開發(fā)利用海浪能是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域，海洋工程師正在改進(jìn)技術(shù)，以提供可靠、經(jīng)濟(jì)高效的海洋能源發(fā)與存儲，并實現(xiàn)全新的海上數(shù)據(jù)與通信服務(wù)。
哥倫比亞電力技術(shù)公司(C-Power)位于俄勒岡州科瓦利斯市，是波浪能系統(tǒng)的全球領(lǐng)先企業(yè)，通過為海上設(shè)備提供低可靠、經(jīng)濟(jì)高效的發(fā)電與存儲解決方案以及數(shù)據(jù)及通信服務(wù)，幫助擴(kuò)展海洋經(jīng)濟(jì)。C-Power自主海上無人電力系統(tǒng)(AOPS)可捕獲機械動能并將其轉(zhuǎn)化為可用的電力，用于廣泛的海洋應(yīng)用，如海洋油氣勘探與生產(chǎn)、海洋碳封存、海洋研究、水產(chǎn)養(yǎng)殖與國土防御等。
C-Power成立于2005年，隨著其在新興海洋能源采集領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，其核心業(yè)務(wù)已獲得長足發(fā)展。當(dāng)其他公司追求大型兆瓦級系統(tǒng)時，C-Power公司專注于為海上數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)提供遠(yuǎn)程千瓦級電力，最初是通過參與DARPA的一個名為“波浪能源浮標(biāo)系統(tǒng)”(WEBS)的項目實現(xiàn)的。
C-Power通過WEBS項目，發(fā)現(xiàn)了一個早期商機，即為水下機器人、海洋水下操作設(shè)備以及用于收集環(huán)境數(shù)據(jù)的公海傳感器進(jìn)行就地發(fā)電。在此之前，這些應(yīng)用需要使用昂貴、笨重的非充電機載電池供電，或從船舶或柴油發(fā)電機通過水下電線供電。隨著AOPS的發(fā)展，C-Power可提供了一種自主、環(huán)保、同時可用作通信管道的海上電源，開啟了一扇無法想像的全新應(yīng)用之門。
SeaRAY提高電源效率，增強數(shù)據(jù)通信
名為SeaRAY的最新AOPS平臺是C-Power近期工作重點的關(guān)鍵，所帶來的電源系統(tǒng)能夠利用海浪發(fā)電10W到1MW。為了在低級別的功率譜實現(xiàn)目標(biāo)，C-Power使用Vicor公司的電源轉(zhuǎn)換技術(shù)，設(shè)計了具有高功率重量比的SeaRAY AOPS。小型化的設(shè)計增強了機動性和商業(yè)可行性，使SeaRAY更容易交付和安裝，從而可節(jié)省數(shù)萬美元的日常運營成本。
C-Power公司高級研發(fā)電氣工程師Joe Prudell表示：“我們真的需要寬范圍的DC-DC電源轉(zhuǎn)換器，這種電源在我們將脈沖海浪能轉(zhuǎn)換為半穩(wěn)定DC電源時，可以對其進(jìn)行控制和穩(wěn)壓。這項工作極具挑戰(zhàn)性。使用Vicor電源模塊能在不同功率下執(zhí)行這項工作，這的確是一大優(yōu)勢。”
此外，SeaRAY設(shè)計還可實現(xiàn)自主遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，將海洋發(fā)生的事件實時傳輸至云端。以前，海洋數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集的廣度和頻率上都有限制。使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星通信在云端和SeaRAY之間實時傳輸數(shù)據(jù)，可以更頻繁地采集并提供更多、更豐富的數(shù)據(jù)。
從不斷變化的電能來源中采集能量
C-Power的主要電源設(shè)計挑戰(zhàn)是協(xié)調(diào)整合復(fù)雜的海浪能與SeaRAY苛刻的電源轉(zhuǎn)換需求。這包括超寬的30:1輸入范圍，它反映了海浪不可預(yù)測的特性。Vicor電源系統(tǒng)設(shè)計團(tuán)隊提供了一個能夠高效轉(zhuǎn)換電源并為儲能設(shè)備充電的系統(tǒng)。此外，該單元還可接受來自C-Power系統(tǒng)的外部控制信號，以實時匹配精確的電源轉(zhuǎn)換需求。
C-Power首席執(zhí)行官Reenst Lesemann指出：“能夠?qū)⒎浅＜值碾娫磁渲棉D(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)高效的實用解決方案，然后對電源進(jìn)行調(diào)節(jié)并將其轉(zhuǎn)化為可用于多種移動及靜態(tài)負(fù)載的可用能源，的確是一種領(lǐng)先技術(shù)。這是其他公司無法做到的。”
SeaRAY的可擴(kuò)展電源設(shè)計使用Vicor BCM®固定比率母線轉(zhuǎn)換器和PRM™穩(wěn)壓器模塊，及復(fù)雜的多級分立式轉(zhuǎn)換器，可高效轉(zhuǎn)換洶涌、不可預(yù)測的波浪動能并提供可受控制的電源。這幫助C-Power將SeaRAY設(shè)計的轉(zhuǎn)換效率從50%左右提高到了85%至94%之間。
Vicor穩(wěn)定寬輸入DC-DC轉(zhuǎn)換器的使用為C-Power提供了急需的控制，因為SeaRAY不僅可將脈沖海浪電源轉(zhuǎn)換為各準(zhǔn)位的穩(wěn)定的DC母線電源，同時還可在不同的功率下產(chǎn)生恒流。此外，Vicor模塊中使用的電源轉(zhuǎn)換拓?fù)溥�有助于最大限度降低SeaRAY上的電磁干擾和噪聲，以免影響傳感器測量精度。
Lesemann表示：“有很多公司都在嘗試捕獲并轉(zhuǎn)換波浪動能，但能在緊湊的小型封裝中實現(xiàn)并從運營和物流的角度滿足客戶需求又是另一回事。這就是我們在Vicor的幫助下，能夠比其它公司做得更好的地方。”
哥倫比亞電力技術(shù)公司(C-Power)位于俄勒岡州科瓦利斯市，是波浪能系統(tǒng)的全球領(lǐng)先企業(yè)，通過為海上設(shè)備提供低可靠、經(jīng)濟(jì)高效的發(fā)電與存儲解決方案以及數(shù)據(jù)及通信服務(wù)，幫助擴(kuò)展海洋經(jīng)濟(jì)。C-Power自主海上無人電力系統(tǒng)(AOPS)可捕獲機械動能并將其轉(zhuǎn)化為可用的電力，用于廣泛的海洋應(yīng)用，如海洋油氣勘探與生產(chǎn)、海洋碳封存、海洋研究、水產(chǎn)養(yǎng)殖與國土防御等。
C-Power成立于2005年，隨著其在新興海洋能源采集領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，其核心業(yè)務(wù)已獲得長足發(fā)展。當(dāng)其他公司追求大型兆瓦級系統(tǒng)時，C-Power公司專注于為海上數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)提供遠(yuǎn)程千瓦級電力，最初是通過參與DARPA的一個名為“波浪能源浮標(biāo)系統(tǒng)”(WEBS)的項目實現(xiàn)的。
C-Power通過WEBS項目，發(fā)現(xiàn)了一個早期商機，即為水下機器人、海洋水下操作設(shè)備以及用于收集環(huán)境數(shù)據(jù)的公海傳感器進(jìn)行就地發(fā)電。在此之前，這些應(yīng)用需要使用昂貴、笨重的非充電機載電池供電，或從船舶或柴油發(fā)電機通過水下電線供電。隨著AOPS的發(fā)展，C-Power可提供了一種自主、環(huán)保、同時可用作通信管道的海上電源，開啟了一扇無法想像的全新應(yīng)用之門。
SeaRAY提高電源效率，增強數(shù)據(jù)通信
名為SeaRAY的最新AOPS平臺是C-Power近期工作重點的關(guān)鍵，所帶來的電源系統(tǒng)能夠利用海浪發(fā)電10W到1MW。為了在低級別的功率譜實現(xiàn)目標(biāo)，C-Power使用Vicor公司的電源轉(zhuǎn)換技術(shù)，設(shè)計了具有高功率重量比的SeaRAY AOPS。小型化的設(shè)計增強了機動性和商業(yè)可行性，使SeaRAY更容易交付和安裝，從而可節(jié)省數(shù)萬美元的日常運營成本。
C-Power公司高級研發(fā)電氣工程師Joe Prudell表示：“我們真的需要寬范圍的DC-DC電源轉(zhuǎn)換器，這種電源在我們將脈沖海浪能轉(zhuǎn)換為半穩(wěn)定DC電源時，可以對其進(jìn)行控制和穩(wěn)壓。這項工作極具挑戰(zhàn)性。使用Vicor電源模塊能在不同功率下執(zhí)行這項工作，這的確是一大優(yōu)勢。”
圖2：SeaRAY的設(shè)計可將信息從海洋直接發(fā)送到云端，實現(xiàn)遠(yuǎn)程、自主數(shù)據(jù)通信。
使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星通信在云端和SeaRAY AOPS之間實時傳輸數(shù)據(jù)，可以更頻繁地采集并提供更多、更豐富的數(shù)據(jù)。
此外，SeaRAY設(shè)計還可實現(xiàn)自主遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，將海洋發(fā)生的事件實時傳輸至云端。以前，海洋數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集的廣度和頻率上都有限制。使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星通信在云端和SeaRAY之間實時傳輸數(shù)據(jù)，可以更頻繁地采集并提供更多、更豐富的數(shù)據(jù)。
從不斷變化的電能來源中采集能量
C-Power的主要電源設(shè)計挑戰(zhàn)是協(xié)調(diào)整合復(fù)雜的海浪能與SeaRAY苛刻的電源轉(zhuǎn)換需求。這包括超寬的30:1輸入范圍，它反映了海浪不可預(yù)測的特性。Vicor電源系統(tǒng)設(shè)計團(tuán)隊提供了一個能夠高效轉(zhuǎn)換電源并為儲能設(shè)備充電的系統(tǒng)。此外，該單元還可接受來自C-Power系統(tǒng)的外部控制信號，以實時匹配精確的電源轉(zhuǎn)換需求。
C-Power首席執(zhí)行官Reenst Lesemann指出：“能夠?qū)⒎浅＜值碾娫磁渲棉D(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)高效的實用解決方案，然后對電源進(jìn)行調(diào)節(jié)并將其轉(zhuǎn)化為可用于多種移動及靜態(tài)負(fù)載的可用能源，的確是一種領(lǐng)先技術(shù)。這是其他公司無法做到的。”
SeaRAY的可擴(kuò)展電源設(shè)計使用Vicor BCM®固定比率母線轉(zhuǎn)換器和PRM™穩(wěn)壓器模塊，及復(fù)雜的多級分立式轉(zhuǎn)換器，可高效轉(zhuǎn)換洶涌、不可預(yù)測的波浪動能并提供可受控制的電源。這幫助C-Power將SeaRAY設(shè)計的轉(zhuǎn)換效率從50%左右提高到了85%至94%之間。
圖3 SeaRAY使用Vicor BCM®固定比率轉(zhuǎn)換器和PRM™穩(wěn)壓器模塊，
及複雜的多級分立式轉(zhuǎn)換器，可高效轉(zhuǎn)換洶湧、不可預(yù)測的波浪動能並提供可受控制的平穩(wěn)電源。
這幫助C-Power將SeaRAY設(shè)計的轉(zhuǎn)換效率從50%左右提高到超過90%.
Vicor穩(wěn)定寬輸入DC-DC轉(zhuǎn)換器的使用為C-Power提供了急需的控制，因為SeaRAY不僅可將脈沖海浪電源轉(zhuǎn)換為各準(zhǔn)位的穩(wěn)定的DC母線電源，同時還可在不同的功率下產(chǎn)生恒流。此外，Vicor模塊中使用的電源轉(zhuǎn)換拓?fù)溥�有助于最大限度降低SeaRAY上的電磁干擾和噪聲，以免影響傳感器測量精度。
Lesemann表示：“有很多公司都在嘗試捕獲并轉(zhuǎn)換波浪動能，但能在緊湊的小型封裝中實現(xiàn)并從運營和物流的角度滿足客戶需求又是另一回事。這就是我們在Vicor的幫助下，能夠比其它公司做得更好的地方。”
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本文鏈接：Vicor助力海浪能采集實現(xiàn)重大工程突
http:www.wnxrsj.cn/news/2021-7/2021727104155.html
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