Flow-Based Market Coupling in Europe: Implications for the Nordic Power Market

Abstract

Kraftbørsen Nord Pool ble oppretta i 1993 og la til rette for et stadig tettere integrert europeisk strømmarked. Utvekslingskapasitet på tvers av prisområder og landegrenser gjør det enklere å takle sesongvariasjoner i tilbud og etterspørel på en effektiv måte, og bidrar til å gjøre fornybar energiproduksjon mer lønnsomt og enklere å håndtere. EU og store deler av verden har forplikta seg til å nå netto null utslipp av klimagasser innen 2050, som betyr at kull og gass må erstattes av variable, fornybare energikilder som vind og sol i åra framover. Det vil føre til større prisvariasjoner, og det kreves derfor en mer presis kapasitetsberegning i markedsklareringa for å effektivt utnytte all tilgjengelig produksjonskapasitet.

I dagens markedsløsning oversetter Statnett som systemoperatør de faktiske nettkapasitetene til enkle handelskapasiteter mellom budområder, som deretter kommuniseres til markedet. Med flytbasert markedskobling (FBMC) blir i stedet de fysiske nettbegrensningene oppgitt direkte til markedet. Dette er en mer komplisert markedsløsning, som i teorien skal føre til en bedre utnyttelse av overføringskapasiteten i kraftsystemet. EUs retningslinjer peker på FBMC som den foretrukne markedsløsninga, og planen er å innføre flytbasert markedskobling i det nordiske markedet i løpet av 2024, etter gjentatte forsinkelser.

Det finnes imidlertid lite publisert materiale som omhandler konsekvensene av å innføre FBMC i de nordiske landene, og det er behov for mer forskning på området. I denne masteroppgaven ser jeg på hvordan innføringa av flytbasert markedskobling kan komme til å påvirke samfunnsøkonomi, kraftflyt og strømpriser.

Beregningsstudien viste at valg av markedsløsning har stor påvirkning på kraftflyten, og det ble enklere å identifisere overføringslinjer med utilstrekkelig utvekslingskapasitet med FBMC. Videre ble prisforskjellene mellom nabo-prisområder mindre med den flytbaserte markedsløsninga. Analysene indikerte dessuten at den samfunnsøkonomiske gevinsten av å innføre FBMC i Norden kan overstige én million euro i uka.

The power exchange Nord Pool paved the way for an increasingly interconnected European power market. Cross-border exchange capacity allows for better management of seasonal power supply and demand variations and accelerates the transition toward sustainable energy production. The rapid increase of renewable energy in Europe is expected to continue towards 2050, as coal and nuclear power are being phased out and replaced by variable renewable energy sources. These developments require more accurate exchange capacity calculation in the market clearing process.

Currently, the Nordic regions utilize the Coordinated Net Transfer Capacity methodology (CNTC) for capacity calculation. Under CNTC, electricity can be directly transferred between areas, constrained only by a pre-stated available transfer capacity. In contrast, Flow-Based Market Coupling (FBMC) considers the power grid's physical characteristics. FBMC is the preferred methodology by the European guidelines on capacity allocation and congestion management, and is set to be incorporated within the Nordic market in 2024, after multiple delays.

However, there is little published material regarding the implications of introducing FBMC in the Nordics; this highlights the need for further research and explains the delays in introducing the method in the Nordics. This report aims to address this by quantitatively analyzing the new methodology's effects on social welfare, power flows, and prices.

In the computational study, the implementation of FBMC substantially impacted power prices and flow patterns, allowing for easier identification of transmission lines with insufficient exchange capacity. Moreover, compared to the CNTC approach, it resulted in smaller price discrepancies between adjacent price areas. Additionally, the results pointed towards an increase in overall social welfare exceeding one million euros within a week, following the introduction of the flow-based methodology.