Skip to main content
播客

C-Power 和 Vicor 强强联手,为海上应用提供高效的可再生能源

C-Power 开发的电力系统可从海浪中持久产生并存储 10W 到 1MW 的能量。

Ocean waves image

播客出席人:Vicor 电力系统公司总裁 Bill Schmitz、C-Power 俄勒冈公司运营总监 Joe Prudell 和《电子设计》编辑 Alix Paultre

据美国商业资讯报道,到 2027 年,全球波浪及潮汐能市场预计将达 51 亿美元。使用地球最大自然资源之一的商机非常大。迄今为止最大的挑战就是效率问题。从狂暴的风暴到相对平静的海水,捕捉广泛变化的波浪的动能困难重重。

哥伦比亚电力技术公司 (C-Power) 与 Vicor 携手开发了 SeaRay,这款自主海上电力系统 (AOPS) 漂浮在海上,可捕捉机械波能,并将其转换为可用的电力,用于广泛的应用。

C-Power 位于俄勒冈州科瓦利斯市,是波浪能系统的全球领先企业,公司通过为海上应用提供经济高效的可靠发电与存储解决方案以及数据及通信服务,帮助拓展海洋经济。

C-Power 公司运营总监 Joe Prudell 和 Vicor 电力系统公司(Vicor 子公司)总裁 Bill Schmitz 坐客《评估工程》播客,讨论了他们的创新电源设计以及 SeaRay 所带来的商机。

  

PAULTRE:大家好!我叫 Alix Paultre,是《评估工程》的编辑,欢迎大家来到本期 TechXchange 访坛,在这里我们将和电子行业的风云人物讨论大家关心的一些事情。

今天,我们请到了 Joe Prudell。Joe 是 C-Power 公司的高级电气工程师,任公司运营总监。并有幸请到了 Bill Schmitz。Bill 现任 Vicor 电力系统公司总统。欢迎两位先生来到我们的节目,谢谢你们的到来!

  

SCHMITZ:好的,谢谢!

  

PRUDELL:谢谢邀请!

  

PAULTRE:好的,电源现在真的很神奇,不是么?在很长一段时间里,电源都是母线之后要解决的问题,都是电路板的边缘问题,也是最后要讨论的问题,现在由于存在能源预算和能源效率预期以及各种优化目标,因此电力是今天做任何事情时第一个要考虑的问题。就好像电源处于一个新的“文艺复兴”时期。你对此有什么看法,Bill?

  

SCHMITZ:嗯,电源是必需的,因为电动汽车、电灯以及冰箱等你所拥有的每件东西都要靠右电力运行。构建或转换这种电力,或找出从哪里获得这种电力都需要诀窍,而且要提高效率越来越难。

  

PAULTRE:你对此有什么看法,Joe?

  

PRUDELL:当然,这就是为什么我们进入海浪能源市场的原因,真的,我们在这里是为了可创造一种可再生能源,无论它是在海洋中间还是我们可连接至电网的什么东西。在这种特定情况下,我们真正关注的是这些自主电力系统,这样你就可以在海洋中央有一个电源插头。它是可再生的,可以持续很多年。所以我们找到西北电力公司的原因是帮助我们创建一部分这些电源转换器。

  

PAULTRE:Joe,这真的很有趣,因为替代能源技术的一个方面是新一代电源转换技术的进步正在帮助实现这些应用。很久以前,如果你用的是老式二极管桥接逆变器,就不会有这种效率,而且也不可能出现这种情况。但现在我们真的可以实现这些概念。

  

PRUDELL:的确如此。17 年前我们真的就是这样开始的,现在我一直在研究,这是电源电子产业时代,半导体行业真的允许实现这些效率和电源转换的进步。说到我们的技术,也就是直接驱动技术,它真的依赖电源电子产品来执行效率转换,我认为这是因发电机所产生的受到污染的电力。

  

PAULTRE:把它看作是受污染的电力非常有趣,因为那些低效率会在整个系统中蔓延,对吧?Bill,你知道在没有良好的电源时会出现什么情况。

  

SCHMITZ:嗯,的确。所以我们已经习惯了,在过去,我们有清洁的良好 60 赫兹正弦波进入,相对来说在几个百分点内进行良好稳压,而且我们所要做的就是对其进行转换并产生一些正常的 DC 电压。  

但能量有多种形式。你有光伏,你有阳光,在这种情况下我们有波浪能。有各种各样的能源,它们的组织方式远没有你看到的从墙里到插头里那样有条理。

  

PAULTRE:Joe,你为什么不说明一下这项技术的工作原理以及你们的解决方案实际是如何获得波浪能并将其提供给用户的?

  

PRUDELL:所以我认为我们一开始就有很多方面的转换,这是最初的困难之一。我们所执行的第一项转换是将海洋运动转化为机械能,这是我们在 C-Power 拥有的一项技术,能够准确高效地执行这项转换。在那里,我们布置了一台机器,实质上,对于这些小型动力系统而言,假设与你的普通割草机相关,大约为 40 马力,对,5 到 10 千瓦。但它可能需要 1 万英尺磅的扭矩才能执行这项任务。所以真正的技术是将高得难以置信的转矩转化为可用的电源,而且要真正高效地执行这项任务,当然,你需要经济地转换整个能量范围,从一个电压和频率都很低的极低速度到一个电压和频率都很高的极高电压。

然后对于每一个波浪,对于我们来说是随机起伏不定的状况、态势,我们将每一波浪能量转化成能量脉冲(束)。但这种能量脉冲实际上只是高频率的高压脉冲。在这种特定情况下,大多数时候会涉及这些小型器件,这就是我们与 Vicor 接洽的原因。当我们降到千瓦或以下范围时,我们只是试图为我们的数据系统供电。我们想用 DC 系统。很多海上系统都是 48V。

为了达到这个目的,我们被动地转换成 DC 母线,然后 Vicor 帮助我们把我认为不清洁的输入脉冲 DC 电源转换成了我们可以在能量存储母线上稳压的电源。那里还有其它形式的能量转换,但这是普通工程电子产品可处理的工作。

  

PAULTRE:好的,这项挑战很艰巨,不是吗?Bill,你遇到的最大挑战是什么?显然,巨大的振幅本身就会带来挑战。你能举例说明你们是如何应对这一挑战的吗?

  

SCHMITZ:好的,我的方法是设法倾听 Joe 说的每一件事,内容相当广泛。但是如果大家想一下,就会明白,C-Power 所做的转换就是通过一些机器把这个波浪转换成电气信号,该信号几乎可完全复制波浪。如果大家把一个不是正弦波的波浪想象成纯粹的正弦波,它就是大量的正弦波。但如果只有一个很好的大波,大家就会看到一个电压脉冲,这个脉冲在相同的周期内与该波成正比。而且该周期可能会相对较长。所以问题是,必须先从一个非常低的电压转换,然后稍微线性上升或非线性上升到一个相对较高的电压,再回到低电压,然后再以一种相对高效的方式将其转换出来,放在某个存储设备中,并对其进行管理,这样,当电压很低时,这时候发电机会过流或过载,因为那里的能量很少。所以我们必须管理处于所有不同电压和频率范围内的能量。

  

PAULTRE:这是一项巨大的挑战。所以 Joe,随后一旦完成这项工作,你必须将其整合到一个也包括存储的系统中。你最后决定执行何种存储?

  

PRUDELL:我们有多种存储方式。我们有自己的中间存储,可以使用许多不同的设备。在这种情况下,我们使用超级电容器。这就是我们将电源脉冲存储到半稳定 DC 母线的地方。就像我说的,该母线为半稳定。我不会尝试切断电源,但很多 DC 电源范围非常广泛。或许是 33 至 65V,也或许是其它范围。

从那里我们可以完成能量储存,而且我们可以使用电池充电器并维护机载电池系统,和大家在汽车上看到的有点类似,在这里可维护电池,而且它总是在那里确保系统工作,以防引擎失灵,在这种情况下,就是防止波浪消失。在一些自主电力系统中,我们能将电力一直推送到海底,在这里我们有更大的存储设施、更大的能源存储设备。所以根据设备大小,它或许是一个小型数据浮标(100W)、一个小型单元,或许是一个 Vicor 转换器、一个简单的解决方案,支持机载存储。或者如果我们一直上升到 5kw 或 10kw 的范围,这个设备非常大,你供电的负载也更大。能量储存其实主要根据负载类型从那里选择。

  

PAULTRE:好的,这实际上是一个很不错的观点,因为都涉及到对这种负载的管理。那 Bill,除此之外还有没有满足这类电源各种用户需求的其它挑战?换句话说,我可以设想大部分挑战都源于从转换点到存储点的地方,然而,还有从存储点到使用点的挑战吗?

  

SCHMITZ:除了我和 Joe 一起进行的一些咨询外,从储存点到使用点,我个人并没有参与。我的工作实际主要是从波浪能到存储设备的转换,这部分实际上将 Joe 称之为污电力或者我称之为混沌电力的电力,变成了一个可控的电流电源到存储设备中。而且该电流电源在某种程度上也模仿了波浪脉冲。

  

PAULTRE:我认为这方面非常有趣。Joe,你认为他们是否可以利用这些信息为行业提供海洋数据和电力?

  

PRUDELL:哦,当然可以,而且是中央海洋数据。我们可以非常轻松地获取中央海洋数据。我们一直在努力获得下一种能力:我们对海洋的了解越多,能预测的就越多,我们从海洋获取的能量品质也就越高。实际上这相当一部分是我们的研究。

能量转换总是假设有一种能达到目的的方法。我们能找到一种转换电源的方法。这可能很难,但很多时候我们最终花了很多时间,只是想弄清楚其余部分。

  

PAULTRE:非常棒,Joe!Joe、Bill,非常感谢你们在百忙之中抽出宝贵的时间来参加我们的节目,让我们了解了这个项目。我觉得这真的很有趣而且观众也会关注你们,我想提醒一下大家,如果你有问题要问我们,请在评论区提出问题,我们将确保 Bill 和 Joe 都能看到你们的问题。

再次感谢二位!非常感谢你们能抽出宝贵的时间出席!

  

SCHMITZ:谢谢邀请!

  

PRUDELL:是的,谢谢你!Alix。

  

Bill Schmitz,Vicor 电力系统公司总裁

1985 年毕业于冈萨加大学,获电气工程学位。毕业后拥有一家消费类电子产品公司,主要从事电子产品销售与服务业务。1987 年,我搬到俄勒冈州波特兰市,效力于一家电源公司,是一名维护工程师,主要从事故障根本原因分析,后来是一名设计工程师,主要从事定制分立式商业电源和军事电源的设计工作。

1995 年,我与人合伙创立了 Vicor 公司的子公司西北电力,将 Vicor 组件用作核心组件设计并制造定制电源。

本播客最初由 Evaluation Engineering 发表。

资源