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技術(shù)，以提供可靠、經(jīng)濟高效的海洋能源發(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)，幫助擴展海洋經(jīng)濟。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。

采集千瓦級海洋能源

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)濟高效的實用解決方案，然后對電源進行調(diào)節(jié)并將其轉(zhuǎn)化為可用于多種移動及靜態(tài)負載的可用能源，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)換拓撲還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。”

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C-Power 自主无人海上电力系统有望通过高效能源传输及远程高带宽通信技术，开启新的海上应用的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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