自主式海上电力系统 (AOPS) 捕获波浪的机械能,并将其转化为可用于海洋中各种应用的可用电力,例如海上石油和天然气勘探与生产、海上二氧化碳提取、海洋学研究、水产养殖和国防。.
海洋能源捕获量级可达千瓦级
C-Power 专注于蓬勃发展的海洋能源收集领域(图 1)。其他公司开发大型兆瓦级系统,而 C-Power 则专注于用于海上数据通信网络的远程千瓦级系统,最初是通过一个名为 WEBS(波浪能浮标系统)的 DARPA 项目。.
WEBS项目使C-Power公司发现了一个新兴机遇,即为部署在公海用于收集环境数据的水下航行器、潜水设备和传感器提供本地化电力。此前,这些应用所需的电力要么是通过安装在船上的昂贵、笨重且不可充电的电池,要么是通过水下电缆从船舶或柴油发电机供电。AOPS的开发使C-Power公司得以开辟全新的应用领域,打造出一种自主、环保的海洋电源,该电源还可以作为通信通道。.
名为SeaRAY的新型AOPS平台是C-Power短期战略的核心,该战略专注于生产功率在10瓦至1兆瓦之间的波浪能系统。为了在较低功率水平下实现目标,C-Power采用Vicor公司的功率转换技术,设计出具有高功率重量比的SeaRAY AOPS平台。其小巧的尺寸提高了移动性和商业可行性,便于SeaRAY的交付和安装,并节省了数万美元的运营成本。.
SeaRAY 的设计还支持远程自主通信,可将来自海洋的实时数据传输到云端。此前,海洋系统在数据采集的数量和频率方面都受到限制。利用蜂窝网络和卫星通信在云端和 SeaRAY 之间传输实时数据,可以更频繁地采集和传输更多数据(图 2)。.
从连续变化的能源中捕获能量
C-Power面临的最大设计挑战是如何将波浪能的复杂特性与SeaRAY严苛的电力转换要求相协调。这些要求包括高达30:1的输入功率范围,以应对波浪的不可预测性。Vicor Power Systems的设计团队交付了一套能够高效转换电力并为储能设备充电的系统。该方案还能接收来自C-Power的外部控制信号,从而精确满足实时转换需求。.
图 3. SeaRAY 使用 Vicor BCM® 固定比率母线转换器和 PRM™ 调节器模块以及离散多相转换器来转换波浪能并提供可控功率。.
SeaRAY 将波浪能脉冲转换为可变直流母线,同时在不同功率水平下产生恒定电流。模块中使用的功率转换拓扑结构有助于最大限度地减少 SeaRAY 产生的电磁干扰和噪声,否则这些干扰和噪声可能会影响传感器的测量精度。.
