在電力系統的控制中，有三個重要的狀態變數：頻率、電壓、以及相位角。其中，頻率在電網整體都有相近的數值，而電壓和相位角則是各地有所不同。

頻率在電網整體都有相近的數值，而電壓和相位角則是各地有所不同。

目前，上述三種狀態參數的控制主要由傳統集中式電廠提供。由於輸電線的阻抗性質，頻率和相位角的控制主要和電廠的有效電力耦合－當電廠渦輪的機械轉速和電網頻率有差異時，電廠的相位角便會跟著改變，而電網上所有電廠渦輪的機械轉速則會影響電網整體頻率；另一方面，電壓的控制主要和電廠的無效電力耦合－增加（減少）無效電力的供應時，節點上的電壓量值也會因此增加（減少）。

輸電網上，頻率和相位角的控制主要和電廠的有效電力耦合、電壓的控制主要和電廠的無效電力耦合。

傳統集中式電廠由於單一案場規模龐大，輸電業者進行電力系統控制時較為單純，而配電業者也因此較少主動參與電網運轉的調度。然而對於配電網上日益精細的控制需求，傳統集中式電廠可能就無能為力；同時，相較於逆變器為主的電池或再生能源電廠，傳統集中式電廠的反應時間受限於渦輪等發電元件的物理慣性。有鑑於此，漸次引導配電網或更低層級的分散式資源參與電力系統的各種彈性服務，是能源轉型的趨勢。

不過，除了硬性地提供併網技術規範、並僅在電網上狀態參數有異樣時才被動地要求分散式資源提供有效電力或無效電力的升降載之外，是否能透過更進一步的誘因制度或市場設計，讓分散式資源與終端用戶願意更主動積極地參與電網上的各種彈性服務，會是這個大趨勢下可以詳細討論的議題。

分散式再生能源有潛力提升終端用戶的用電品質並從中收益，討論分散式資源在智慧電網中的角色時，不應忽略此一面向。圖片來源：上兩張取自《學園孤島》，下兩張取自《讓我聽見愛的歌聲》。

目前在電力市場成熟的歐洲，輸電業者和配電業者如何良好協調，以利分散式資源參與電網運作，是一大顯學。台灣由於輸配電業未來仍將持續由台電所負責，兩層級的協調會比較容易進行，但仍須面對一些制度面的抉擇。

比方說，現在台灣是允許分散式資源直接進入輸電層級的備轉容量市場的，未來當配電網上的分散式資源日益增加，是否要制定額外的過濾機制，以在分散式資源投標時確保它們的參與不致影響配電網的運作，或是在各配電網設置本地市場以達成相同目標，都可以探討。同樣地，配電網上的電壓或相位角的控制，是要透過既有輔助服務市場加上過濾機制來間接達成，還是要直接在本地市場中加開新的可競標商品，也是市場設計時的另一個議題。

分散式資源以市場機制提供電網的彈性服務，可選擇直接參與既有輸電層級市場，或者設置配電層級的本地市場來達成。圖片取自：Smartnet, T. (2019). TSO-DSO COORDINATION FOR ACQUIRING ANCILLARY SERVICES FROM DISTRIBUTION GRIDS THE SMARTNET PROJECT FINAL RESULTS MAY 2019.

除此之外，台灣智慧電網的討論也應該開始和2050年淨零碳排路徑有比較系統性的對話。比如，如果確知2050年冬季台灣的風光發電量將遠超過能源需求，與其讓綠氫、燃氣加碳捕捉等傳統電廠提供系統最低必載，讓電池和再生能源的逆變器提供全黑啟動、轉動慣量、快速頻率控制等電網上各種彈性服務，使電力系統能以100%再生能源的狀態運轉，會是更好的政策規劃。

另一方面，台灣也應該將氣候變遷下的極端天氣事件和能源系統可能發生的複合性事件做整合性風險評估，並且在實際運轉時根據不同的天氣型態，動態分析電網上各元件即時的物理條件來進行電網的調度。分散式資源在過程中，有可能扮演重要的角色－我們可能會發現，比起將太陽能集中在發電量最豐沛的南部，鼓勵更多案場在北部設置，能更有效地減少能源系統中複合性事件的發生機率、發生規模、以及復原時間。

本文整理自筆者於2022/12/22的《歐洲智慧電網與對台啟示》演講投影片。