . 6 0 . 4 0 9 0 9 1 1 3 5 0 1 6 5 0 1 6 7 0 5 9 6 0 6 0 . 4 0 9 0 9 1 1 3 5 0 2 2 5 0 1 0 9 0 7 7 . 4 0 . 6 0 . 4 0 9 0 9 1 1 3 5 0 2 4 0 0 8 4 1 3 0 . 7 5 0 . 6 0 . 4 0 9 0 9 1 1 3 5 0 2 5 5 0 1 8 0 5 5 0 6 0 . 4 0 9 0 9 1 1 5 0 0 1 0 5 0 1 2 7 5 5 8 3 0 5 0 . 4 5 4 5 4 5 1 5 0 0 1 2 0 0 4 1 6 0 5 . 7 7 0 . 5 0 . 4 5 4 5 4 5 1 5 0 0 1 3 5 0 2 5 5 9 6 5 2 0 . 5 0 . 4 5 4 5 4 5 1 5 0 0 1 5 0 0 3 0 9 2 3 0 4 0 . 5 0 . 4 5 4 5 4 5 1 5 0 0 1 6 5 0 1 8 5 3 8 8 2 0 . 5 0 . 4 5 4 5 4 5 1 5 0 0 1 8 0 0 5 9 5 7 7 9 2 0 . 5 0 . 4 5 4 5 4 5 1 5 0 0 1 9 5 0 1 3 3 0 5 2 2 0 . 5 0 . 4 5 4 5 4 5 1 5 0 0 2 1 0 0 1 8 8 3 9 5 ] 0 . 5 0 . 4 5 4 5 4 5 1 5 0 0 2 4 0 0 1 5 1 2 2 4 4 0 . 5 0 . 4 5 4 5 4 5 1 6 5 0 9 0 0 3 9 1 2 5 . 0 7 0 . 3 0 . 5 1 6 5 0 1 0 5 0 1 5 3 0 7 0 6 0 3 0 . 5 1 6 5 0 1 3 5 0 5 7 0 8 9 7 . 1 0 . 3 0 . 5 1 6 5 0 1 5 0 0 6 0 2 5 1 1 5 0 . 3 0 . 5 1 6 5 0 1 6 5 0 2 0 8 2 2 . 0 5 0 . 3 0 . 5 1 6 5 0 2 2 5 0 1 8 1 3 8 2 9 0 3 0 . 5 1 6 5 0 2 4 0 0 1 3 9 0 8 . 8 6 0 3 0 . 5 1 8 0 0 1 0 5 0 3 3 0 6 1 8 3 0 . 3 0 . 5 4 5 4 5 5 1 8 0 0 1 2 0 0 7 3 0 2 4 . 9 0 . 3 0 . 5 4 5 4 5 5 1 8 0 0 1 3 5 0 2 4 2 8 2 5 4 0 . 3 0 . 5 4 5 4 5 5 1 8 0 0 1 5 0 0 4 1 9 2 5 1 9 0 3 0 . 5 4 5 4 5 5 1 8 0 0 1 6 5 0 8 1 8 0 1 . 8 5 0 . 3 0 . 5 4 5 4 5 5 1 8 0 0 1 8 0 0 1 0 3 8 4 7 0 . 3 0 . 5 4 5 4 5 5 1 8 0 0 1 9 5 0 3 0 8 1 9 1 9 0 . 3 0 5 4 5 4 5 5 1 8 0 0 2 4 0 0 7 2 9 6 . 5 6 7 0 . 3 0 . 5 4 5 4 5 5 1 9 5 0 9 0 0 3 2 6 9 8 . 5 4 0 . 3 0 . 5 9 0 9 0 9 1 9 5 0 1 0 5 0 5 4 2 2 4 . 2 6 0 . 3 0 . 5 9 0 9 0 9 1 9 5 0 1 2 0 0 7 3 1 1 7 5 2 0 . 3 0 . 5 9 0 9 0 9 1 9 5 0 1 3 5 0 8 2 5 5 2 8 7 0 3 0 . 5 9 0 9 0 9 1 9 5 0 1 5 0 0 2 3 7 0 6 2 6 0 . 3 0 . 5 9 0 9 0 9 1 9 5 0 1 6 5 0 2 7 8 8 0 . 6 2 0 . 3 0 . 5 9 0 9 0 9 1 9 5 0 1 8 0 0 3 1 9 8 0 . 8 1 0 3 0 . 5 9 0 9 0 9 1 9 5 0 1 9 5 0 1 5 8 0 3 . 7 9 0 . 3 0 . 5 9 0 9 0 9 1 9 5 0 2 1 0 0 3 9 1 1 0 1 . 1 0 . 3 0 . 5 9 0 9 0 9 1 9 5 0 2 5 5 0 9 6 8 9 . 1 3 0 . 3 0 . 5 9 0 9 0 9 1 9 5 0 2 7 0 0 1 7 0 7 5 1 5 0 . 3 0 . 5 9 0 9 0 9 2 1 0 0 9 0 0 6 7 7 6 1 . 1 0 . 1 0 . 6 3 6 3 6 4 2 1 0 0 1 0 5 0 4 6 4 7 6 . 1 5 0 . 1 0 . 6 3 6 3 6 4 2 1 0 0 1 2 0 0 5 1 8 9 3 1 9 0 . 1 0 . 6 3 6 3 6 4 2 1 0 0 1 3 5 0 2 2 0 1 2 0 2 0 . 1 0 . 6 3 6 3 6 4 2 1 0 0 1 6 5 0 8 5 4 2 2 8 3 0 . 1 0 6 3 6 3 6 4 2 1 0 0 1 8 0 0 9 3 1 8 1 . 7 9 0 . 1 0 . 6 3 6 3 6 4 2 1 0 0 1 9 5 0 8 5 0 6 7 . 3 6 0 . 1 0 . 6 3 6 3 6 4 2 8 2 9 6 i n n . A O O O O O O O O O O O O O O O O O O O T a b l e H - 2 ( C o n t i n u e d ) 2 1 0 0 2 1 0 0 2 2 5 0 2 2 5 0 2 2 5 0 2 2 5 0 2 2 5 0 2 2 5 0 2 2 5 0 2 2 5 0 2 2 5 0 2 2 5 0 2 4 0 0 2 4 0 0 2 4 0 0 2 4 0 0 2 4 0 0 2 5 5 0 2 5 5 0 2 5 5 0 2 5 5 0 2 7 0 0 2 7 0 0 2 7 0 0 2 7 0 0 T h e p a r a m e t e r s e t r e s u l t s i n t h e c o n c e n t r a t i o n e m i s s i o n m a p d e p i c t e d i n T a b l e H - 3 b e l o w . 2 5 5 0 2 7 0 0 9 0 0 1 0 5 0 1 2 0 0 1 3 5 0 1 6 5 0 1 8 0 0 1 9 5 0 2 5 5 0 2 7 0 0 2 8 5 0 9 0 0 1 0 5 0 1 2 0 0 1 3 5 0 1 5 0 0 7 5 0 9 0 0 1 0 5 0 1 2 0 0 6 0 0 7 5 0 9 0 0 2 1 0 0 1 4 3 3 8 1 . 1 3 7 1 1 2 9 . 6 8 5 7 5 4 2 . 6 7 5 1 8 3 . 2 3 6 1 4 9 5 9 8 4 2 0 2 9 9 2 9 1 3 6 8 1 2 7 9 4 3 9 . 5 9 3 6 1 6 2 . 1 4 7 2 7 8 . 4 7 5 1 5 1 5 0 . 6 5 4 5 8 6 1 . 2 9 6 1 8 6 9 . 6 2 9 9 3 5 8 0 1 1 7 4 4 8 7 8 1 2 3 0 2 1 9 6 1 9 8 9 . 3 4 7 5 8 8 6 . 4 2 7 5 3 5 8 . 5 7 2 1 4 2 3 7 . 1 3 6 5 8 0 7 . 9 7 2 4 9 . 2 2 7 1 1 0 0 1 6 . 9 9 1 7 0 2 9 3 1 1 8 0 5 5 8 0 . 1 0 . 1 0 . 1 0 . 1 0 . 6 3 6 3 6 4 0 . 6 3 6 3 6 4 0 . 6 8 1 8 1 8 0 . 6 8 1 8 1 8 0 . 6 8 1 8 1 8 0 . 6 8 1 8 1 8 0 . 6 8 1 8 1 8 0 . 6 8 1 8 1 8 0 . 6 8 1 8 1 8 0 . 6 8 1 8 1 8 0 . 6 8 1 8 1 8 0 . 6 8 1 8 1 8 0 . 7 2 7 2 7 3 0 . 7 2 7 2 7 3 0 . 7 2 7 2 7 3 0 . 7 2 7 2 7 3 0 . 7 2 7 2 7 3 0 . 7 7 2 7 2 7 0 . 7 7 2 7 2 7 0 . 7 7 2 7 2 7 0 . 7 7 2 7 2 7 0 . 8 1 8 1 8 2 0 . 8 1 8 1 8 2 0 . 8 1 8 1 8 2 0 . 8 1 8 1 8 2 2 8 3 T a b l e H - 3 A d j u s t e d E m i s s i o n M a p M o d e l T o t a l S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n - « M i d R a n g e E s t i m a t e 0 1 5 0 3 % 4 5 0 6 % 7 5 0 7 5 0 9 % 1 % 0 1 2 % 1 3 5 0 1 5 % 1 % 0 1 8 % 1 9 5 0 2 1 % 2 2 5 0 2 4 % 2 5 5 0 2 7 % 2 8 5 0 3 0 % 1 5 0 0 3 0 0 3 2 0 . 4 6 0 - 4 3 0 . 5 5 0 6 8 0 . 7 9 1 % 0 9 7 1 . 2 5 1 . 3 5 1 . 4 7 1 . 6 2 1 . 8 5 2 . 0 7 2 4 2 2 . 4 6 2 . 8 8 3 . 0 2 3 . 1 5 2 . 4 5 3 % 0 5 3 0 . 5 6 0 6 4 0 . 7 7 0 . 9 0 1 . 1 5 1 . 3 8 1 . 8 5 1 . 8 8 2 . 0 9 1 . 8 9 2 . 3 1 0 % 2 % 2 6 4 3 . 3 5 3 . 7 6 3 % 3 . 8 9 3 . 9 5 3 % 4 5 0 0 . 6 7 0 . 6 8 0 . 8 0 0 . 9 9 1 . 2 5 1 . 4 5 2 . 0 6 0 % 0 % 2 9 5 2 . 7 5 3 . 4 3 3 . 7 3 3 % 3 . 8 9 4 . 4 1 4 % 4 . 7 3 4 . 5 6 4 . 5 5 3 . 3 6 0 0 0 . 7 3 1 . 2 3 0 . 8 4 1 . 1 5 1 . 5 0 2 . 0 2 3 . 1 6 3 . 5 5 0 % 4 . 4 8 4 . 5 3 5 . 2 4 5 . 5 3 4 . 3 0 5 . 4 4 7 . 0 1 5 . 8 9 5 . 1 7 0 % 0 % 0 % 7 5 0 0 . 8 7 0 . 9 2 0 . 9 9 1 . 4 8 1 . % 2 4 3 3 % 5 . 0 8 5 . 5 1 0 % 6 . 6 1 0 % 7 . 6 7 8 . 5 9 9 . 1 3 8 . 8 5 8 . 0 8 0 % 0 % 0 % 0 % 9 % 0 . 9 2 0 . 9 2 0 % 1 . 4 8 1 . 9 7 3 . 0 6 4 . 5 8 5 . 8 5 0 % 7 . 5 6 8 . 1 9 0 % 1 0 3 9 1 1 . 2 3 1 1 . 2 4 0 % 6 . 4 1 6 . 1 1 0 % 0 % 0 % 1 % 0 1 . 0 1 1 % 0 9 2 1 . 4 6 2 . 2 1 3 . 3 7 4 . 9 2 6 . 7 5 7 . 8 7 6 . 4 3 9 . 1 6 0 % 1 1 . 5 8 1 1 . 3 3 1 0 9 9 9 . 3 9 7 . 6 9 0 % 0 % 0 % 0 % 1 2 % 0 . 8 5 1 % 1 % 1 . 7 6 2 7 4 3 . 9 3 5 . 7 9 7 . 7 7 8 . 7 1 9 . 4 9 9 . 4 9 1 1 . 5 7 1 2 9 5 1 2 4 7 1 0 . 9 2 8 . 3 1 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 1 3 5 0 0 . 8 6 1 . 0 1 1 . 0 4 1 . 7 9 2 . 5 2 3 . 6 4 5 . 5 6 7 . 9 7 6 . 5 0 9 . 6 0 9 . 9 1 1 0 8 3 1 2 . 5 6 1 0 . 1 0 6 . 2 6 5 . 6 7 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 1 5 % 0 . 9 2 0 . 9 7 0 . 9 4 1 . 8 1 2 . 6 0 4 . 2 3 5 . 3 1 7 . 8 0 8 . 3 8 9 . 6 1 8 . 7 6 9 . 3 4 9 . 6 5 7 - 0 4 6 . 4 4 4 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 1 6 5 0 0 . 8 5 0 . 8 4 0 9 3 1 . 7 8 2 . 3 4 3 . 2 8 4 . 4 7 6 . 5 6 6 . 7 4 7 . 8 4 8 . 4 7 7 . % 7 . 8 3 6 . 5 7 5 - 4 2 4 . 7 7 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 1 8 % 0 7 9 0 . 7 9 1 . 0 2 1 . 3 8 1 . 9 7 2 . 2 3 3 . 2 0 4 . 4 2 5 . % 6 . 1 4 4 . 9 9 6 . 3 7 6 . 1 7 5 . 6 2 4 . 2 4 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 1 9 5 0 0 . 5 8 0 . 6 4 1 . 0 2 1 . 4 0 1 . 5 0 1 . 8 1 2 . 0 3 3 . 1 7 3 . 7 7 4 . 2 3 . 9 1 4 . 6 7 4 . 6 1 4 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 2 1 % 0 4 7 0 5 4 0 . 8 2 1 . 2 7 1 . 5 9 1 . 7 9 2 % 2 3 3 2 . 9 6 3 . 4 2 3 . 4 5 3 . 4 5 3 . 8 8 3 . 1 2 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 2 2 5 0 0 . 4 0 0 . 5 3 0 . 8 2 1 . 5 7 1 . 5 3 1 . 4 1 1 . 6 0 1 . 8 8 2 . 4 1 2 1 1 2 . 4 9 2 - 8 5 2 6 7 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 2 4 % 0 . 3 7 0 . 4 8 0 % 1 . 1 8 1 . 2 4 1 . 4 5 1 . 2 7 1 . 4 4 1 . 8 0 1 . 8 4 1 . 7 6 2 . 2 2 2 1 1 1 . 8 4 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 2 5 5 0 0 . 3 0 0 4 4 0 . 8 3 0 . 9 6 1 . 3 6 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 1 . 2 5 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 2 7 % 0 . 1 5 0 4 0 0 % 0 . 7 6 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 8 0 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 2 8 5 0 0 . 1 1 0 . 1 6 0 . 4 5 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 . 5 2 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 3 % 0 0 0 9 0 . 1 1 0 . 1 0 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 3 1 5 0 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 3 3 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 3 4 5 0 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 3 & 1 ) 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % T h e r e s u l t s o f r u n n i n g a n O L S a n a l y s i s o n H - l r e l a t i v e t o H - 3 r e s u l t s i n a c o r r e l a t i o n c o e f fi c i e n t o f 0 . 9 1 3 2 9 9 b e t w e e n t h e m o d e l ’ s e s t i m a t e o f s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n l e v e l s f o r 1 9 8 5 e m i s s i o n l e v e l s a n d t h e a c t u a l s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n l e v e l s i n 1 9 8 5 . T h e s t a t i s t i c s o f t h e a n a l y s i s i s g i v e n i n t a b l e H - 4 b e l o w : T a b l e H - 4 : C o r r e l a t i o n A n a l y s i s B e t w e e n M o d e l P r o j e c t i o n s A n d A c t u a l S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s a = 0 . 4 6 5 0 b = 0 . 7 1 0 8 S t a n d a r d e r r o r 0 . 0 0 9 4 C o r r e l a t i o n 0 . 9 1 3 3 R s q u a r e 0 . 8 3 4 1 2 8 4 n o l t a r t n e c n o C l a u n n A B o t h m a p H - 1 a n d m a p H - 3 w e r e t r a n s f o r m e d i n t o v e c t o r s o f c o n c e n t r a t i o n l e v e l s a r r a n g e d fi r s t b y i t s X c o o r d i n a t e a n d t h e n i n t e r m s o f i t s Y c o o r d i n a t e ( e a c h X c o o r d i n a t e a n d a l l o f i t s a t t a c h e d Y d a t a p o i n t s a r e t a k e n a s a v e c t o r a n d t h e v e c t o r s a r e a r r a n g e d i n t o a s i n g l e c o l u m n ) . T h e t w o v e c t o r s w e r e t h e n m a p p e d a g a i n s t e a c h o t h e r — t h i s f o r m s a s c a t t e r d i a g r a m o f t h e c o n c e n t r a t i o n l e v e l s o f b o t h m a p s f o r c o m m o n r e c e p t o r p o i n t s o n t h e m a p . T h i s s c a t t e r d i a g r a m s h o w s a c l o s e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e c o n c e n t r a t i o n l e v e l s o f t h e m o d e l u n d e r t h e g i v e n p a r a m e t e r s a n d t h e a c t u a l o b s e r v e d 1 9 8 5 s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n l e v e l s . M o d e l C o n c e n t r a t i o n L e v e l s v s . A c t u a l 1 9 $ L e v e l s D i a g r a m l - l - 1 : M o d e l C o n c e n t r a t i o n L e v e l s v s . A c t u a l 1 9 8 5 L e v e l s 2 8 5 A P P E N D I X 1 : 9 5 % C o n fi d e n c e I n t e r v a l o f t h e P r o j e c t e d S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n G r i d M a p s f o r t h e P h a s e H E m i s s i o n G o a l a s a n A l l o w a n c e o r a C a p , I n c l u d i n g E x t e r n a l C o s t E f f e c t s T h e m a p s g i v e n h e a r r e p r e s e n t t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l o f s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n l e v e l s a t g r o u n d l e v e l g i v e n t h e p a r a m e t e r s e t t i n g s a n d c o r r e l a t i o n s t a t i s t i c s d i s c u s s e d i n A p p e n d i x J . T h e fi r s t s e t o f m a p s r e p r e s e n t s t h e u p p e r ( T a b l e 1 4 ) , l o w e r ( T a b l e l - 2 ) , a n d m i d - r a n g e ( T a b l e I - 3 ) g r o u n d l e v e l c o n c e n t r a t i o n l e v e l s f o r t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l f o r e m i s s i o n l e v e l s w h e r e p h a s e I I i s a p p l i e d a s a c a p . T h e s e c o n d s e t o f m a p s r e p r e s e n t s t h e u p p e r ( T a b l e 1 - 4 ) , l o w e r ( T a b l e I - S ) , a n d m i d - r a n g e ( T a b l e I — 6 ) g r o u n d l e v e l c o n c e n t r a t i o n l e v e l s f o r t h e 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l f o r e m i s s i o n l e v e l s w h e r e p h a s e I I i s a p p l i e d v i a m a r k e t a b l e a l l o w a n c e s . A l l v a l u e s a r e i n u / m 3 i n a n n u a l c o n c e n t r a t i o n l e v e l s . E x t e r n a l c o s t e f f e c t s o f t h e u p p e r a n d l o w e r e m i s s i o n c o n c e n t r a t i o n l e v e l s a r e g i v e n i n T a b l e I - 7 a n d T a b l e 1 - 8 , r e s p e c t i v e l y . 2 8 6 9 6 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 6 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 0 5 9 1 0 0 8 1 0 5 6 1 0 0 5 1 0 5 3 1 0 0 2 1 0 5 0 1 0 5 7 0 5 7 3 5 0 0 3 2 2 7 6 7 0 0 0 0 7 7 0 0 0 0 0 1 1 3 5 9 0 6 6 4 3 2 1 6 4 0 0 5 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 3 4 5 5 4 4 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 4 6 3 3 0 7 9 7 4 4 2 0 6 0 0 0 0 0 0 0 3 4 5 6 0 7 3 0 3 2 6 6 5 0 4 0 0 0 0 0 0 0 9 1 0 0 0 2 3 5 5 5 4 4 3 3 2 0 2 0 0 0 0 0 0 0 1 2 9 0 7 9 8 1 6 7 0 9 6 5 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 0 6 1 7 6 5 5 2 0 6 9 3 6 5 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 3 4 5 5 4 4 3 3 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 7 3 6 6 0 0 0 7 2 6 5 5 3 4 3 0 0 0 0 0 0 0 1 2 4 6 0 0 0 1 6 4 2 9 1 7 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 4 5 4 4 3 3 2 2 1 0 0 0 0 0 0 0 6 6 6 5 9 9 0 3 7 9 2 7 2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 3 5 9 6 1 3 3 9 9 0 0 1 1 0 5 6 0 0 0 0 0 0 0 0 2 3 4 4 0 0 0 1 1 4 4 3 3 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 2 3 7 0 6 9 9 9 9 4 2 3 5 9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 3 5 7 0 3 9 4 7 6 6 4 0 3 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 3 3 3 1 3 3 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 6 5 3 5 2 2 7 9 6 0 0 0 0 0 0 0 0 2 3 0 0 0 0 9 3 7 1 9 7 5 1 0 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 3 2 1 1 2 2 2 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 6 5 0 5 9 2 3 0 4 0 5 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 0 5 7 1 4 9 1 4 0 6 6 5 4 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 2 2 2 2 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 6 9 9 5 9 6 6 5 6 6 2 4 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 2 3 4 6 7 0 1 4 3 4 4 5 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 4 9 7 6 3 2 4 4 4 7 9 0 4 4 7 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 3 4 5 6 6 9 0 0 2 2 3 4 3 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 6 3 0 6 6 9 5 2 5 0 9 4 0 7 2 6 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 3 3 4 4 5 7 8 9 7 9 0 2 0 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 7 4 3 6 9 3 5 5 6 6 9 9 6 1 1 9 4 0 2 0 0 0 0 1 1 2 3 3 3 4 5 6 6 6 6 6 6 7 6 7 5 4 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 5 0 1 1 2 9 6 0 6 7 7 0 6 6 5 6 6 0 4 5 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 3 3 4 4 6 5 6 6 5 4 4 3 2 3 2 1 0 0 0 0 C 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 5 0 5 0 1 3 4 6 7 9 0 2 3 5 6 8 9 1 2 4 5 7 6 1 3 4 6 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 2 8 7 T a b l e l - 1 U p p e r B o u n d o f 9 5 % C o n f i d e n c e I n t e r v a l F o r E m i s s i o n L e v e l s u n d e r P h a s e I I a s a C a p 3 0 0 4 5 0 6 0 0 0 1 0 0 1 5 0 2 3 ( 1 2 9 0 3 3 0 3 9 0 4 4 0 5 3 0 5 1 0 6 1 0 7 1 0 6 0 0 5 6 0 5 1 0 4 6 0 4 3 0 4 2 0 3 4 0 2 3 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 0 0 1 5 0 2 1 0 3 3 0 4 9 0 6 3 0 8 8 1 0 7 1 4 6 1 7 6 2 0 7 1 9 0 1 6 0 1 6 4 1 6 7 1 5 4 1 4 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 5 ) 0 3 7 0 6 1 0 9 6 1 5 4 2 1 0 2 7 1 3 4 0 4 2 7 5 0 1 4 9 1 4 3 9 2 4 0 0 0 3 9 0 6 1 1 0 0 1 5 4 2 1 6 2 7 7 3 3 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 5 5 ) 0 4 0 0 6 7 0 9 7 1 4 7 0 0 0 2 8 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 8 5 0 0 3 9 0 6 4 0 8 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 3 7 0 5 4 0 7 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 5 6 2 0 0 7 2 p 0 a 5 C 5 2 a s % a 4 2 I I e 0 5 s 2 2 a h P % 1 r 2 e d n 0 5 u 9 1 s l e % v 6 e 1 L n 0 5 o 6 i 1 s s i m E % 5 1 r 0 o 5 F 3 1 l a v 0 r 0 2 e 1 t n I 0 5 e 0 c 1 n e 0 d 0 i 9 f n o 0 5 C 7 % 5 0 5 9 7 f o d n % 6 u o 0 B 5 4 r e w 0 o 0 3 L : 2 0 - 5 I 1 e l 0 b a T 2 8 8 1 5 0 0 . 0 4 0 . 0 4 0 0 5 0 . 0 6 0 . 0 6 0 . 0 9 0 . 0 9 0 . 1 1 0 . 1 4 0 . 1 7 0 . 2 0 0 2 1 0 . 2 4 0 2 5 0 . 2 7 0 . 3 1 0 3 3 0 . 3 4 0 . 3 3 0 3 3 0 3 1 3 0 0 0 0 6 0 . 1 0 0 . 1 1 0 . 1 2 0 . 1 3 0 . 1 4 0 . 1 5 0 . 1 9 0 . 2 4 0 2 7 0 3 0 0 3 7 0 % 0 . 4 6 0 . 5 0 0 . 5 5 0 5 5 0 . 6 1 0 . 6 2 0 . 5 6 0 4 9 4 5 0 0 . 1 4 0 . 1 7 0 1 6 0 1 7 0 2 1 0 . 2 2 0 2 6 0 0 0 0 . 0 0 0 . 4 5 0 . 5 2 0 6 2 0 7 5 0 . 6 0 0 6 4 0 9 2 0 9 5 0 9 1 0 . 6 9 0 . 6 3 0 . 6 6 6 0 0 0 . 2 0 0 . 2 3 0 . 2 7 0 . 2 4 0 3 1 0 . 3 3 0 . 4 4 0 4 9 0 . 0 0 0 . 7 1 0 . 6 5 1 . 0 3 1 . 1 2 1 . 2 4 1 . 3 6 1 . 4 6 1 . 4 9 1 . 4 1 0 . 0 0 0 % 0 0 0 7 5 0 0 . 2 4 0 2 7 0 . 3 0 0 3 2 0 . 3 7 0 . 4 3 0 . 5 7 0 . 7 3 0 . 9 4 0 . 0 0 1 . 2 9 0 . 0 0 1 7 4 1 . 9 7 1 9 7 2 . 0 4 2 . 1 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 % 0 0 0 9 0 0 0 . 3 3 0 . 3 3 0 3 3 0 . 4 0 0 . 4 6 0 6 0 0 6 3 1 . 0 6 0 0 0 1 . 6 4 1 . 9 3 0 0 0 2 . 6 3 2 . 6 7 2 . 7 4 2 6 5 2 . 7 1 2 . 7 7 0 . 0 0 0 % 0 0 0 1 0 5 0 0 4 2 0 3 8 0 . 3 8 0 . 4 3 0 . 5 9 0 . 7 3 1 0 2 1 . 3 6 1 . 9 0 2 3 0 2 . 9 4 0 0 0 3 5 3 3 . 3 5 3 . 2 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V o f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s R e p o r t , N o v 1 0 , 1 9 9 5 o t a I T o t a l T o t a l E P A e m a l E x t e r n a l E x t e m a l E q u a t i o n s o s t C o s t C o s t U s e d s t i m a t e E s t i m a t e E s t i m a t e K T C A P D i f f e r e n c e ( $ m i l l i o n s ) ( $ m i l l i o n s ) ( S m i l l i o n s ) L O W $ 4 1 , 4 6 0 $ 3 9 , 4 3 3 $ 2 , 0 2 7 F u l l W e i g h t $ 3 7 5 , 6 2 2 $ 3 5 7 , 2 5 5 $ 1 8 . 3 6 H I G H $ 1 , 5 4 5 , 6 1 1 $ 1 , 4 7 0 , 0 3 2 $ 7 5 , 5 7 T a b l e l - 8 : L o w C o n c e n t r a t i o n L e v e l ( l o w e r - b o u n d o f 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l ) D a m a g e F u n c t i o n E s t i m a t e s f o r S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s a t G r o u n d L e v e l U s i n g E P A ' s H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s u n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s R e p o r t , N o v 1 0 , 1 % T o t a l T o t a l T o t a l E P A E x t e m a l E x t e r n a l E x t e m a l E q u a t i o n s C o s t C o s t C o s t U s e d E s t i m a t e E s t i m a t e E s t i m a t e M K T C A P D i f f e r e n c e ( $ m i l l i o n s ) ( $ m i l l i o n s ) ( $ m i l l i o n s ) L O W $ 4 0 , 5 2 5 $ 3 8 , 4 9 8 $ 2 , 0 2 7 F u l l W e i g h t $ 3 6 7 , 1 5 2 $ 3 4 8 , 7 8 4 $ 1 8 . 3 6 H I G H $ 1 , 5 1 0 , 7 5 7 $ 1 , 4 3 5 , 1 7 8 $ 7 5 , 5 7 2 9 3 A p p e n d i x J : T h e p o p u l a t i o n g r i d m a p s u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e e m i s s i o n r e s p o n s e f u n c t i o n s T h e p o p u l a t i o n g r i d m a p s . T a b l e J - l : S t a t e b y s t a t e p o p u l a t i o n p e r s q u a r e m i l e f r o m 1 9 9 6 d a t a b a s e , n o c i t y a d j u s t m e n t s , r o u g h g u i d e l i n e 7 5 0 % 0 1 0 5 ) 1 2 % 1 3 fl ) 1 5 % 1 6 & 1 6 % 1 9 m 2 1 % 2 2 % 2 4 0 0 2 5 5 0 2 7 m 2 3 5 0 3 0 m 1 5 0 C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C 3 % C C C C C C C C C C C C C C C C C 9 9 . 9 C C 4 5 0 6 9 . 3 9 . 3 9 . 3 6 6 C 0 O C C C C C C C C ” . 9 C C 6 % 6 9 . 3 9 . 3 9 . 3 6 6 0 1 6 6 9 0 1 6 6 9 C C C C C C ” . 6 “ 9 0 0 7 5 0 6 9 . 7 9 . 7 9 . 7 6 6 9 5 9 5 1 6 6 9 0 1 6 6 9 O C C 3 6 5 . 1 3 6 5 . 1 1 2 9 . 6 0 O 0 9 0 0 5 9 . 7 9 . 7 9 . 7 6 6 9 5 5 0 1 6 6 9 1 6 6 . 9 0 C 3 6 5 . 1 3 6 5 . 1 3 6 5 . 1 9 9 - 9 9 9 . 9 0 0 1 0 5 0 5 2 1 . 5 2 1 5 9 . 7 5 1 5 1 5 1 9 5 fl 1 6 6 9 1 6 6 . 9 0 2 % 2 6 9 2 % 1 0 7 6 . 7 3 6 5 . 1 0 0 0 1 2 % 5 2 1 . 5 2 1 . 5 2 1 . 5 5 1 5 1 5 1 2 1 3 . 1 2 1 3 . 1 1 m 2 7 2 6 2 7 2 . 6 2 7 2 6 2 6 9 2 6 9 1 0 7 6 . 7 0 0 0 0 1 3 $ 3 6 . 9 2 1 . 5 2 1 . 5 2 1 . 5 7 7 . 6 7 7 . 6 7 7 . 6 2 1 3 . 1 2 1 3 . 1 1 6 2 . 6 2 7 2 6 2 7 2 6 7 5 . 6 7 5 . 6 1 6 6 . 6 ” . 9 O 0 0 0 1 5 % 3 6 . 9 3 1 . 4 3 1 . 4 3 1 . 4 3 1 . 4 7 7 . 6 7 7 . 6 2 1 3 - 1 2 1 3 . 1 1 6 2 6 9 7 . 7 9 7 . 7 7 5 . 6 1 6 6 . 6 1 6 6 . 6 1 6 6 6 0 0 0 0 1 6 % 3 6 . 9 3 1 . 4 3 1 . 4 3 1 . 4 3 1 . 4 7 7 . 6 7 7 . 6 7 7 . 6 9 7 . 7 9 7 . 7 9 7 . 7 9 7 . 7 1 6 6 . 6 1 5 0 . 3 1 5 0 3 1 5 0 . 3 0 O O O 1 6 % 7 3 7 3 4 6 . 1 4 6 . 1 4 6 . 1 4 6 . 2 4 6 . 2 4 6 . 2 1 2 9 . 1 1 2 9 . 1 1 2 9 . 1 1 5 0 3 1 5 0 . 3 1 5 0 . 3 1 5 0 . 3 0 0 0 0 O 1 9 % 7 3 7 3 4 6 . 1 4 6 . 1 4 6 . 1 4 6 . 2 4 6 . 2 5 7 . 9 5 7 . 9 6 4 . 2 1 2 7 1 2 7 1 2 2 . 6 1 2 2 6 0 0 0 O 0 O 2 1 % 7 3 7 3 7 3 7 3 7 ' 3 4 6 2 4 6 2 5 7 . 9 5 7 . 9 6 4 2 6 4 2 1 2 7 1 2 7 1 2 2 . 6 0 0 0 O O O 2 2 5 ) 7 3 7 3 7 3 7 3 7 3 " . 9 9 9 . 9 5 7 . 9 5 7 . 9 6 4 . 2 6 4 . 2 1 2 7 1 2 7 O O O 0 O 0 O 2 4 % 7 3 7 3 7 3 7 3 7 3 7 3 ” . 9 9 9 . 9 5 7 . 9 6 4 . 2 2 % . ? 2 6 6 . 7 2 % ] 2 6 6 . 7 0 O 0 0 O O 2 5 3 ) M 7 3 7 3 7 3 7 3 0 O 9 9 9 0 O 0 O 0 2 6 6 . 7 0 0 O O 0 O 2 7 % M 7 3 7 3 7 3 0 O O O 0 0 O 0 0 2 6 6 . 7 2 6 6 . 7 0 O 0 O O 2 6 % M M 7 3 0 0 O 0 O 0 O 0 0 0 0 2 6 6 . 7 3 9 0 O 0 0 3 0 6 3 M M M 0 O 0 0 O 0 0 O O O O O 0 O 0 O 0 3 1 5 ) M M M 0 0 0 O 0 O O O 0 0 0 0 O O O O 9 3 3 % M M M 0 O 0 O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O 0 O 3 4 5 ) M M M O O 0 O 0 0 O O 0 O 0 0 0 0 0 0 0 w o o M M M 0 0 0 O 0 0 0 O O O O O O 0 O 0 O 2 9 4 3 s 5 a s § § § 3 5 1 5 3 5 § 3 § 3 5 5O O O 5 0 0 O O ! 5 2 5 0 3 1 2 3 3 0 3 3 3 3 1 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 T a b l e J - 2 : S t a t e b y s t a t e p o p u l a t i o n p e r s q u a r e m i l e w i t h m i n o r a d j u s t m e n t s f o r c i t y p o p u h t i o n , C a n a d a , a n d M e x i c o 2 4 % 2 7 % 2 6 3 1 3 1 5 0 7 5 . 6 7 5 . 6 7 5 . 6 3 % 9 . 3 9 . 3 9 . 7 9 . 7 2 1 . 5 2 1 . 5 2 1 . 5 3 1 . 4 0 ) 3 3 3 1 3 1 3 2 1 6 3 0 2 1 : N U U 4 5 0 9 . 3 9 . 3 9 . 3 9 . 3 9 . 7 9 . 7 2 1 . 5 2 1 . 5 2 1 . 5 3 1 . 4 I ” a 3 9 . 3 9 . 3 9 . 3 9 . 3 9 . 7 9 . 7 9 . 7 2 1 . 5 2 1 . 5 3 1 . 4 3 1 . 4 4 6 . 1 4 6 . 1 7 5 0 3 1 . 4 3 1 . 4 4 6 . 1 0 : 1 3 . 1 3 1 0 7 7 . 6 7 7 9 4 6 - 2 4 6 2 4 6 2 1 0 % 9 5 5 1 5 1 7 7 . 6 7 7 . 6 7 7 . 6 4 6 . 2 4 6 2 4 6 2 1 2 % 2 1 3 . 1 2 1 3 . 1 2 1 3 . 1 7 7 . 6 4 6 2 5 7 . 9 5 7 . 9 5 7 . 9 1 3 % 2 1 3 . 1 2 1 3 . 1 2 1 3 . 1 9 7 . 7 1 2 9 . 1 5 7 . 9 5 7 . 9 5 7 . 9 5 7 . 9 1 5 % 1 6 6 9 1 6 6 9 1 6 6 9 1 6 2 9 1 6 2 . 6 1 6 2 6 9 7 . 7 1 2 9 . 1 6 4 . 2 6 4 2 6 4 . 2 6 4 . 2 1 a m 1 6 6 1 6 6 1 6 6 9 1 6 6 9 1 6 6 9 9 7 . 7 9 7 . 7 1 2 9 . 1 1 2 7 6 4 . 2 2 6 6 . 7 9 7 . 7 9 7 . 7 1 5 0 3 1 2 7 2 % ] 2 9 5 . A 2 ‘ : a 1 5 0 3 1 2 2 6 1 2 2 . 6 2 6 6 . 7 2 % ] 2 6 6 . 7 1 % 3 % ] 3 6 5 . 1 1 6 6 . 6 1 6 6 . 6 1 5 0 3 1 5 0 3 2 4 % 3 6 5 . 1 3 6 5 . 1 1 0 7 6 . 7 1 0 7 6 . 7 5 1 6 . 6 1 6 6 . 6 1 5 0 3 2 7 0 0 2 3 5 0 3 0 0 0 3 1 5 0 3 3 0 0 4 0 4 0 0 3 0 “ . 3 4 0 . 3 4 0 . 3 0 4 0 % ! ! ! ) 4 0 % ” 3 0 O O O O O O 1 ! A ‘ I “ — - n . — _ A P P E N D I X K : U p p e r a n d L o w e r R a n g e E s t i m a t e T a b l e s T h i s a p p e n d i x p r e s e n t s t h e u p p e r a n d l o w e r e s t i m a t e s o f t h e s i m u l a t i o n m o d e l . T a b l e K - l p r e s e n t s t h e e m i s s i o n d i s t r i b u t i o n f o r t h e u p p e r b o u n d o f t h e a b a t e m e n t c o s t e s t i m a t e s u s i n g t h e h i g h e s t r e t u r n o f c a p i t a l s e e n i n t h e e n e r g y i n d u s t r y o v e r t h e l a s t 1 5 y e a r s . T a b l e K — 2 p r e s e n t s t h e s a m e i n f o r m a t i o n f o r t h e l o w e r b o u n d o f a b a t e m e n t c o s t s u s i n g t h e l o w e s t r e t u r n o n c a p i t a l s e e n i n t h e e n e r g y i n d u s t r y o v e r t h e l a s t 1 5 y e a r s . T a b l e K - 3 a n d K — 4 s h o w t h e u p p e r a n d l o w e r b o u n d e s t i m a t e s o f t h e e m i s s i o n d i s t r i b u t i o n m o d e l a p p l i e d t o e x t e r n a l c o s t s e q u a t i o n s d e v e l o p e d i n c h a p t e r 3 . T a b l e K - 1 : P h a s e I I R e g i o n a l M a r k e t E m i s s i o n T o t a l s b y S u b - R e g i o n u n d e r b o t h t h e C a p a n d t h e M a r k e t f o r A l l o w a n c e s R = . 1 6 E m i s s i o n r e s u l t s g i v e n i n 1 0 0 0 ' s o f t o n s e = . 0 1 e = . 0 3 E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s R e g i o n C A P M K T D i f f e r e n c e C A P M K T D i f f e r e n c e N E 2 6 3 2 2 6 3 6 2 6 3 2 2 6 3 6 M A 8 8 8 9 2 2 ( 3 5 ) 8 8 3 9 3 0 ( 4 7 ) E N C 2 , 1 5 7 2 , 0 3 1 1 2 6 2 , 1 5 7 2 , 0 1 4 1 4 4 W N C 7 8 2 7 6 7 1 5 7 8 1 7 5 7 2 4 S A 2 , 0 0 3 2 , 0 6 2 ( 6 0 ) 2 , 0 0 3 2 , 0 5 6 ( 5 4 ) P S C 1 , 0 1 7 1 , 0 6 7 ( 5 0 ) 1 , 0 1 6 1 , 0 8 2 ( 6 6 ) W S C 7 8 7 9 3 2 ( 1 4 5 ) 7 8 7 9 3 3 ( 1 4 6 ) M o u n t a i n 5 4 8 6 2 8 ( 8 0 ) 5 4 8 6 2 7 ( 8 0 ) P a c i fi c 4 6 2 0 2 6 4 6 2 0 2 5 8 , 4 8 9 8 , 6 5 6 ( 1 6 7 ) 8 , 4 8 3 8 , 6 4 6 ( 1 6 3 ) e = . 0 6 e = . 0 9 E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s R e g i o n C A P M K T D i f f e r e n c e C A P M K T D i f f e r e n c e N E 2 6 3 2 2 6 3 6 2 6 3 2 2 6 3 7 M A 8 8 7 9 3 5 ( 4 8 ) 8 5 8 9 1 4 ( 5 6 ) E N C 2 , 1 5 7 2 , 0 1 8 1 3 9 2 , 1 5 5 2 , 0 1 8 1 3 7 W N C 7 7 9 7 5 7 2 1 7 7 4 7 4 9 2 5 S A 2 , 0 0 3 2 , 0 4 4 ( 4 1 ) 2 , 0 0 3 2 , 0 5 4 ( 5 1 ) P S C 1 , 0 1 5 1 , 0 7 3 ( 5 8 ) 1 , 0 1 4 1 , 0 7 7 ( 6 3 ) W S C 7 8 8 9 5 5 ( 1 6 7 ) 7 8 8 9 9 8 ( 2 1 0 ) M o u n t a i n 5 4 8 6 2 3 ( 7 5 ) 5 4 7 6 2 2 ( 7 5 ) P a c i fi c 4 6 2 0 2 5 4 6 2 1 2 5 8 , 4 8 5 8 , 6 5 2 ( 1 6 8 ) 8 , 4 4 8 8 , 6 7 8 ( 2 3 0 ) 2 9 6 T a b l e K — 2 : P h a s e l l R e g i o n a l M a r k e t E m i s s i o n T o t a l s b y S u b - R e g i o n u n d e r b o t h t h e C a p a n d t h e M a r k e t f o r A l l o w a n c e s r = . 0 5 E m i s s i o n r e s u l t s g i v e n i n 1 0 0 0 ' s o f t o n s e = . 0 1 E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s C A P M K T D i f f e r e n c e D i f f e r e n c e N E 2 6 3 2 2 6 3 6 2 6 3 2 2 6 3 6 M A 8 8 8 9 4 2 ( 5 4 ) 8 8 7 9 4 6 ( 5 9 ) E N C 2 , 1 5 8 1 , 9 7 8 1 8 0 2 , 1 5 9 1 , 9 7 3 1 8 6 M C 7 8 2 7 3 8 4 4 7 8 1 7 2 7 5 4 S A 2 , 0 0 3 2 , 0 2 5 ( 2 3 ) 2 , 0 0 3 2 , 0 2 2 ( 1 9 ) P S C 1 , 0 1 7 1 , 1 2 4 ( 1 0 7 ) 1 , 0 1 7 1 , 0 7 9 ( 6 2 ) W S C 7 8 7 9 9 2 ( 2 0 6 ) 7 8 7 9 9 4 ( 2 0 7 ) M o u n t a i n 5 4 8 6 2 8 ( 8 0 ) 5 4 8 6 2 8 ( 8 0 ) P a c i fi c 4 6 2 0 2 6 4 6 2 0 2 5 8 , 4 9 0 8 , 6 7 3 ( 1 8 3 ) 8 , 4 8 9 8 , 6 1 6 ( 1 2 6 ) e = . 0 6 E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s E m i s s i o n s R e g i o n C A P M K T D i f f e r e n c e D i f f e r e n c e N E 2 6 3 2 2 6 3 6 2 6 3 2 2 7 3 6 M A 8 8 7 9 3 8 ( 5 1 ) 8 6 0 9 1 8 ( 5 9 ) E N C 2 , 1 6 1 1 , 9 9 2 1 6 8 2 , 1 5 8 2 , 0 0 5 1 5 3 W N C 7 7 9 7 3 0 4 9 7 7 5 7 2 4 5 1 S A 2 , 0 0 3 2 , 0 1 4 ( 1 1 ) 2 , 0 0 4 2 , 0 0 8 ( 4 ) ( P S C 1 , 0 1 6 1 , 0 7 4 ( 5 7 ) 1 , 0 1 6 1 , 0 6 2 ( 4 7 ) W S C 7 8 8 9 9 7 ( 2 1 0 ) 7 8 8 1 , 0 0 0 ( 2 1 2 ) M o u n t a i n 5 4 8 6 2 4 ( 7 6 ) 5 4 7 6 2 3 ( 7 6 ) i P a c i fi c 4 6 2 1 2 5 4 6 2 1 2 5 8 , 4 9 0 8 , 6 1 6 ( 1 2 6 ) 8 , 4 5 6 8 , 5 8 7 ( 1 3 1 ) 2 9 7 I . : 1 2 ‘ T a b l e K - 3 : D a m a g e F u n c t i o n E s t i m a t e s f o r S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s a t G r o u n d L e v e l U s i n g E P A ' s H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s u n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s R e p o r t , N o v 1 0 , 1 9 9 5 H i g h S u l f a t e D e p o s i t i o n C o n c e n t r a t i o n ( u p p e r - b o u n d o f 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l ) T o t a l T o t a l T o t a l E P A E x t e r n a l E x t e r n a l E x t e r n a l E q u a t i o n s C o s t C o s t C o s t U s e d E s t i m a t e E s t i m a t e E s t i m a t e M K T C A P D i f f e r e n c e ( $ m i l l i o n s ) ( $ m i l l i o n s ) ( $ m i l l i o n s ) L o w E f f e c t $ 4 0 , 8 1 5 $ 1 , 3 8 2 E q u a t i o n s F u l l y W e i g h t e d E f f e c t $ 3 6 9 , 7 7 3 $ 1 2 , 5 1 8 E f f e c t E q u a t i o n s H i g h E f f e c t $ 1 , 5 2 1 , 5 4 0 $ 1 , 4 7 0 , 0 3 2 $ 5 1 , 5 0 8 E q u a t i o n s T a b l e K - 4 D a m a g e F u n c t i o n E s t i m a t e s f o r S u l f a t e C o n c e n t r a t i o n L e v e l s a t G r o u n d L e v e l U s i n g E P A ' s H u m a n H e a l t h B e n e fi t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s u n d e r T i t l e I V o f t h e C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s R e p o r t , N o v 1 0 , 1 9 9 5 L o w e r - B o u n d S u l f a t e D e p o s i t i o n C o n c e n t r a t i o n ( L o w e r - B o u n d R a n g e o f 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l ) T o t a l T o t a l T o t a l E P A E x t e m a l E x t e r n a l E x t e r n a l E q u a t i o n s C o s t C o s t C o s t U s e d E s t i m a t e E s t i m a t e E s t i m a t e M K T C A P D i f f e r e n c e ( $ m i l l i o n s ) ( $ m i l l i o n s ) ( $ m i I I i o n s ) L o w E f f e c t $ 3 9 , 8 8 0 $ 1 , 3 8 2 E q u a t i o n s F u l l y W e i g h t e d E f f e c t $ 3 6 1 , 3 0 2 $ 3 4 8 , 7 8 4 $ 1 2 , 5 1 8 E f f e c t E q u a t i o n s H i g h E f f e c t $ 1 , 4 8 6 , 6 8 6 $ 1 , 4 3 5 , 1 7 8 $ 5 1 , 5 0 8 E q u a t i o n s 2 9 8 ‘ . ' 3 A P P E N D I X L : S e c o n d O r d e r C o n d i t i o n s f o r O p t i m i z a t i o n P r o b l e m s i n C h a p t e r s 1 a n d 3 ( W h e r e N o t G i v e n i n t h e T e x t . 1 . ) F r o m o p t i m i z a t i o n p r o b l e m s e e n i n 1 . 4 ( C h a p t e r 1 ) d - ' _ - _ T ‘ _ Q ( Q i , i r i ) < o d i l i i n d 2 . - — - C ( Q , . A I , ; < 0 2 i n r d d 4 o — — C ( Q , , M , ) < 0 a r i a — M i ) “ — 5 . 3 % ‘ i / 2 . ) F r o m t h e o p t i m i z a t i o n p r o b l e m s e e n i n 1 . 9 ( C h a p t e r 1 ) , t h e b o r d e r e d H e s s i a n ( a n | H 2 | ) m u s t b e p o s i t i v e d e fi n i t e ( w h e t h e r o r n o t t h e e m i s s i o n c o n s t r a i n t i s b i n d i n g ) : . d i l i d R h i d l l i i n _ 2 . . i — ~ — 5 ’ — - — - — § ( Q i . R E i , H i ) d i l Q i ’ R E i ’ H i ) d L i i Q i ’ R E i J ‘ i ) > 0 d i l i d R E i d R E i Z d R E i i n . . 2 : - 9 — ‘ 1 — § ( Q , , R E , , M , } d - w g — H Q P R E M H ) - - L § ( Q i ’ R E i ’ “ i ) d r r i i n d R E i i n i n Z 2 9 9 3 . ) F r o m t h e o p t i m i z a t i o n p r o b l e m s e e n i n 1 . 2 5 ( C h a p t e r 1 ) . . ~ - . d d . l o L d é g K Q i fi h p l l i K _ _ . _ _ § K Q i , R h i , l l i K d i l i d R E i a t r i i n d d . . . d 2 d d d 1 ] i d R h i d e I 2 d R E i i n d d . . . . d d d 2 . . . - — » - - E , K Q i , R l z i , l l i K — — - . — — Q i fi K Q i , R E i , l l i K _ — - _ § K Q i , R h i , A r i K 4 . ) F r o m t h e o p t i m i z a t i o n p r o b l e m s e e n i n 3 . 2 1 ( C h a p t e r 3 ) ” 1 C K k W h , r I ) K a i l d k w r i ) 4 ) d 2 ( 1 s z d d 1 0 . _ _ - . . Q K k W t h l K d i l d k w r i < 0 d 2 d “ — g K k W h , 1 1 K - fl . - g k a 1 1 i , r K d 1 l d e h d e h Z 3 0 0 B i b l i o g r a p h y 3 0 1 B i b l i o g r a p h y D . W . M o n t g o m e r y , “ M a r k e t s i n l i c e n s e s a n d e f f i c i e n t p o l l u t i o n c o n t r o l p r o g r a m s ” , J o u r n a l o f E c o n o m i c T h e o r y , 5 , 3 9 5 - 4 1 8 ( 1 9 7 2 ) . P i g o u , T h e E c o n o m i c s o f W e l f z fl ( 1 9 3 2 ) . G l o r i a E . H e l f a n d , “ S t a n d a r d v e r s u s S t a n d a r d s : T h e E f f e c t s o f D i f f e r e n t P o l l u t i o n R e s t r i c t i o n s , ” T h e A m e r i c fl c o n o m i c R e v i e w , J u n e 1 9 9 1 , V o l . 8 1 N o . 3 , 6 2 2 - 6 3 3 . W a l l a c e E . O a t e s , P a u l R . P o r t n e y , a n d A l b e r t M . M c G a r t l a n d , “ T h e N e t B e n e fi t s o f I n c e n t i v e B a s e R e g u l a t i o n : A C a s e S t u d y o f E n v i r o n m e n t a l S t a n d a r d S e t t i n g , ” I h _ e A m e r i c a n E c o n o m i c R e v i e w , D e c e m b e r 1 9 8 9 , V o l . 7 9 N O . 5 , 1 2 3 3 - 1 2 4 2 . C h u l h o J u n g , K e r r y K r u t i l l a , a n d R o y B o y d , “ I n c e n t i v e s f o r A d v a n c e d P o l l u t i o n A b a t e m e n t T e c h n o l o g y a t t h e I n d u s t r y L e v e l : A n E v a l u a t i o n o f P o l i c y A l t e r n a t i v e s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s 6 E M a n a g e m e n t , 3 0 , ( 1 9 9 6 ) , 9 5 - 1 1 1 . D a n i e l F . S p u l b e r , “ E f f l u e n t R e g u l a t i o n a n d L o n g - R u n O p t i m a l i t y , ” E n v i r o n m e n t a l a n d R e s o u r c e E c o n o m i s t s , 1 9 8 5 , 1 0 3 - 1 1 6 . D a v i d P . B a r o n , “ R e g u l a t i o n o f P r i c e s a n d P o l l u t i o n U n d e r I n c o m p l e t e I n f o r m a t i o n , ” J o u r n a l o f P r i c e s a n d P o l l u t i o n U n d e r I n c o m p l e t e I n f o r m a t i o n , 2 8 , 1 9 8 5 , 2 1 1 - 2 3 1 . M a r t i n W e i z t m a n , “ P r i c e s v s . Q u a n t i t i e s , ” R e v i e w o f E c o n o m i c S t u d i e s , O c t o b e r 1 9 7 4 , 4 1 , 4 7 7 - 9 1 . M a r t i n W e i t z m a n , “ O p t i m a l R e w a r d s f o r E c o n o m i c R e g u l a t i o n , ” A E R , S e p t e m b e r 1 9 7 8 , 6 8 , n o . 4 , P a g e s 6 8 3 - 6 9 1 . W a l t e r S . M i s i o l e k a n d H a r o l d W . E l d e r , “ E x c l u s i o n a r y M a n i p u l a t i o n o f M a r k e t s f o r P o l l u t i o n R i g h t s , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 1 6 , 1 9 8 9 , 1 5 6 - 1 6 6 . T i m o t h y N . C a s o n a n d C h a r l e s R . P l o t t , “ E P A ’ S N e w E m i s s i o n s T r a d i n g M e c h a n i s m : A L a b o r a t o r y E v a l u a t i o n , ” J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l o f E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , 1 3 3 - 1 6 0 . J a y S . C o g g i n s a n d J o h n R . S w i n t o n , “ T h e P r i c e o f P o l l u t i o n : A D u a l A p p r o a c h t o V a l u i n g S O z A l l o w a n c e s , ” J o u m a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 3 0 , 1 9 9 6 , 5 8 - 7 2 . 3 0 2 J a y C o g g i n s a n d S m i t h , “ S o m e W e l f a r e E f f e c t s o f E m i s s i o n A l l o w a n c e T r a d i n g i n a T w i c e - R e g u l a t e d I n d u s t r y ” , J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t , 2 5 , 2 7 5 — 2 9 7 ( 1 9 9 3 ) . R i c h a r d S c h m a l e n s e e , P a u l J o s k o w , A . D e n n y E l l e r m a n , J u a n P a b l o M o n t e r o , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ A n I n t e r i m E v a l u a t i o n o f S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s T r a d i n g , ” J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s , 1 2 , n u m . 3 , S u m m e r 1 9 9 8 , 5 3 - 6 8 . P a u l L . J o s k o w , R i c h a r d S c h m a l e n s e e , a n d E l i z a b e t h M . B a i l e y , “ T h e M a r k e t f o r S u l f u r D i o x i d e E m i s s i o n s , ” T h e A m e m n E c o n o m i c R e v i e w , V o l . 8 8 , N O . 4 , S e p t e m b e r 1 9 9 8 , 6 6 9 - 6 8 3 . J o s e p h J . S e n e c a a n d M i c h a e l K . T a u s s i g , E n v i r o n m e n t a l E c o n o m i c s , P r e n t i c e - H a l l , I n c . E n g l e w o o d C l i f f s , N e w J e r s e y 0 7 6 3 2 , 1 9 7 9 , 1 9 7 4 . I C F R e s o u r c e s , I n c . , “ E c o n o m i c a n a l y s i s o f T i t l e I V o f t h e a d m i n i s t r a t i o n ’ s p r o p o s e d C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s ( H R 3 0 3 0 / 8 1 4 9 0 ) , R e p o r t p r e p a r e d f o r t h e U S . E P A ( 1 9 8 9 ) I n t e g r a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m T e c h n i g c a l D o c u m e n t a t i o n M a n u a l s , v o l u m e s 2 a n d 3 . A b b e y , D E , M D . L e b o w i t z , P . K . M i l l s , F . F . P e t e r s o n , W . L . B e e s o n a n d R ] . B u r c h e t t e , “ L o n g - t e r m A m b i e n t C o n c e n t r a t i o n s o f P a r t i c u l a t e s a n d O x i d a n t s a n d D e v e l o p m e n t o f C h r o n i c D i s e a s e i n C o h o r t o f N o n s m o k i n g C a l i f o r n i a R e s i d e n t s , ” I n h a l a t i o n T o x i c o l o g y 7 , 1 9 9 5 , p a g e s 1 9 - 3 4 . A b b e y , D E , F R P e t e r s o n , P . K . M i l l s a n d L . K i t t l e , “ C h r o n i c R e s p i r a t o r y D i s e a s e A s s o c i a t e d w i t h L o n g T e r m A m b i e n t C o n c e n t r a t i o n s o f S u l f a t e s a n d O t h e r A i r P o l l u t a n t s , ” J o u r n a l o f E x p o s u r e A n a l y s i s fi a n d E n v i r o n m e n t a l E p i d e m i o l o g y , 1 9 9 3 , p a g e s 9 9 - 1 1 5 . A m e r i c a n L u n g A s s o c i a t i o n , H e a l t h E f f e c t s o f A i r P o l l u t i o n , N e w Y o r k , N e w Y o r k . 1 9 7 8 ; D . V . B a t e s a n d R . S i z t o , “ A s s o c i a t i o n s B e t w e e n A m b i e n t P a r t i c u l a t e S u l f a t e a n d A d m i s s i o n s t o O n t a r i o H o s p i t a l s f o r C a r d i a c a n d R e s p i r a t o r y D i s e a s e s , ” A m e r i c a n J o u r n a l o f E p i d e m i o l o g y 1 4 2 ( 1 ) , M a y 1 9 9 5 , p a g e s 1 5 - 2 2 J . S . C h a n g , R . A . B r o s t , I . S . A . I s a k e n , S . M a d r o n i c h , P . M i d d l e t o n , W . R . S t o c k w e l l , a n d C ] . W a l c e k , “ A T h r e e D i m e n s i o n a l E u l e r i a n A c i d D e p o s i t i o n M o d e l : P h y s i c a l C o n c e p t s a n d F o r m u l a t i o n , ” J o u r n a l o f G e o p h y s i c a l R e s e a r c h , V o l . 9 2 , N o D l Z , D e c e m b e r 2 0 1 9 8 7 , P a g e s 1 4 , 6 8 1 - 1 4 , 7 0 0 . N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e , N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n , V o l u m e I H : S u p p l y A s s e s s m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 4 , P a g e 5 3 8 . 3 0 3 N e w Y o r k S t a t e E n e r g y O f f i c e , N e w Y o r k S t a t e E n e r g y P l a n : V o l u m e 1 1 : I s s u e R e p o r t s , O c t o b e r 1 9 9 4 , p a g e 3 . N R R I , R e g u l a t o r y T r e a t m e n t o f E l e c t r i c U t i l i t y C h g r n A i r A c t C o m p l i a n c e S t r a t e g i e s , C o s t s , a n d E m i s s i o n A l l o w a n c e , D e c e m b e r 1 9 9 3 , p a g e 2 1 . E P A , H u m a n H e a l t h B e n e f i t s F r o m S u l f a t e R e d u c t i o n s U n d e r T i t l e I V o f t h e 1 9 9 0 C l e g A i r A c t A m e n d m e n t s , O c t o b e r 1 9 9 7 . E P A , 1 9 9 6 C o m p l i a n c e R e p o r L A c i d R a i n P r o g r a m , O f f i c e o f A i r a n d R a d i a t i o n , J u n e 1 9 9 7 ; P u b l i c U t i l i t i e s F o r t n i g h t l y , L o o k i n g b a c k o n S O ; T r a d i n g : W h a y ’ s G o o d f o r t h e E n v i r o n m e n t i s G o o d f o r t h e M a r k e t , O c t o b e r 1 9 9 7 . D O E . A n n u a l E n e r g y O u t l o o k l 9 9 8 — M a a k e t T r e n d s — C o a l . [ O n l i n e ] A v a i l a b l e h t t p : / / w w w / e i a . d o e . g o v / o i a f / a e o 9 8 / f r g 1 0 2 . h t m 1 , J a n u a r y , F e b r u a r y 1 9 9 9 . D O E . A n r a a r l E n e r g y O u t l o o k 1 9 9 8 — M a r k e t T r e n d s — C o a l . [ O n l i n e ] A v a i l a b l e h t t p : / / w w w / e i a d o e . g o v / o i a f / a e o 9 8 / fi g 9 5 . h t m l , J a n u a r y , F e b r u a r y 1 9 9 9 . D O E . A n a n E n e r g y O u t l o o k 1 9 9 8 — M a r k e t T r e n d s — C o a _ 1 . [ O n l i n e ] A v a i l a b l e h t t p : / / w w w / e i a . d o e g o v / o i a f / a e o 9 8 / fi g 1 0 5 . h t m l , J a n u a r y , F e b r u a r y 1 9 9 9 . J o s e p h D a u b e n m i r e a n d P e t e r K a k e l a , “ G r e a t L a k e s S h i p p i n g a n d C l e a n A i r : I n t e r a c t i o n s , ” I m p a c t A s s e s s m e n t . V o l u m e 1 5 , N o . 3 , S e p t e m b e r 1 9 9 7 ; J o s e p h D a u b e n m i r e a n d P e t e r K a k e l a , “ C l e a n A i r C o m p l i a n c e S t r a i n s G r e a t L a k e s S h i p C a p a c i t y ” , w o r k i n g p a p e r , O h i o S t a t e U n i v e r s i t y a n d M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , A p r i l 1 6 , 1 9 9 7 . J e f f r e y P . W h i t e , A s s i s t a n t G e n e r a l C o u n s e l , “ I m p a c t o f C l e a n A i r A c t A m e n d m e n t s o n t h e E l e c t r i c I n d u s t r y , T h e U t i l i t y P e r s p e c t i v e , ” A m e r i c a n E l e c t r i c P o w e r S e r v i c e C o r p o r a t i o n ; C o l u m b u s , O h i o ; W a s h i n g t o n , D C ; F e b r u a r y 2 1 , 1 9 9 1 , A d d e n d u m V , p a g e 8 . H o w a r d J . H a a s , ” T h e N e e d f o r C h a n g e : P r a c t i c a l a n d E f fi c i e n t S o l u t i o n s t o t h e P r o b l e m s o f R a t e o f R e t u r n R e g u l a t i o n T h r o u g h F l e x i b l e P r i c i n g a n d C o m p e t i t i v e M a r k e t s , ” M E G A , A p r i l 2 3 , 1 9 9 5 . P a g e s 1 - 8 1 . B e f o r e t h e M i c h i g a n P u b l i c S e r v i c e C o m m i s s i o n , C a s e N o . U - 1 0 1 4 3 , C a s e N o . U - 1 0 1 7 6 , A p r i l 1 1 , 1 9 9 4 : T h e a p p l i c a t i o n o f A B A T E f o r a p p r o v a l o f a n e x p e r i m e n t a l r e t a i l 3 0 4 w h e e l i n g t a r i f f f o r C o n s u m e r s P o w e r , “ O p i n i o n a n d I n t e r i m O r d e r R e m a n d i n g t o t h e A d m i n i s t r a t i v e L a w J u d g e f o r F u r t h e r P r o c e e d i n g s . ” R o n a l d R . B r a e u t i g a m a n d J o h n C . P a n z a r , “ E f f e c t s o f t h e C h a n g e f r o m R a t e - o f - R e t u r n t o P r i c e - C a p R e g u l a t i o n , ” A E R 8 3 , N o 2 , M a y 1 9 9 3 . P a g e s 1 9 1 - 1 9 8 . R o b e r t D . G l y n n , “ O f f e r i n g C u s t o m e r s D i r e c t A c c e s s : U s i n g C h o i c e t o S t i m u l a t e C o m p e t i t i o n ” , T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , D e c e m b e r 1 9 9 4 , V o l u m e 7 , N u m b e r 1 0 . P a g e s 5 2 - 5 7 U n i t e d S t a t e s E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a , Q u a r t e r l y E n r fl y R e p o r t , A p r i l 1 9 9 8 , p a g e 9 . “ C o a l M a y B e c o m e A B e t t e r C h o i c e ” , T h e N e w Y o r k T i m e s . P a g e C 1 , F r i d a y , J a n u a r y 2 , 1 9 9 8 . C h a r l e s E . B a y l e s s , “ L e s s i s m o r e : W h y G a s T u r b i n e s W i l l T r a n s f o r m E l e c t r i c U t i l i t i e s ” , P u b l i c U t i l i t i e s F o r t n i g h t l y , D e c e m b e r 1 , 1 9 9 4 . P a g e s 2 1 - 2 4 . T o m U . O j u r e , “ C o m p e t i t i v e P r i c i n g o f E n e r g y S e r v i c e s i n N e w Y o r k S t a t e : C u r r e n t T r e n d s a n d I s s u e s , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u m a l , J a n u a r y / F e b r u a r y 1 9 9 4 / 1 9 9 5 , 8 , N o . 1 , P a g e s 4 1 - 5 3 . C o m m e n t s o f W i l l i a m R . G r e g o r y , P r e s i d e n t o f t h e E d i s o n S a u l t E l e c t r i c C o m p a n y , D e c e m b e r 1 2 , 1 9 9 4 . L e t t e r t o M E G A . B e f o r e t h e M i c h i g a n P u b l i c S e r v i c e C o m m i s s i o n , C a s e n o . U - 1 0 3 3 5 , P a g e 1 5 9 , 1 6 0 . D o u g l a s A . H o u s t o n , “ C a n E n e r g y M a r k e t s D r i v e D S M ? , ” T h e E l e c t r i c i t y J o u r n a l , N o v e m b e r 1 9 9 4 , 7 , N o . 9 , P a g e s 4 6 - 5 5 . M i c h i g a n S t a t u t e o n E l e c t r i c R a t e m a k i n g , P a g e s 4 a n d 5 , 0 3 9 7 5 ’ 9 3 c * . P u b l i c U t i l i t i e s F o r t n i g h t l y , “ E v a l u a t i n g F l e x i b l e P r i c i n g A l t e r n a t i v e s : A S t r a t e g i c R e s p o n s e f o r E l e c t r i c U t i l i t i e s , ” J u l y 5 , 1 9 9 0 , 1 2 6 , N o . 1 , p a g e 1 7 . B e f o r e t h e M i c h i g a n P u b l i c S e r v i c e C o m m i s s i o n , “ O p i n i o n a n d I n t e r i m O r d e r R e m a n d i n g t o t h e A d m i n i s t r a t i v e L a w J u d g e f o r F u r t h e r P r o c e e d i n g s , ” C a s e N o . U - 1 0 1 4 3 , C a s e N o . U - 1 0 1 7 6 , A p r i l 1 1 , 1 9 9 4 . “ O f f e r i n g C u s t o m e r s D i r e c t A c c e s s : U s i n g C h o i c e t o S t i m u l a t e C o m p e t i t i o n ” , m E l e c t r i c i t y J o u r n a l , D e c e m b e r 1 9 9 4 , V o l u m e 7 , N u m b e r 1 0 . P a g e s 5 2 - 5 7 F r a n k T . P r i n c i o t t a , “ A c i d R a i n C o n t r o l O p t i o n s , ” D i r e c t o r o f t h e A i r a n d E n e r g y E n g i n e e r i n g R e s e a r c h L a b o r a t o r y , O f fi c e o f R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t , U S . E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y , M D - 6 0 ; R e s e a r c h T r i a n g l e P a r k , N C 2 7 7 1 1 1 t o T h e 3 0 5 E l e c t r i c P o w e r I n d u s t r y a n d t h e N e w C l e a n A i r A c t C o n f e r e n c e , D e c e m b e r 1 0 - 1 1 , 1 9 9 0 , W a s h i n g t o n , D C . T . E m m e l a n d M . M a i b o d i , “ R e t r o fi t C o s t s f o r S 0 2 a n d N 0 1 , C o n t r o l O p t i o n s a t 2 0 0 C o a l - F i r e d P l a n t s , ” E P A c o n t r a c t N o . 6 8 - 0 2 - 4 2 8 6 ; N a t i o n a l A c i d R a i n P r e c i p i t a t i o n A s s e s s m e n t P r o g r a m , 1 9 9 0 I n t e g r a t e d A s s e s s m e n t R e p o r t , p a g e s 4 0 8 — 4 3 3 . M . M a i b o d i a n d B l a c k a r d , I n t e g r a t e d A i r P o l l u t i o n C o n t r o l S y s t e m v e r s i o n 4 . 0 V o l u m e 2 t e c h n i c a l d o c u m e n t a t i o n m a n _ u a l , D e c e m b e r 1 9 9 0 , a n d P a g e s 4 - 3 9 . S u d h o f f , E A , a n d R . L . T o r s t r i c k . S h a w n e e F l u e G a s D e s u l f u r i z a t i o n C o m p u t e r M o d e l U s e r s M a n u a l , U S . E P A . R e s e a r c h T r i a n g l e P a r k , N C . E P A - 6 0 0 / 8 - 8 5 - 0 0 6 , M a r c h 1 9 8 5 . E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , C o s t a n d Q u a a t i t y o f F u e l s f o r E l e c t r i c U t i l i t y P l a n _ t s ( a n n u a l : 1 9 8 5 , ] 9 8 6 , 1 9 8 7 , 1 9 8 9 , 1 9 9 0 , 1 9 9 1 ) . E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , P l a n t C o s t a n d P o w e r P r o d u c t i o n E x p e n s e s ( a n n u a l : 1 9 8 5 , 1 9 8 6 , 1 9 8 7 , 1 9 8 8 , 1 9 8 9 , 1 9 9 0 , 1 9 9 1 ) . E n e r g y I n f o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n , E l e c t r i c P o w e r M o n t h l y . ( M o n t h l y , 1 9 8 5 , 1 9 8 6 , 1 9 8 7 , 1 9 9 4 ) . N A P A P , N a t i o n a l A c i d R a i n A s s e s s m e n t R e p o r t ( N A P A P ) , 1 9 9 0 , p a g e 1 6 8 . A . F i s h e r , L G . C h e s t n u t , a n d D . M . V i o l e t t e , “ T h e V a l u e o f R e d u c i n g R i s k s o f D e a t h : A N o t e O n N e w E v i d e n c e , ” J o u g a l o f P o l i c y A n a l y s i s a n d M a n a g e m e n t 8 ( 1 ) : 8 8 - 1 0 0 , 1 9 8 9 . T . R . M i l l e r , “ W i l l i n g n e s s t o P a y C o m e s o f A g e : W i l l t h e S y s t e m S u r v i v e ? ” N o r t h w e s t e r n U n i v e r s i t y L a w R e v i e w 8 3 , 1 9 8 9 , 8 7 6 - 9 0 7 M L . C r o p p e r a n d A M . F r e e m a n 1 1 1 , “ E n v i r o n m e n t a l H e a l t h E f f e c t s , ” M e a s u r i n g t h e D e m a n d f o r E n v i r o n m e n t a l C u m , ” J . B . B r a d e n a n d C D . K o l s t a d , N o r t h - H o l l a n d , N e w Y o r k , 1 9 9 1 W . K . V i s c u s i , “ F a t a l T r a d e o f f s : P u b l i c a n d P r i v a t e R e s p o n s i b i l i t i e s f o r R i s k , ” O x f o r d U n i v e r s i t y P r e s s , N e w Y o r k , 1 9 9 2 . 3 0 6