为浪潮集能实现重大工程突破
- 李佳玲／台北
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开发利用浪潮能是一个快速发展的领域，海洋工程师正在改进技术，以提供可靠、经济高效的海上能源开发与储存 ，并实现全新的海上数据与通讯服务。
哥伦比亚电力技术公司(C-Power)位于俄勒冈州科瓦利斯市，是波浪能源系统的全球领先企业，透过为海上设备提供可靠、经济高效的发电与储存解决方案以及数据及通讯服务，帮助扩展海洋经济。
C-Power自主海上无人电力系统(AOPS)可攫取机械动能并将其转化为可用的电力，用于广泛的海洋应用，如海洋油气探勘与生产、海洋碳封存、海洋研究、水产养殖与国土防御等。
采集千瓦级海洋能源
C-Power成立于2005年，随着其在新兴海洋能源采集领域的专业技术的不断发展，其核心业务已获得长足发展(图1)。当其他公司追求大型万亿瓦级系统时，C-Power公司专注于为海上数据通讯网络提供线上千瓦级电力，最初是透过参与DARPA的一个名为「波浪能源浮标系统」(WEBS)的专案实现的。
C-Power透过WEBS专案，发现了一个早期商机，即为水下机器人、海洋水下操作设备以及用于收集环境数据的公海传感器进行就地发电。在此之前，这些应用需要使用昂贵、笨重的非充电机载电池供电，或从船舶或柴油发电机透过水下电线供电。随着AOPS的发展，C-Power提供了一种自主、环保、同时可用作通讯管道的海上电源，开启了一扇无法想像的全新应用之门。
SeaRAY提高电源效率 增强数据通讯
名为SeaRAY的最新AOPS平台是C-Power近期工作重点的关键，所带来的电源系统能够利用波浪发电10W到1MW。为了能在较低功率级别频谱实现目标，C-Power使用 Vicor公司的电源转换技术，设计了具有高功率重量比的SeaRAY AOPS。
小型化的设计增强了机动性和商业可行性，使SeaRAY更容易交付和安装，从而可节省数万美元的日常营运成本。
C-Power公司高级研发电气工程师Joe Prudell表示，「我们真的需要宽范围的DC-DC电源转换器，这种电源在我们将脉冲波浪能转换为半稳定DC电源时，可以对其进行控制和稳压。这项工作极具挑战性。使用Vicor电源模块能在不同功率下执行这项工作，这的确是一大优势。」
此外，SeaRAY设计还可实现自主线上数据通讯，将海洋发生的事件实时传输至云端。以前，海洋数据取得系统在数据取得的广度和频率上都有限制。使用蜂巢式网络和卫星通讯在云端与SeaRAY之间实时传输数据，可以更频繁地采集并提供更多、更丰富的数据(图2)。
段标：从不断变化的电能来源中采集能量
C-Power的主要电源设计挑战是协调整合复杂的波浪能源与SeaRAY严苛的电源转换需求。这包括超宽的30:1输入范围，它反映了波浪不可预测的特性。Vicor电源系统设计团队提供了一个能够高效转换电源并为储能设备充电的系统。此外，该单元还可接受来自C-Power系统的外部控制信号，以实时匹配精确的电源转换需求。
C-PowerCEOReenst Lesemann指出，「能够将非常棘手的电源配置转化为经济高效的实用解决方案，然后对电源进行调整并将其转化为可用于多种移动及静态负载的可用能源，的确是一种领先技术。这是其他公司无法做到的。」
SeaRAY的可扩展电源设计使用Vicor BCM固定比率转换器和PRM稳压器模块，及复杂的多级分立式转换器，可高效转换汹涌、不可预测的波浪动能并提供可受控制的平稳电源。这帮助C-Power将SeaRAY设计的转换效率从50%左右提高到了85%至94%之间。
Vicor稳定宽输入DC-DC转换器的使用为C-Power提供了亟需的控制，因为SeaRAY不仅可将脉冲波浪电源转换为各准位的 稳定DC电源，同时还可在不同的功率下产生恒定电流。此外，Vicor模块中使用的电源转换拓扑还有助于最大限度降低SeaRAY上的电磁干扰和杂讯，以免影响传感器测量准确度。
Lesemann表示，「有很多公司都在尝试攫获并转换波浪动能，但能在紧凑的小型封装中实现并在运行和物流传送的角度上满足客户需求又是另一回事。这就是我们在 Vicor的帮助下，能够比其他公司做得更好的地方。」
