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播客

重新定义配电方案

数字电力™ 技术与任何替代电源方案相比,均可提供无与伦比的构造、性能和安全优势。

Redefining electricity image

Voltserver 产品管理总监 Luke Getto 的播客,主持人:电源系统设计 Jason Lomberg

LOMBERG:欢迎收听 PSDcast,该节目主持人是来自电源系统设计的 Jason Lomberg。我们很少遇到能够彻底改变配电方案的技术或概念,但这正是优秀的 Voltserver™ 人通过其数字电力方案所做出的承诺。据该公司介绍,数字电力可通过以太网提供便捷、安全的低压电源,具有AC的远距离供电能力,与其他替代电源方案相比,它提供无与伦比的构造、性能和安全优势。所以不用说,我很感兴趣。下面由 Voltserver 产品管理总监 Luke Getto 来聊聊更多内容。Luke,谢谢你的出席,或许你可以先告诉我们为什么今天如此需要数字电力。

  

GETTO:你好!谢谢你的邀请!很高兴参加你的节目。我们先来想想数字电力存在的原因。环视家庭环境或办公室,你是如何为电脑或吸尘器等设备供电的?目光可能会停留在插座上,漂亮又方便。你有几个插座,两个或者四个。使用的是标准 NEMA 5-15 连接器,对吗?它们将提供源源不断的电源。在断路器触发之前,你可以将很多设备插入该插座。每个家庭可能都有一台烘干机、加热器或吹风机,可能会触发断路器,但在此之前,会提供大量电源,对吗?

对了,那些电源插座对于你和你的家人来说可能是致命的。如果你和我一样,家里有小孩,你可能还会配备小塑料插头套,当你试图扯掉时,可能会折断你的指甲。或者你可能还有使用起来更方便的家用设备,但价格一定更贵。可是,如果你想一下,若婴儿车伤害了婴儿,会发生什么?制造商会将其召回,解决问题并推出新的型号。当一辆汽车有一个可能会造成伤害的缺陷时,制造商会召回,对吗?如果你或你的家人将手指头插入电源插座,可能会死人,再怎么着也会受伤。可能会发生电阻性故障,烧毁房子,家里没人就谢天谢地了。为什么我们仍然认为这是正常的呢?为什么这在当今社会是可以接受的?

我在家里很能干。而且我也是一名受过专业教育的电气工程师。但我不会碰家里的电线。我很害怕被电击,也很害怕操作不当引起火灾。这就是我想法的起源。我们如何让电力更安全?如何让电力更好?在这一点上,全世界都很熟悉以太网和 AC 电源。但你已经知道了电源功率高低的这种基本起伏动态。我之前也提到过,有大量的电源通过你的插座,很危险。以太网供电会大幅提高安全性,其电压较低,供电有限。他们称之为二类接线方法。你可以将其连接起来,就像在电脑及路由器之间连接网线一样。但得到的电源有限,在以太网供电开关的输出端,最大功率只有 100W。因此得到的电源有限,而且也有距离的限制。数字电力事实上填补了这两者之间的空白:不仅供电量大,而且供电距离远,供电距离达两公里,大约 6500 英尺,电量堪比一个 AC 电源插座。

  

LOMBERG:对了。现在,在我看到的所有有关这方面的新闻稿中,安全是一个频繁出现的关键词。这一点,你已经提到过了,但或许你可以再强调一下。为什么数字电力是如此安全的解决方案?

  

GETTO:没问题。公司创始人兼首席执行官 Steve Eaves 喜欢将高压水流与雨滴相比。如果你被消防软管喷出的高压水流击中,就会受伤。这很危险。但如果你站在雨中,你会被淋湿,却不会受伤。

所以我们在电气方面做的是一种我们称之为分组能量转移的技术。为了简化,我们基本上是在 350V 左右创建一个方波,这听起来好像电压很大。我们的工作是让该方波有节奏地脉动这样它就会开始传输,它会发送一组能量,然后会关闭。在关闭期间,我们会做一次安全检查。安全检查可确定电路是否有短路、开路或者线路的其它故障,有人触碰线路或电阻故障等。如果安全检查通过,它会发送另一个脉冲。如果通过了,就会再发一个脉冲。如果失败,就会停止,不再发送脉冲。整个过程用时不足 10 毫秒。所以实际消耗到故障中的能耗非常非常低。其中一个数据包可能只有大约 1 焦耳的能量。

  

LOMBERG:非常有意思。现在,当前世界另一个重要概念是能效,每个人都听说过不止一次,特别是在我们从化石燃料转向可再生能源时。因此,你能说明一下数字电力怎么比现有同类竞争解决方案更节能吗?

  

GETTO:没问题。这么说吧,我们没有颠覆物理学。我们并没有创造出比其它任何东西更高效的神奇新电力。我们没有违反欧姆定律或类似的其它定律。但数字电力有几个更高效的途径。

首先,沿着线路传送的电压较高:电压越高,电流越小。所以根据欧姆定律,通过电阻设备(也就是导线)传输的电流越大,损耗就越大。因此当你通过增加电压来降低电流时,导线的损耗就会降低。在这里,有一点优势。

我们还启用了一项 DC 构建技术。你可能听说过这个概念,我们大多数终端设备和已供电的负载,你的笔记本电脑和电话等,都是真正的 DC 供电。这就是为什么我们有这些墙插,然后有一条连接设备的 USB 线缆。这是 AC 至 DC 适配器。每一款这类适配器的效率最高可达 90% 到 95%。所以在每一个插在墙上的设备上,你都会损耗 5%、10%、15%,甚至 20% 的能量。如果有一套 DC 供电的基础设施,你可以将 DC 电源发送至你所有的设备上,而 DC-DC 转换器比 AC-DC 转换器更高效,能将一个电压转换为另一个电压。因此取消这些转换,可在每台设备上节省几个百分点。

使用可再生能源的 DC 微电网时,节省的能源可能还会更多。太阳能面板本身有 DC 输出。所以当你在建筑物或家里的屋顶安装太阳能电池板时,它是DC,然后进入逆变器。该逆变器可将其转换成 AC 电源,然后与电网的 AC 电源结合,这样你的房子就完全是 AC 电源了。不过,把 DC 转换成 AC 的逆变器效率很低。它可能非常接近 100%,或许是 95% 左右,但你仍然会损耗几个百分点的能量。如果考虑的是一座大型商业办公大楼,百分之几的转换损耗就会非常非常大。

接下来,我们可以节能的最后一部分是原生控件。这是一个数字平台,我们在监控所有设备的连接。需要将其关闭的时候,我们就可以将其关闭。我们可以制定用电政策,比如晚上要关灯,或者我们要多做一点事——在这里调小电源,在那里调大电源。因此,为供电设备提供控制装置和智能性,只要能在晚上为其断电,就能节省能源。

  

LOMBERG:非常有意思。Luke,在节目结束之前我想知道:你觉得怎样才能让数字电力成为配电的主要方式?这是必然趋势,还是需要联邦政府或某种行业的干预?

  

GETTO:嗯,我们当然希望有一天,数字电力能为整个世界供电。告诉你吧,NEC正在讨论一些法典。将其称为 4 类故障管理电源。所以差不多今天,我们有第1 类,是 AC 电源插座,第2 类是以太网供电,而 第4 类则是下一个版本讨论的内容。从本质上讲,它基本上描绘了一种数字电力方案,其中,你可以提供比以太网供电更多的能量,以太网供电实际上是唯一有限的,因为传输的电源不会伤人。故障管理电源表明,只要能在防止伤害的时候将其关闭,就可以提供更多的电源。我们正在与这些标准机构以及行业的大量其他参与者密切合作,而且对于这一应用的实现我们非常有信心。因此,我们将看到面向故障管理电源系统的其它选项,我认为这只会向每个人开放生态系统,让这个世界的能源分配更安全、更智能。

  

LOMBERG:非常棒!我们确实希望如此。谢谢你,Luke。我代表 PSD 感谢您在百忙之中抽出宝贵的时间出席本节目。感谢大家收听!

本文最初由 Power System Design 发表。

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