Esta tesis tiene cuatro capítulos que exploran el papel de la deuda pública en el problema de la inconsistencia temporal de la política fiscal óptimal. El Capítulo 1 resume la literatura existente en el área de inconsistencia temporal, señala las principales limitaciones de dicha literatura y pone en contexto las cuestiones que esta tesis ha pretendido responder. El Capítulo 2 analiza la composición óptima de la deuda en economías con un mecanismo de reputación. En economías sin un mecanismo de reputación, el principal resultado de la literatura es que se necesitan de estructuras de deuda muy ricas con el fin de resolver el problema de la inconsistencia temporal. Nosotros consideramos una economía con un mecanismo de reputación y encotramos que el enriquecimiento de la estructura de la deuda aumenta el coste de mantener la reputación y puede hacer a la política óptima inconsistente en el tiempo. El Capítulo 3 estudia las propiedades de los impuestos óptimos consistentes en el tiempo para economías con un mercado de deuda pública. El principal resultado para economías sin deuda pública es que el impuesto óptimo sobre el capital es distinto de cero en el estado estacionario. Nosotros consideramos una economía con deuda pública y obtenemos que el impuesto óptimo sobre el capital es cero. En consecuencia, la deuda pública es un instrumento primordial para resolver los problemas de inconsistencia temporal. Finalmente, el Capítulo 4 estudia el papel de la restructuración de la deuda en el problema de la inconsistencia temporal para economías con un stock the capital privado y crecimiento endógeno a través del capital público. El resultado general de la literatura es que el método de la restructuración de la deuda no puede resolver el problema de la inconsistencia temporal en economías con capital privado. Este problema ha llevado a utilizar este método en economías muy simples que no tienen capital ni, por ejemplo, crecimiento. Nosostros consideramos una economía con capital privado y crecimiento endógeno. En este contexto, nosotros construimos las condiciones necesarias para resolver el problema de la inconsistencia y, además, caracterizar las propiedades distintivas de la restructuración de la deuda en este nuevo contexto. En resumen, esta tesis ha intentado y, de hecho, ha respondido a importantes preguntas que permanecían sin respuesta en la literatura de inconsistencia-temporal de la política fiscal óptima. / This dissertation contains four chapters exploring the role of debt in the time-inconsistency problem of optimal fiscal policy. Chapter 1 reviews the existing literature on the time-inconsistency problem, highlights the main short-commings of this literature and introduces the main questions that this thesis aims to answer. Chapter 2 analyzes the optimal management of the composition of debt under a reputation mechanism. In economies without a reputation mechanism, the main result of the literature is that very rich debt structures are required to solve the time-inconsistency problem. We consider an economy with a reputation mechanism and we find that an enrichment of the debt structure increases the costs of maintaining the reputation and, thus, it can make the optimal policy time-inconsistent. Chapter 3 studies the properties of the optimal time-consistent taxes for an economy with public debt. The existing literature has studied the properties of the optimal taxes without commitment for economies without a market for public debt. The main result for economies without public debt was that the optimal capital tax rate is different from zero at the steady state. We consider an economy with public debt and we obtain that the optimal capital tax rate turns out to be zero. Therefore, public debt is again a central commitment device against deviation from the announced policy. Finally, Chapter 4 studies the role of debt restructuring in the time-inconsistency problem of optimal fiscal policy for an economy with private capital and endogenous growth achieved via public capital. A general result of the previous literature is that the debt restructuring method cannot make the optimal policy time-consistent in the presence of the capital levy problem. This problem has been widely recognized and it has limited the debt restructuring method to models with no private capital and no growth. We consider an economy with private capital and endogenous growth. In this context, we build conditions to solve the time-inconsistency problem and, moreover, we characterize the distinctive properties of debt restructuring in this environment. Summing up, this thesis answers important questions that remained unanswered in the literature of time-inconsistency of optimal fiscal policy.

[pt] A Programação Dinâmica Dual Estocástica (PDDE) constitui um dos métodos mais utilizados no planejamento hidrotérmico. Trabalhos anteriores neste campo se baseiam numa abordagem tipo acaso-decisão, enquanto a realidade está mais próxima de um processo tipo decisão-acaso. Tal dissonância entre planejamento e implementação gera um problema de inconsistência temporal, pois decisões futuras planejadas podem não ser colocadas em prática sob as mesmas condições. Se por um lado a modelagem acaso-decisão permite uma metodologia de solução cenário-decomponível eficiente, por outro, a estrutura decisão-acaso proporciona uma solução mais robusta (pessimista), já que desconsidera a antecipatividade. Neste trabalho, mensura-se o gap de inconsistência relativo a metodologia atual, assim como se propõe uma abordagem alternativa para o planejamento hidrotérmico que utiliza uma estrutura de revelação de incertezas e um processo decisório tipo decisão-acaso, aproximando o modelo de planejamento da realidade operativa. Ao invés de empregar restrições de não-antecipatividade, o que impossibilitaria a decomposição por cenário de cada subproblema estocástico de dois estágios, a metodologia proposta considera decisões de primeiro estágio como variáveis de estado a serem otimizadas via PDDE. Assim, reduz-se consideravelmente a complexidade e tempo necessário para se obter uma solução, garantindo ainda a estrutura decisória tipo decisão-acaso e não-antecipatividade das decisões de primeiro estágio. Resultados baseados no SIN indicam que tal inconsistência pode levar a um aumento considerável da geração de termelétricas mais caras, causando maior volatilidade nos preços de curto prazo e aumento no custo total de operação. Desta forma, a solução metodológica proposta, baseada na abordagem decisão-acaso via espaço de estado aumentado, constitui contribuição relevante e oportuna tanto para práticas na indústria quanto para o estado-da-arte da literatura utilizada para o planejamento da operação hidrotérmica sob incerteza. / [en] Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP) is currently one of the most employed methods for hydrothermal planning. All previous works on this subject are based on a hazard-decision approach, whereas reality is more closely related to a decision-hazard process. This dissonance between planning and implementation is a source of time-inconsistency, as future planned decisions under the same conditions may not be put into practice. If on the one hand the hazard-decision modeling framework allows a scenario-decomposable efficient solution methodology, on the other hand the decision-hazard structure provides a more robust (pessimistic) solution as it does not rely on anticipativity assumptions. In this work, we measure the inconsistency-gap related to the current methodology and propose an alternative approach for hydrothermal planning that utilizes an informationrevelation structure and decision process based on a decision-hazard framework, thereby approximating the planning model to realistic operational actions. Instead of relying on non-anticipativity constraints, which would prevent the scenario decomposition of each two-stage stochastic subproblem, the proposed methodology considers first-stage decisions as state variables to be optimized through the SDDP procedure. In this framework, the complexity and time required to find a solution is considerably reduced yet ensuring the decision-hazard decision structure and non-anticipativity of the first-stage decisions. Results based on the Brazilian power system indicate that this inconsistency may considerably increase generation of more expensive thermal units, leading to spikes in energy market spot prices and an increase in overall operational costs. Therefore, the proposed decision-hazard approach and augmented-state solution methodology constitute timely and relevant contributions to both industry practices and state of the art literature on the subject of hydrothermal operation planning under uncertainty.

L'objectiu d'aquesta tesi és analitzar com s'han de concebre les polítiques fiscals i monetàries en un context en què els polítics tenen problemes de credibilitat. Es desenvolupen metodologies i aplicacions per mostrar com diferents graus de credibilitat de les institucions polítiques afecten la determinació d'impostos, deute públic, instruments monetaris i, en general, els resultats econòmics. En el primer capítol - Loose commitment (Compromís Dèbil) -, s'introdueix una nova metodologia per resoldre problemes de política òptima tenint en compte que els polítics podrien no complir les seves promeses, i analitza els efectes de la credibilitat sobre la imposició sobre el capital i sobre el treball. El segon capítol - Political Disagreement Lack of Commitment and the Level of Debt (Desacord Polític, Falta de Compromís i el Nivell de Deute) - considera un cas en què la credibilitat es limitada per el fet d'haver-hi alternança entre polítics amb objectius diferents. En particular, es mostra com l'alternança política i la falta de compromís afecten el nivell de deute públic. Finalment, el tercer capítol - The Macroeconomic Effects of Unstable Monetary Policy Objectives (Els Efectes Macroeconòmics de la Inestabilitat dels Objectius de Política Monetària) - analitza com la possibilitat de canvis en els objectius influeixen en les decisions de política monetària. / El objetivo de esta tesis es analizar cómo se deben concebir las políticas fiscales y monetarias en un contexto en que los políticos tienen problemas de credibilidad. Se desarrollan metodologías y aplicaciones para mostrar cómo diferentes grados de credibilidad de las instituciones políticas afectan la determinación de impuestos, deuda pública, instrumentos monetarios y, en general, los resultados económicos. En el primer capítulo - Loose commitment (Compromiso Débil)-, se introduce una nueva metodología para resolver problemas de política óptima tomando en cuenta que los políticos podrían no cumplir con sus promesas, y analiza los efectos de la credibilidad sobre la imposición sobre el capital y el trabajo. El segundo capítulo - Political Disagreement Lack of Commitment and the Level of Debt (Desacuerdo Político, Falta de Compromiso y el Nivel de Deuda) - considera un caso en que la credibilidad está limitada por el hecho de que hay alternancia entre políticos con distintos objetivos. En particular, se muestra cómo la alternancia política y la falta de compromiso afectan el nivel de deuda pública. Por último, el tercer capítulo - The Macroeconomic Effects of Unstable Monetary Policy Objectives (Los Efectos Macroeconómicos de la Inestabilidad de los Objetivos de Política Monetaria) - analiza cómo la posibilidad de cambios en los objetivos influye en las decisiones de política monetaria. / The purpose of this thesis is to analyze how fiscal and monetary policies should be designed in a context where policymakers have credibility problems. Methodologies and applications are developed to show how different degrees of policymakers' credibility affect the determination of policy choices, such as taxes or monetary instruments, and more generally the economic outcomes.The first chapter - Loose Commitment -, introduces a new methodology to solve optimal policy problems taking into account that policymakers may not fulfill their promises, and analyzes the effects of policymakers' commitment on capital and labor taxation. The second chapter - Political Disagreement, Lack of Commitment and the Level of Debt - considers a case where commitment is limited by the fact that policymakers with different objectives alternate in office. In particular, it is shown how lack of commitment and political turnover affect the level of public debt. Finally, the third chapter - The Macroeconomic Effects of Unstable Monetary Policy Objectives - analyzes how the possibility of changes in policy objectives influences monetary policy choices.

[pt] Atualmente a metodologia correspondente ao estado da arte utilizada para o planejamento de médio-/longo-prazo da operação de sistemas elétricos de potência é a Programação Dual Dinâmica Estocástica (PDDE). No entanto, a tratabilidade computacional proporcionada por este método ainda requer simplificaçõeses consideráveis de detalhes de sistemas reais de maneira a atingir performaces aceitáveis em aplicações práticas. Simplificações feitas no estágio de planejamento em contraste com a implementação das decisões podem induzir políticas temporalmente inconsistentes e, consequentemente, um gap de sub-otimalidade. Inconsisência temporal em planejamento hidrotérmico pode ser induzida, por exemplo, ao assumir um coeficiente de produtividade constante para as hidrelétricas, ao agregar os reservatórios, ao negligenciar a segunda lei de Kirchhoff e neglienciando-se critérios de segurança em modelos de planejamento. As mesmas restrições são posteriormente consideradas na etapa de implementação do sistema. Esse fato pode estar envolvido com esvaziamento não planejado de reservatórios e entregabilidade inadequada de reservas girantes. Ambos podem levar a altos custos operacionais. Além disso, o sistema pode ficar exposto a um risco sistêmico de racionamento e em última instâcia, blackouts. O gap de sub-otimalidade pode também levar a distorções em mercados de energia. Assim, é razoável que as consequências da inconstência temporal em sistemas hidrotérmicos sejam estudadas. Nesse sentido, este trabalho propõe uma extensão de trabalhos já realizados relacionados à inconsistência temporal para medir os efeitos de simplificações de modelagem em modelos de planejamento resolvidos pela PDDE. A abordagem proposta consiste em usar um modelo simplificado para o planejamento do sistema, que é feito pela avaliação da função de recurso, e um modelo detalhado para a sua operação. Estudos de caso envolvendo simplificações em modelagem de linhas de transmissão e critérios de segurança são realizados. No entanto, o foco deste trabalho se dará na segunda fonte, já que a mesma apresenta maior complexidade na caracterização do efeito. No entanto, a incorporação de critérios de segurança é um grande desafio para operadores de sistemas elétricos, pois o tamanho do modelo tende a crescer exponencialmente quando critérios de segurança reforçados são aplicados. Motivado por isso, o principal objetivo deste trabalho é propor uma nova abordagem ao problema que permite que critérios de segurança possam ser incorporados em modelos de planejamento e consequentemente garantir a entregabilidade de reservas em políticas de planejamento. A formulação do problema é uma extensão multiperiodo e estocástica the modelos de Otimização Robusta Ajustável que já foram propostos na literatura para resolver o problema relacionado à dimensionalidade para um período. A metodologia de solução involve um algoritmo híbrido Robusto-PDDE que por meio do compartilhamento de estados de contingência ativos entre os períodos e cenários de afluência é capaz de atingir tratabilidade computacional. Com a nova abordagem proposta, é possível (i) resolver o problema de agendamento ótimo das reservas em sistemas hidrotérmicos garantindo a entregabilidade das reservas em um critério n - K e (ii) calcular o custo e os efeitos negativos de se negligenciar critérios de segurança no planejamento. / [en] The current state of the art method used for medium/long-term planning studies of hydrothermal power system operation is the Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP) algorithm. The computational savings provided by this method notwithstanding, it still relies on major system simplifications to achieve acceptable performances in practical applications. Simplifications in the planning stage in contrast to the actual implementation might induce time inconsistent policies and, consequently, a sub-optimality gap. Time inconsistency in hydrothermal planning might be induced by, for instance, assuming a constant coefficient production for hydro plants, reservoir aggregation, neglecting Kirchhoff s voltage law, and neglecting security criteria in planning models, which are then incorporated in implementating models. Unaccounted for reservoir depletion and inadequate spinning reserve deliverability situations that were observed in the Brazilian power system might be induced by time inconsistency. And this can lead to higher operational costs. Both these consequences are utterly negative since they pose the system to a great systemic risk of energy rationing or ultimately, system blackouts. In addition, the suboptimility gap may also lead to energy markets distortions. Hence, it seems reasonable that further investigations on consequences of time inconsistency in hydrothermal planning should be undertaken. Along these lines, this work proposes an extension to previous work on the subject of time inconsistency to measure the effects of modeling simplifications in the SDDP framework for hydrothermal operation planning. The approach consists of using a simplified model for planning the system, which is done by means of the assessment of the recourse (cost-to-go) function, and a detailed model for its operation (implementation of the policy). Case studies involving simplifications in transmission lines modeling and in security criteria are carried out. Nevertheless, the focus of this work is on the later source as it is more difficult to address due to the complexity involved in the characterization of this effect. However, incorporating security criteria in planning models poses a major challenge to system operators. This is because the size of the model tends to grow exponentially as tighter security criteria are adopted. Motivated by this, the main objective of this work is to propose a new framework that allows security criteria to be incorporated in planning models and consequently ensure reserve deliverability in planning policies. The problem formulation is a multiperiod stochastic extension of Adjustable Robust Optimization (ARO) based models already proposed in literature to successfully address the dimensionality issue regarding the incorporation of security criteria n - K and its variants. The solution methodology involves a hybrid Robust-SDDP algorithm that by means of sharing active contingency states amongst periods and possible inflow scenarios in the SDDP algorithm is capable of achieving computational tractability. Then, with the proposed approach it is possible to (i) address the optimal scheduling of energy and reserve in hydrothermal power systems ensuring reserve deliverability under an n - K security criterion and (ii) assess the cost and side effects of disregarding security criteria in the planning stage.