European electricity markets are replacing the traditional Available Transfer Capacity (ATC) methodology for cross-border transmission allocation with Flow-Based Market Coupling (FBMC). This thesis presents a quantitative comparison of FBMC and ATC for the Nordic electricity market, focusing on the Swedish transmission system following the October 2024 FBMC implementation.

A 13-node zonal market model was developed representing the four Swedish bidding zones (SE1–SE4) and nine neighboring market areas. The model implements DC power flow-based Power Transfer Distribution Factor (PTDF) calculations and linear programming optimization using Python with the HiGHS solver. Each bidding zone is in this case represented as a single node, making Generation Shift Keys are trivial, though alternative GSK methodologies can shift PTDF values on critical network elements by up to roughly 10% (per Schönheit et al.), with corresponding effects on absolute welfare estimates while preserving the directional finding that FBMC outperforms ATC under congested conditions. Market clearing was simulated under both FBMC (PTDF-constrained) and ATC (NTC-limited) scenarios using data from the ENTSO-E Transparency Platform and Svenska kraftnät.

The results show that FBMC produces measurable efficiency gains over ATC, with significant seasonal variation. During winter conditions (December 2024), FBMC achieved 6.5% cost savings (€4.37 million weekly) compared to ATC, driven by high congestion on the SE2–SE3 corridor (88% utilization under FBMC versus 99% under ATC). Summer conditions (July 2024) showed only 0.25% savings due to reduced congestion (53% utilization).

The primary mechanism is the Finnish bypass route. Finland’s dual connection to SE1 and SE3 creates the network’s only loop, so FBMC can route Finnish imports directly into SE3 via FI–SE3 and bypass the congested SE2–SE3 bottleneck. ATC cannot exploit this alternative routing because it treats each corridor independently. A corridor isolation experiment quantified Norwegian interconnection access as contributing approximately 32% of FBMC benefits, with the remaining 68% attributable to the Finnish bypass mechanism.

Sensitivity analysis across five scenarios confirmed the stability of these findings across parameter variation. FBMC benefits amplify under constrained transmission (16.1% savings with 30% SE2–SE3 capacity reduction) and disappear entirely under price convergence (Scenario C: 0.00% savings when all neighbor prices are set to an arbitrary value of 60 EUR/MWh). The price convergence result confirms that FBMC’s entire advantage derives from price arbitrage. The Finnish bypass and constraint coupling are the pathways through which arbitrage operates. They produce no value of their own.

The results indicate that FBMC reduces total system cost most during high-congestion winter periods, when transmission constraints and cross-border price differentials create arbitrage opportunities that flow-based constraints can exploit more effectively than ATC.

De europeiska elmarknaderna håller på att ersätta den traditionella ATC-metoden för gränsöverskridande kapacitetsallokering med flödesbaserad marknadskoppling (FBMC). Detta examensarbete presenterar en kvantitativ jämförelse mellan FBMC och ATC för den nordiska elmarknaden, med särskilt fokus på det svenska transmissionssystemet efter FBMC-implementeringen i oktober 2024.

En 13-nodsmodell utvecklades för att representera de fyra svenska elområdena (SE1–SE4) och nio angränsande marknadsområden. Modellen använder PTDF-baserade beräkningar härledda från DC-effektflöde och linjärprogrammeringsoptimering implementerade i Python med HiGHS-solvern. Varje elområde representeras som en enda nod, vilket gör GSK:s i detta fall triviala. Alternativa GSK-metoder kan förskjuta PTDF-värden på kritiska nätverkselement med upp till cirka 10% (enligt Schönheit et al.), vilket påverkar de absoluta storheterna men inte den riktade slutsatsen att FBMC överträffar ATC under överbelastade förhållanden består. Marknadsklarering simulerades under både FBMC (PTDF-begränsad) och ATC (NTC-begränsad) med data från ENTSO-E Transparency Platform och Svenska kraftnät.

Resultaten visar att FBMC ger mätbara effektivitetsvinster jämfört med ATC, men med betydande säsongsvariation. Under vinterförhållanden (december 2024) uppnådde FBMC 6,5% kostnadsbesparingar (4,37 M€ per vecka) jämfört med ATC, till följd av hög trängsel på SE2–SE3-korridoren (88% utnyttjande under FBMC mot 99% under ATC). Under sommarförhållanden (juli 2024) var besparingarna endast 0,25% på grund av minskad trängsel (53% utnyttjande).

Den utmärkande mekanismen bakom FBMC:s fördel är den finska förbikopplingsvägen. Finlands dubbla anslutning till SE1 och SE3 skapar nätverkets enda loop, så FBMC kan leda finsk import direkt till SE3 via FI–SE3 och kringgå den överbelastade SE2–SE3-flaskhalsen. ATC kan inte utnyttja denna alternativa dirigering eftersom metoden behandlar varje korridor oberoende. Experiment med korridorisolering kvantifierade norsk el-import som bidragande med cirka 32% av FBMC-fördelarna, medan resterande 68% kan hänföras till den finska förbikopplingsmekanismen.

Känslighetsanalys över fem scenarier bekräftade stabiliteten i dessa resultat. Fördelarna från FBMC ökar vid begränsad överföring (16,1% besparing vid 30% SE2–SE3-kapacitetsreduktion) och försvinner helt vid priskonvergens (Scenario C: 0,00% besparing när alla grannpriser sätts till 60 EUR/MWh). Detta resultat bekräftar att FBMC:s fördel kommer från arbitrage. De alternativa flödesvägarna är de genom vilka arbitrage uppstår. De skapar inget värde i sig.

Resultaten visar på att FBMC minskar den totala systemkostnaden markant under vinterperioder med hög trängsel, när transmissionsbegränsningar och gränsöverskridande prisskillnader skapar arbitragemöjligheter som FBMC:s begränsningar kan utnyttja mer effektivt än ATC.