柔性直流輸電是什麼？

柔性直流是什麼？名詞與台灣用語

「柔性直流」是中國大陸的常用說法，台灣多直接稱 VSC-HVDC，或寫作「電壓源型高壓直流輸電」。「柔性」指的是換流器可以靈活控制：送多少電、往哪個方向送、要不要幫電網穩電壓，都能用控制器快速調整。

另一種常見混淆：台灣新聞的「HVDC 概念股」多半是 AI 資料中心的 800V 直流供電，不是電網柔直，詳見 此 HVDC 非彼 HVDC。

柔性直流怎麼運作？

交流與直流

家裡插座的交流電，電流方向每秒來回改變 50 或 60 次。長距離、尤其是海底電纜送電時，交流電纜本身會吃掉大量「充電電流」，距離越長越不划算；直流電方向固定，沒有這個問題。代價是兩端都要蓋換流站，所以存在一個「多遠以上直流才划算」的損益平衡距離。

六站送電流程

交流電網 A → 換流變壓器 → 換流站 A（整流）→ 直流線路 → 換流站 B（逆變）→ 交流電網 B。兩端換流站都能控制，所以電可以雙向送。

MMC：一階一階疊出電壓

現代柔直的換流器由成百上千個「子模組」串成。每個子模組裡有 IGBT 開關和一顆電容，控制器隨時決定要投入幾個，像疊積木一樣把電壓一階一階疊出來。子模組越多，疊出來的波形越平滑、諧波越少，可以減少大型濾波設備。

開關元件有模組式與壓接式兩大類。研究指出壓接式壽命較長，故障時會形成短路而非斷路，讓換流閥能繼續運作，適合更高額定的系統 [17]；實際採用哪一種因廠商設計而異。東芝 2026 年推出專為直流輸電設計的 6,500V／2,000A 壓接式 IEGT [18]。

傳統直流與柔性直流比較

柔性直流用在哪裡？

離岸風電併網

風場越遠，交流海纜越不划算。德國北海、中國大陸廣東與江蘇的遠海風場都用柔直上岸。

跨海、跨國聯網

把兩國電網接起來互相調度，例如英國–挪威 North Sea Link、英國–丹麥 Viking Link。

海島供電

海島電網弱，舊式直流接不上。韓國濟州島第三條直流聯網就是該國第一條柔直 [15]。

城市與地下電纜

無法架電塔的地方改走地下或水下，例如美國 CHPE 全線埋設，送電進紐約市 [12]。

陸上長距離大容量

中國大陸甘肅–浙江 ±800kV 把西北新能源送到東部負載中心 [1]；德國 SuedLink 把北部風電送到南部 [10]。

電網分區與黑啟動

背靠背柔直可隔開兩個電網；大停電後，柔直換流器能自己建立電壓，協助電網重新啟動。

此 HVDC 非彼 HVDC

台灣新聞說的「HVDC」，多半是 AI 資料中心的 800V 直流供電；本站講的柔性直流，是電網上數十萬伏的輸電技術。

兩者不同，但技術正在交會

做電網柔直的研究團隊，已開始把同一套電磁暫態建模方法用到資料中心。例如華北電力大學直流輸電研究團隊 2026 年 9 月的學術前沿主題，就是資料中心固態變壓器的電磁暫態建模 [62]。電網與機房的直流技術雖然規模差很多，研究方法與人才正在互通。

各國柔性直流進展

以下只列已查證的事實，每項附來源；尚未查證的歷史工程列在工程資料庫並標示「待查」。

中國大陸

• 甘肅–浙江 ±800kV、800 萬千瓦、全長 2,370 公里，總投資約 353 億元人民幣，國家電網稱為世界首條送、受兩端皆採柔直的跨區特高壓工程，計畫 2026 年投運 [1][77]；2026 年 4 月完成控制聯調總結 [2]。
• 昆柳龍（烏東德水電送電廣東、廣西）：2020 年 12 月投產，±800kV、800 萬千瓦，送端為傳統直流、兩個受端為柔直的多端混合直流，是全球首個特高壓柔直工程 [75][76]。
• 江蘇如東：亞洲首個柔直海上風電，全球首個 ±400kV 海上風電柔直，2021 年全容量併網，海上換流站匯集三座風場共 110 萬千瓦 [66][67]；直流電纜每極含 99 公里海纜與 9 公里陸纜 [68]。
• 陽江三山島：±500kV、200 萬千瓦，採「海陸一體」：115 公里直流海纜上岸後不轉交流，直接接 180 公里直流架空線送往大灣區 [70][71]；海上換流站 2026 年 7 月從江蘇發運 [69]。
• 陽江青洲五、七：世界首座 ±500kV／2000MW 柔直海上換流站「海風之心」，66kV 風機直接接入換流站，省去中間升壓平台 [72]；直流海纜 88.8 公里，2026 年 8 月全線具備帶電條件 [73][74]。
• 藏東南–粵港澳：四座柔直換流站，總投資 550 億元，計畫 2029 年投產 [4]。
• 市場報告指柔直在海上風電項目占比由不到 1% 升至約 55% [5]（市場研究，證據中等）。
• 已研製 6.5kV IGBT 與 IGCT 柔直換流閥，並以國產直流電容器取代進口 [4]。

德國

• 四條南北直流幹線：Ultranet 約 2GW 預計 2026 年、A-Nord 約 2GW 2027 年、SuedLink 約 4GW（約 700 公里）2028 年底、SuedOstLink 約 2GW 2028 年 [10]。
• SuedLink 採 ±525kV 直流地下電纜 [11]。
• BorWin6：±320kV、980MW、離岸 100 公里以上，由中國國網智研院得標，計畫 2027 年底投運 [6]。
• BorWin1 是第一個以柔直接小型離岸交流網的工程，曾出現換流器與電網共振的高頻振盪 [21]。

荷蘭與德國（TenneT）

• 2023 年簽下約 300 億歐元合約，建設 14 套 2GW 柔直併網系統，預計 2031 年前完成 [9]。
• 以 2GW、525kV 為標準化方案，讓製造商依產品系列生產 [22]。

英國與北海

• North Sea Link（英國–挪威）：1.4GW，2021 年 10 月啟用，兩端 ±525kV 柔直換流站 [13]。
• Viking Link（英國–丹麥）：1.4GW、±525kV，採 Siemens 模組化多電平柔直換流站，全長 765 公里，2023 年 12 月 29 日啟用 [14][78]。
• Shetland 直流聯網：2024 年 8 月投運，是歐洲第一個多端直流系統 [50]。

美國

• CHPE（魁北克–紐約）：1,250MW、全長超過 600 公里，2026 年 5 月 13 日商轉，可供紐約市約 20% 用電 [12]；採 Hitachi Energy 的電壓源型直流技術，是北美最長的直流電纜系統 [12b]。

日本

• 北海道–本州：舊北本連系 60 萬千瓩與新北本第 1 極 30 萬千瓩運轉中，新北本第 2 極 30 萬千瓩建設中 [7]。
• 1979 年啟用的北本第 1 極將更新為自勵式（電壓源型）換流設備，東芝得標，預計 2031 年度運轉 [7]。
• 北海道–本州「日本海路線」新規劃，最新方針改為多端子直流構成 [8]。

韓國

• 完島–東濟州第 3 條直流聯網：200MW，是韓國第一條採用柔直技術的直流聯網 [15]。
• 仁川新富平：500MW 背靠背柔直，由 GE 與韓電合資公司承建 [16]。

中國大陸柔性直流工程

從直流電網、多端混合直流，到遠海風電與海陸一體送出，按技術路線閱讀。既有案例資料截至 2026 年 10 月；張北於 2026 年 11 月補入歷史來源，並非本月新增投運。

張北：從專線走向直流電網

張北於 2020 年 6 月正式投運，設有張北、康保、豐寧、北京四座換流站，額定電壓 ±500kV、額定輸電能力 450 萬千瓦、線路長度 666 公里 [89]。國家電網公布的總換流容量為 900 萬千瓦，與最大輸送能力不是同一個量，不能混用 [90]。

張北與康保接入新能源，豐寧接入抽水蓄能，北京接入負載中心；公開報導記錄其直流斷路器可在 3 毫秒內開斷 25 千安直流電流 [91]。這是特定設備的報導規格，不代表所有柔直斷路器。

特高壓、多端與海上工程

• 甘肅–浙江 ±800kV、800 萬千瓦、全長 2,370 公里，總投資約 353 億元人民幣，國家電網稱為世界首條送、受兩端皆採柔直的跨區特高壓工程，計畫 2026 年投運 [1][77]；2026 年 4 月完成控制聯調總結 [2]。
• 昆柳龍（烏東德水電送電廣東、廣西）：2020 年 12 月投產，±800kV、800 萬千瓦，送端為傳統直流、兩個受端為柔直的多端混合直流，是全球首個特高壓柔直工程 [75][76]。
• 江蘇如東：亞洲首個柔直海上風電，全球首個 ±400kV 海上風電柔直，2021 年全容量併網，海上換流站匯集三座風場共 110 萬千瓦 [66][67]；直流電纜每極含 99 公里海纜與 9 公里陸纜 [68]。
• 陽江三山島：±500kV、200 萬千瓦，採「海陸一體」：115 公里直流海纜上岸後不轉交流，直接接 180 公里直流架空線送往大灣區 [70][71]；海上換流站 2026 年 7 月從江蘇發運 [69]。
• 陽江青洲五、七：世界首座 ±500kV／2000MW 柔直海上換流站「海風之心」，66kV 風機直接接入換流站，省去中間升壓平台 [72]；直流海纜 88.8 公里，2026 年 8 月全線具備帶電條件 [73][74]。
• 藏東南–粵港澳：四座柔直換流站，總投資 550 億元，計畫 2029 年投產 [4]。
• 市場報告指柔直在海上風電項目占比由不到 1% 升至約 55% [5]（市場研究，證據中等）。
• 已研製 6.5kV IGBT 與 IGCT 柔直換流閥，並以國產直流電容器取代進口 [4]。

海上工程：相似電壓，不同階段

具備帶電條件、設備發運與商業運轉是不同里程碑；沒有新來源時，不自動升級狀態。

設備與研究延伸

已公開的 IGBT、IGCT 換流閥與直流電容器國產化資訊見 [4]。本站不據此推定所有工程的晶片供應商、國產化比例或閥型；個別工程仍需設備商與業主文件確認。

換流器、故障保護與建模

全球工程資料庫

每日行業動態

原始來源與更正紀錄

全球柔性直流工程資料庫

可依地區篩選。「查證」欄：✓ 表示本站已比對來源，待查 表示依一般技術資料整理、尚未逐筆查證。

柔性直流的成本、損耗、優缺點與設備廠商

成本：錢主要花在換流站

直流線路每公里比交流便宜，但兩端換流站是很大的固定成本，所以距離越長越划算。參考量級：TenneT 為 14 套 2GW 柔直系統簽下約 300 億歐元合約 [9]；英國 National Grid 的直流換流器框架合約總額約 246 億英鎊 [46]。合約涵蓋範圍各不相同，不宜直接換算成每 GW 單價。

損耗：依國際標準計算，因設計而異

柔直換流閥的損耗依 IEC 62751 系列計算，整座換流站則依 2026 年新版 IEC 61803，新版首度正式納入柔直換流站 [48]。實際損耗隨工程設計不同，本站不列單一數字。一般技術認知是：超長距離、超大容量的陸上輸電，傳統直流在損耗與成本上仍較有優勢，這也是中國大陸許多特高壓幹線仍採傳統直流的原因。

優點與限制

主要設備廠商

• 英國 National Grid 直流換流器框架入選者：GE Vernova、Hitachi Energy、三菱電機、Siemens Energy [46]。
• 日本：東芝能源系統承接北本連系更新 [7]。
• 中國大陸：國網智研院曾得標德國 BorWin6 [6]；南方電網自研 IGBT 與 IGCT 換流閥 [4]。
• 其他常見於市場報告的廠商包括中國西電、韓國曉星等 [47]（市場研究，證據中等）。

台灣柔性直流現況

為什麼台灣還沒有

• 多數風場不夠遠：已商轉風場多在 20 公里內，第三階段規劃場址離岸最近約 10–36 公里 [25]。
• 門檻不是硬規定：大彰化西南距岸約 50 公里、海龍 3 號離岸 50–70 公里，已落入文獻的 50–80 公里區間，但台灣至今沒有直流併網工程（見下表）。國際上也有例子：英國 Hornsea One 離岸 120 公里、輸電海纜路徑 145 公里，評估直流後仍選交流，理由是整個開發與運轉週期的成本和風險較有利；代價是在半途加建全球第一座海上無效功率補償站 [64][65]。
• 電網政策走另一個方向：台電十年 5,645 億元的強化電網韌性計畫，以就近供電、分散為主軸 [27]，例如五大電廠以 161kV 以上線路直供七大園區 [24]。
• 沒有本土設備商：換流閥與控制保護全球由少數大廠供應，台灣廠商只在變壓器、海纜等周邊。

台灣離岸風場距岸距離總表（本站整理）

距岸距離取各來源公布的「離岸距離」，實際海纜路徑通常更長。台灣目前沒有直流併網工程，因此現有風場上岸方式皆列為交流（本站依公開資料判斷）。

本站觀察：台灣已有風場離岸達 50–70 公里仍以交流上岸，代表「距離」不是唯一決定因素，併網點位置、單場容量、成本與既有供應鏈都會影響選擇。這正是台灣最值得研究、也最少人回答的問題。

同樣的距離，對岸選了直流

台灣海峽另一側，風場距離和台灣差不多，卻已經用柔性直流上岸：

如東的營運方表示，工程面對遠海高濕、高鹽、颱風頻發的環境，設備可利用率達 99.5%，與交流相比輸電線損降低約 1.2 個百分點（營運方自述）[66]。陽江三山島的海上換流站則以可抵禦 17 級颱風、8 級地震設計 [69]。

本站觀察：颱風與地震常被認為是台灣做柔直的障礙，對岸工程顯示這在工程上可以克服；台灣選擇交流，更可能是政策、併網點與既有供應鏈的結果，而不只是技術限制。

台灣其實已經在用「同一套技術」

台電正在全台 11 座變電所增設 STATCOM（靜態同步補償器）[28]。STATCOM 同樣以子模組組成的閥塔運作 [29]，只是接在交流電網上穩電壓，而不是送直流電。台灣首座由三菱電機與士林電機取得，預計 2026 年在南科變電所運行 [29]。

可能出現柔直的情境

• 遠海與浮動式風電：法規已解除離岸風電不得超過 12 海里的限制 [30]，浮動式示範預計 2032 年併網 [31]。
• 長期規模：國發會 2050 路徑規劃離岸風電 40–55GW [32]。

誰來蓋海上電網？

離岸風場到岸上的輸電，各國由不同角色負責，這會影響能不能統一規劃成大型直流系統：

一份歐洲比較研究發現，輸電業者主導模式的資本支出可低於開發商自建模式 [82]。柔直這類大型、昂貴、需要多座風場共用的設施，通常更適合統一規劃；台灣目前的開發商自建模式，是遠海直流化時值得討論的制度問題（本站推論）。

台灣產業位置

本節為產業說明，不構成投資建議。

柔直的家族：電網正在電力電子化

柔性直流只是一個更大趨勢的一部分：過去電網靠大型旋轉發電機撐住，現在越來越多設備透過換流器接上電網。要真正理解柔直，下面這些都是同一個家族（本段為一般技術說明）：

柔性直流研究缺口

全球缺口

1. 直流電網保護：直流故障沒有過零點，直流斷路器仍在成熟中 [38]。
2. 多廠商互通：直流側電網規範尚未建立，歐盟 InterOPERA 計畫研究至 2027 年 4 月 [39]。
3. 換流器振盪：BorWin1 的共振經驗顯示原規劃方法不足 [21]。
4. 構網型控制：讓換流器自己建立電壓與頻率。
5. 供應鏈：國際能源署指出直流電纜等待時間超過五年 [40]。

台灣在地題目（本站推論）

1. 孤島長條電網接入柔直的穩定性
2. 颱風與地震下的換流平台與海纜可靠度（對岸已有以 17 級颱風、8 級地震設計的海上換流站 [69]，台灣條件仍需在地驗證）
3. 遠海與浮動式場址的交直流規劃比較
4. 國際產能與台灣時程的採購對照
5. 柔直人才盤點與培育
6. 直流併網的監管與補償制度比較
7. 海上電網由誰建設：開發商自建、輸電業者主導或建後移轉，哪種模式適合台灣遠海階段

2046 年的台灣直流想像

以下為本站情境推論，不是預測；每年會對照實際指標更新。

情境 A：交流到底

遠海成本過高、融資困難延續，離岸風電以近岸交流為主，台灣沒有電網柔直；直流只出現在資料中心。

情境 B：遠海上岸

浮動式示範成功，風場往遠海擴張；2035–2040 年間出現台灣第一條柔直，2046 年數條運轉。

情境 C：直流成網

用電成長與電網瓶頸加劇，出現多端海上直流匯集站與陸上背靠背分區。

追蹤指標：浮動式示範進度、後續區塊場址距離、台電輸電規劃是否出現直流項目、用電年成長率。

國際趨勢（本站整理，不是預測）

• 從專線走向直流電網：多端直流、海上匯集站、跨國聯網。
• 標準化與大型化：歐洲以 2GW、525kV 為標準，中國大陸 ±500kV／2GW 已落地。
• 設計簡化：風機直接接換流站、海陸一體送出。
• 直流斷路器與構網控制逐步商用，決定直流電網能否成形。
• 資料中心直流與電網柔直在研究方法與人才上交會。

工程師專區：柔性直流技術深入

給電機系學生與電力工程師的進階整理。台灣學界常把 MMC 稱為「模組化多階層轉換器」或「多階層模組化轉換器」，查詢國內論文時可用這兩個詞。

1. 子模組拓撲：半橋、全橋與混合

2. 直流故障處理的三條路線

1. 跳交流斷路器：最簡單，但整條直流線路停電，恢復較慢。
2. 故障阻斷型換流器：全橋或混合 MMC 自行阻斷故障電流，代價是元件多、損耗高。
3. 直流斷路器：傳統機械式斷路器動作時間約數十毫秒，混合式可把故障電流限制在數毫秒內 [54]。

值得注意的是，有模擬研究比較兩種組合，發現「半橋 MMC 加直流斷路器」的故障電流較小、切斷較快、過電壓較低，表現優於全橋方案 [55]。哪條路線最好，取決於系統是點對點還是多端電網。

3. 控制架構

本段為一般技術說明，未逐項附來源；各廠實作差異大。

• 外迴路：依換流站角色控制有功功率或直流電壓，以及無功功率或交流電壓。
• 內迴路：在同步旋轉座標（dq 軸）下做電流控制，需鎖相迴路（PLL）與電網同步。
• MMC 特有控制：子模組電容電壓平衡、臂間環流抑制，以及最近電平逼近或載波移相等調變方式。
• 多端直流：常以直流電壓下垂控制讓多個換流站分攤功率。
• 構網型控制：換流器自行建立電壓與頻率；InterOPERA 於 2024 年訂出直流換流站的構網功能規格，強制項目包括自同步、慣量功率與正阻尼 [56]。
• 振盪風險：研究指出風機鎖相迴路與換流器交流電壓外迴路頻寬偏低時，可能形成低頻共振 [57]。

4. 建模與模擬

一座換流站可能有數千個子模組，逐一模擬非常耗時，因此發展出不同精細度的模型。以 CIGRE 直流電網基準系統為例，詳細等效模型約 3 分鐘可算完的案例，完整詳細模型需約 500 分鐘 [58]。

建模的國際參考是 CIGRE WG B4-57 技術手冊 TB-604《直流電網中換流器模型開發指南》[59]。研究上常用的 CIGRE 直流電網測試系統包含 3 個直流系統、11 座交直流換流站與 2 座直流–直流換流站 [60]。

常用工具（一般整理）：電磁暫態用 PSCAD／EMTDC、EMTP、MATLAB／Simulink；即時模擬與硬體迴路測試用 RTDS、OPAL-RT；系統規劃用 PSS/E 等。實例：華北電力大學的新能源電力系統國家重點實驗室即引進 RTDS 與 RT-Lab 即時模擬平台 [62]。

5. 相關標準

• IEC 62751 系列：柔直換流閥損耗計算 [48]。
• IEC 61803:2026：直流換流站總損耗計算，新版納入柔直 [48]。
• CIGRE TB-604：直流電網換流器建模指南 [59]。

6. 台灣的學習與研究資源

• 國內已有大學投入 MMC 研究，例如清華大學電機系有多篇碩士論文研製多階層模組化轉換器，並指出其應用涵蓋靜態同步補償器、高壓直流與電池儲能 [61]。
• 查找國內研究：以「模組化多階層轉換器」「多階層模組化轉換器」「高壓直流」搜尋臺灣博碩士論文知識加值系統。
• 職涯（本站推論）：台灣尚無柔直工程，相關能力目前可在 STATCOM、離岸風電併網、電力電子產業累積，這些都使用相同的換流器技術。

7. 建議學習路徑（本站整理）

1. 電力電子基礎：開關元件、PWM、三相換流器。
2. 換流器控制：dq 座標、鎖相迴路、電流與電壓控制。
3. MMC：子模組、電容平衡、環流、調變。
4. 電磁暫態模擬：在 PSCAD 等工具重現 CIGRE 測試系統。
5. 直流保護與直流電網：斷路器、故障阻斷、多端控制。
6. 進階閱讀：CIGRE 技術手冊與 IEEE 電力輸送、電力電子期刊。

8. 主要研究機構與推薦書單

本表持續擴充，歡迎研究團隊來信提供資料。

推薦書單（簡體中文專著，作者與出版資訊待查證後補上）[63]：

• 《混合直流輸電》
• 《柔性直流輸電建模和仿真技術》
• 《模組化多電平換流器直流輸電建模技術》

9. 直流電纜：交聯聚乙烯與浸漬紙

直流電纜主要有兩類：絕緣用交聯聚乙烯（XLPE）擠出的電纜，以及用紙帶浸漬絕緣的浸漬紙（MI）電纜 [80]。柔直反轉送電方向時不需要改變電壓極性，因此可以使用成本較低的 XLPE 電纜；傳統直流反轉潮流需要反轉極性，過去多搭配浸漬紙電纜 [79]。浸漬紙電纜仍是超高電壓、長距離海底大容量輸電的選項之一 [80]。

10. 系統接線方式

陽江青洲五、七的海纜就是「一回兩根」的雙極設計，一正一負搭配運行 [73]。

11. 混合直流

把傳統直流與柔直放在同一個系統：送端用成本較低、適合大容量的傳統直流，受端用柔直，以適應負載中心的電網條件。中國大陸的昆柳龍工程就是送端昆北為傳統直流、受端柳北與龍門為柔直的三端混合直流 [76]。

12. 設計趨勢：省掉中間平台、海陸一體

• 風機直接接換流站：陽江青洲五、七讓 66kV 風機直接接入海上換流站，省去中間升壓站，大幅節省投資 [72]。
• 海陸一體：陽江三山島的直流海纜上岸後不轉回交流，直接接上直流架空線送往負載中心 [71]。

13. 替代方案：低頻交流

介於交流與直流之間的選項：把交流頻率降到 16.7 或 20 赫茲，以延長交流海纜的經濟距離 [87]。研究顯示低頻交流在中等距離可能比交流與直流都划算 [88]，中國大陸也已有柔性低頻輸電的示範工程 [87]。目前仍屬示範與研究階段（本站判斷）。