最近深澳（煤）電廠是否興建，引起了社會大眾廣泛的討論，本文嘗試從離岸風電與智慧電網的角度來論述替代方案的可行性。
為了用一種更直覺的想法來思考這個問題，我們簡化IEC的智慧電網模型，把電力系統簡單區分成供電、輸配電、用電三大塊。其中，供電端包括發電與儲電，發電端可以透過輸配電來對儲電進行充電的動作，所以在用電與輸配電之間我給一個雙向的箭號。用電端則因為純粹消耗電力，所以和輸配電端是單向關係，電力從輸配電端流向用電端，被用掉消耗掉了。當儲電裝置進行放電的時候，則可以透過輸配電系統給用電端使用。
建置深澳電廠的目的主要是為了滿足用電端的需求，而深澳電廠是供電的其中一種方式而已。因此邏輯上如果要找到深澳電廠的替代方案，我們可以找「替代的發電方案」、「替代的儲電方案」來滿足深澳電廠的供電任務，然後根據「替代的發電方案」與「替代的儲電方案」的特性，來重新規劃我們的「輸配電系統」。
使用海底電網技術連結台澎金馬地區與離岸風場
鑑於我從2011年到現在所累積的離岸風電與智慧電網專業知識，我嘗試提出一個大膽的想法，論述「臺灣海峽電網（Taiwan Straits Submarine Grid）」來增加電力系統的可靠度（Reliability），同時利用「海電北送（Offshore Wind Power Transmitted to Northern Region）」的概念來探索離岸風電取代深澳電廠的可行性。
基本的構想是使用海底電網技術來連結台澎金馬地區以及離岸風場，其中，離岸風場又包含「固定式離岸風場（Fixed-bottom Offshore Wind Farm）」與未來成本會更低的「浮體式離岸風場（Floating Wind Farm）」。
所謂的海底電網技術，我舉例說明時選用第二代HVDC技術（HVDC Gen2），這個技術是ABB公司在1997年導入商業化，稱之為HVDC LightTM [1]。第一代HVDC技術（HVDC Gen1）奠基於閘流電晶體（Thyristor），而HVDC Gen2則奠基於絕緣閘雙極電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）。Thyristor的turn-on容易控制，但是turn-off難控制，而IGBT的turn-on與turn-off都容易控制，講白話一點IGBT是一個具備完整功能的可控制開關，自然效能優於Thyristor [2]。德國西門子公司亦有第二代HVDC技術，稱之為HVDC PlusTM，第一代技術稱為HVDC Classic [2]。GE Grid Solutions則稱第一代技術為HVDC LCC（Line Commutated Converter），第二代技術為HVDC VSC（Voltage Source Converter） [3]。
ABB公司的前身ASEA公司在1929年發明了傳統HVDC技術，隨後在1954年導入LCC技術，讓第一代HVDC技術趨於成熟。1997年ABB公司同時採用VSC技術與IGBT技術，完備第二代HVDC技術，成功應用在瑞典的案場上。HVDC Gen2的特色是比較容易併網、反應時間較快、可提供黑啟動（Black Start）、AC電壓支持、虛工補償（Reactive Power Compensation）等輔助服務，所以越來越多電網公司採用這個技術 [5]。時至今日，HVDC Light的效能介於±80KV～±800KV、100MW～4,600MW、70~2,000公里，DC直流電達3,000A，使用壽命達30年。電子開關也從IGBT進化成BIGT（Bi-mode Insulated-Gate Transistors），變電站的損失低於1％。台電的朋友還認為需要500公里的距離使用HVDC技術才有成本優勢，忽略了4th HVDC LightTM的新技術，電力轉換損失低於1%，只要70公里就有成本優勢。如果是超大裝置容量，如2.4GW，可能更短的距離就有優勢，將來HVDC Light出現在臺灣海峽，可是一點都不驚奇。
由於離岸風電的興起，傳統點對點的HVDC Gen2已經無法滿足需求，HVDC Gen2逐漸變成一個HVDC Gen2 Grid，變成一個電網的概念，這樣的架構我們稱之為多節點（Multi-Terminal）。我所提出的臺灣海峽電網概念，就是一個多節點的4th HVDC LightTM 海上電網。
我們從澎湖開始，拉一條海底電纜到北部，從核一、核二電廠上岸，利用原來的電網進入雙北地區，陸上電網不需要重複建設，用既有的就好。
為了增加這個系統的可靠度，我們亦規劃支線電網從淡水、桃園、新竹上岸，抒解中電北送的壓力。
全世界最挑戰的離岸風場
萬一核電廠的電網故障，我們還有三處上岸點可以供應北部用電。這個海上電網除了連接目前彰化地區的離岸風場以外，還可以連結未來會在桃園至苗栗外海的浮體式離岸風場，這是臺灣海峽風速最大的地區，也是全世界最挑戰的離岸風場，任何一個開發商在此地獲勝，也代表其技術實力達世界頂尖的水準。
目前台電的加強電力網計畫，雖然規劃了10GW讓彰化地區的離岸風場上岸併網，但是中電北送陸上電網依然容量不足，所以有海上電網支援，雙管齊下，這樣的電網系統就相對安全許多了。
長期以來，台電在金門、馬祖、澎湖燃油發電造成鉅額的虧損，我們可以用未來30年虧損的金額來蓋這一個臺灣海峽電網，資金上應該綽綽有餘。從此，金門、馬祖、澎湖再也不用擔心供電問題，因為後面有一個很大的電網支持。
目前離岸風電申請容量約10GW，蔡政府規劃在2025年以前建置5.5GW，還剩下4.5GW的空間。倘若我們把這4.5GW加上浮體式離岸風電的3GW，總數約7.5GW。根據經濟部再生能源躉購費率公聽會使用的離岸風電參數，年平均容量因素用42%估計，7.5GW的容量一年可以發電276億度電。
倘若我們使用GE Renewable Energy（GERE）的Haliade X 12MW風機，年平均容量因素達63%，一年可以發電414億度電，差不多就是台灣三座核電廠的年總發電量了。深澳電廠總共1.2GW，如果用2017年台灣地區燃煤發電年平均容量因素78%估計，一年發電量約82億度電。相較於離岸風電276至414億度電來說，離岸風電發電量是深澳電廠的3.4至5.0倍。
讓離岸風電＋臺灣海峽電網取代深澳電廠，可能是一個更好的選擇。深澳電廠這1000億元的投資加上未來30年澎湖、金門、馬祖的燃油發電虧損金額合計來發展臺灣海峽電網，應該是綽綽有餘。
HVDC技術已經演進到第二代了，ABB的HVDC Gen2技術也已經演進到第四代了。新的技術發展，帶來許多新的可能性，我相信未來的某一天，臺灣海峽電網必定實現，就像2011年我相信臺灣海峽會豎立數千支離岸風機一樣，我們正逐漸朝這個願景前進。
綠電成功，電網先行，這是非常重要的觀念。臺灣海峽如果要豎立數千支離岸風電，也必定需要一個強韌的臺灣海峽電網支援，才會達到最好的效果。我的盟友們，我需要你們的幫忙，一起實現這個願景，麻煩把你們的力量借給我，我們一起來改變歷史，創造更美好的未來。
參考資料：
- ABB, “Special Report 60 years of HVDC,” ABB Review, 2015.
- C.M. Liaw, “Introduction to Power Electronic Devices,” Department of Electrical Engineering, National Tsing Hua University, Hsinchu, 2006.
- Siemens, “HVDC Benefits,” Siemens, 2018. [線上]. [存取日期: 07 05 2018].
- GE Grid Solutions, “HVDC Systems,” GE Grid Solutions, 2018. [線上]. [存取日期: 07 05 2018].
- Magnus Callavik, Peter Lundberg Jurgen Hafner Hand Bjorklund 且 Munaf Rahimo Franc Dugal, “Energy Trsnsition：Evolution of HVDC Light,” ABB Review, 2018.
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