Spatio-temporal analysis in fuel prices

Abstract

This thesis explores the spatio-temporal dynamics of retail fuel prices in Greece, a market defined by geographic fragmentation, dependence on imported oil, and pronounced regional disparities. Leveraging more than 4.5 million daily observations at station level from fuelGR.gr and the Greek Fuel Price Observatory, the study investigates asymmetric price adjustments, cyclical behaviour, spatial clustering, and seasonal patterns with the objective of producing evidence-based insights for both academic research and policy. Methodologically, the empirical framework integrates Asymmetric Error Correction Models (AECM) to test for asymmetric cost pass-through, Vector Autoregression (VAR) to examine macroeconomic linkages with inflation, and a multi-stage detection pipeline for Edgeworth price cycles, combining spectral tools, adaptive windowing, and falsification tests. Spatial dependencies are assessed using Moran’s I, LISA, and Getis-Ord statistics, while seasonal effects are captured through panel regressions and decomposition techniques. The results reject the “rockets and feathers” hypothesis: retail fuel prices in Greece do not systematically adjust faster to cost increases than decreases. Likewise, no credible evidence of Edgeworth price cycles or collusive behaviour is found once crude pass-through and weekly pricing mechanisms are accounted for. In contrast, strong seasonality is documented, with prices rising consistently during summer months, and robust spatial clustering is observed, especially in insular regions where geographic isolation intensifies price differentials. Economically, the findings suggest that retail fuel prices are primarily driven by international oil price movements, seasonal demand, and regional market structure rather than collusion. The VAR analysis highlights a significant transmission channel from global oil shocks to domestic inflation, while spatial clusters indicate structural vulnerabilities linked to limited competition and high transport costs. Overall, the study underscores the value of combining spatial and temporal econometric tools and points toward policy priorities centred on transparency, regional disparities, and resilience to global energy volatility.Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τη χωροχρονική δυναμική των λιανικών τιμών καυσίμων στην Ελλάδα, μια αγορά που χαρακτηρίζεται από γεωγραφικό κατακερματισμό, ισχυρή εξάρτηση από εισαγόμενα ορυκτά καύσιμα και έντονη περιφερειακή ετερογένεια. Αξιοποιώντας περισσότερες από 4,5 εκατομμύρια ημερήσιες παρατηρήσεις σε επίπεδο πρατηρίου από τις πλατφόρμες fuelGR.gr και το Παρατηρητήριο Τιμών Υγρών Καυσίμων, η μελέτη διερευνά την ασύμμετρη τιμολόγηση, την κυκλική συμπεριφορά, τη χωρική ομαδοποίηση και την εποχικότητα, με στόχο την παροχή ισχυρών στατιστικών τεκμηρίων και ευρημάτων σχετικών με άσκηση πολιτικής. Το εμπειρικό πλαίσιο συνδυάζει Asymmetric Error Correction Models (AECM) για τον έλεγχο ασύμμετρης μετακύλισης κόστους, Vector Autoregression (VAR) για την αποτίμηση των διασυνδέσεων με τον πληθωρισμό, καθώς και μια ολοκληρωμένη διαδικασία ανίχνευσης Edgeworth price cycles βασισμένη σε φασματική ανάλυση, προσαρμοστικά χρονικά παράθυρα και δοκιμές falsification. Οι χωρικές εξαρτήσεις αναλύονται μέσω Moran’s I, LISA και στατιστικών Getis-Ord, ενώ οι εποχικές δυναμικές αποτυπώνονται μέσω παλινδρομήσεων panel και τεχνικών decomposition. Τα στατιστικά αποτελέσματα είναι σαφή. Η υπόθεση “rockets and feathers” απορρίπτεται: οι τιμές καυσίμων στην Ελλάδα δεν παρουσιάζουν συστηματική ασυμμετρία στην προσαρμογή σε αυξήσεις έναντι μειώσεων κόστους. Αντίστοιχα, μετά από εκτεταμένους ελέγχους ανθεκτικότητας, δεν προκύπτουν αξιόπιστες ενδείξεις Edgeworth cycles ή συμπεριφορών σύμπραξης∙ εμφανείς ενδείξεις εξαφανίζονται όταν η μετακύλιση του αργού και τα εβδομαδιαία προγράμματα ανατιμολόγησης ελεγχθούν. Αντιθέτως, εντοπίζεται ισχυρή εποχικότητα με συστηματική αύξηση τιμών κατά τους θερινούς μήνες, καθώς και σαφής χωρική ομαδοποίηση, κυρίως σε νησιωτικές περιοχές όπου η γεωγραφική απομόνωση ενισχύει τις τοπικές αποκλίσεις. Από οικονομική σκοπιά, τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι οι λιανικές τιμές καυσίμων στην Ελλάδα καθορίζονται πρωτίστως από τις διεθνείς διακυμάνσεις τιμών πετρελαίου, την εποχική ζήτηση και τη δομή των περιφερειακών αγορών, αντί από στρατηγική σύμπραξη. Η ανάλυση VAR αναδεικνύει σημαντικό κανάλι μετάδοσης από τα παγκόσμια πετρελαϊκά σοκ στον εγχώριο πληθωρισμό, υπογραμμίζοντας την έκθεση της οικονομίας σε εξωτερική μεταβλητότητα. Η παρουσία επίμονων χωρικών συστάδων αποδίδεται σε διαρθρωτικές ευπάθειες σε νησιωτικές περιοχές, όπου ο περιορισμένος ανταγωνισμός και υψηλά κόστη μεταφοράς οδηγούν σε διαφοροποίηση τιμών. Συνολικά, η μελέτη συμβάλλει στη σχετική εμπειρική βιβλιογραφία επιδεικνύοντας την αξία του συνδυασμού χρονικών και χωρικών οικονομικών μεθόδων για τη διερεύνηση της δυναμικής των τιμών καυσίμων. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η ρυθμιστική προσοχή στην Ελλάδα θα πρέπει να επικεντρωθεί σε εποχικές και περιφερειακές ανισότητες, στη διαφάνεια τιμολόγησης και στην ανθεκτικότητα έναντι παγκόσμιων ενεργειακών σοκ, και όχι αποκλειστικά στη διερεύνηση συμπεριφορών σύμπραξης.