重新定義配電方式

Voltserver 產品管理總監 Luke Getto 的播客，主持人：電源系統設計 Jason Lomberg

LOMBERG：歡迎收聽 PSDcast，該節目主持人是來自電源系統設計的 Jason Lomberg。 我們很少遇到能够徹底改變配電方案的科技或概念，但這正是優秀的 Voltserver™ 人通過其數位電力方案所做出的承諾。 據該公司介紹，數位電力可通過以太網提供便捷、安全的低壓電源，具有 AC 的遠距離供電能力，與其他替代電源方案相比，它提供無與倫比的構造、效能和安全優勢。 所以不用說，我很感興趣。 下麵由 Voltserver 產品管理總監 Luke Getto 來聊聊更多內容。 Luke，謝謝你的出席，或許你可以先告訴我們為什麼今天如此需要數位電力。

GETTO：你好！ 謝謝你的邀請！ 很高興參加你的節目。 我們先來想想數位電力存在的原因。 環視家庭環境或辦公室，你是如何為電腦或吸塵器等設備供電的？ 目光可能會停留在插座上，漂亮又方便。 你有幾個插座，兩個或者四個。 使用的是標準 NEMA 5-15 連接器，對嗎？ 它們將提供源源不斷的電源。 在斷路器觸發之前，你可以將很多設備插入該插座。 每個家庭可能都有一臺烘乾機、加熱器或吹風機，可能會觸發斷路器，但在此之前，會提供大量電源，對嗎？

對了，那些電源插座對於你和你的家人來說可能是致命的。 如果你和我一樣，家裡有小孩，你可能還會配備小塑膠插頭套，當你試圖扯掉時，可能會折斷你的指甲。 或者你可能還有使用起來更方便的家用設備，但價格一定更貴。 可是，如果你想一下，若嬰兒車傷害了嬰兒，會發生什麼？ 製造商會將其召回，解决問題並推出新的型號。 當一輛汽車有一個可能會造成傷害的缺陷時，製造商會召回，對嗎？ 如果你或你的家人將手指頭插入電源插座，可能會死人，再怎麼著也會受傷。 可能會發生電阻性故障，燒毀房子，家裡沒人就謝天謝地了。 為什麼我們仍然認為這是正常的呢？ 為什麼這在當今社會是可以接受的？

我在家裡很能幹。 而且我也是一名受過專業教育的電力工程師。 但我不會碰家裡的電線。 我很害怕被電擊，也很害怕操作不當引起火灾。 這就是我想法的起源。 我們如何讓電力更安全？ 如何讓電力更好？ 在這一點上，全世界都很熟悉以太網和 AC 電源。 但你已經知道了電源功率高低的這種基本起伏動態。 我之前也提到過，有大量的電源通過你的插座，很危險。 以太網供電會大幅提高安全性，其電壓較低，供電有限。 他們稱之為二類接線方法。 你可以將其連接起來，就像在電腦及路由器之間連接網線一樣。 但得到的電源有限，在以太網供電開關的輸出端，最大功率只有 100W。 囙此得到的電源有限，而且也有距離的限制。 數位電力事實上填補了這兩者之間的空白：不僅供電量大，而且供電距離遠，供電距離達兩公里，大約 6500 英尺，電量堪比一個 AC 電源插座。

LOMBERG：對了。 現在，在我看到的所有有關這方面的新聞稿中，安全是一個頻繁出現的關鍵字。 這一點，你已經提到過了，但或許你可以再強調一下。 為什麼數位電力是如此安全的解決方案？

GETTO：沒問題。 公司創始人兼首席執行官 Steve Eaves 喜歡將高壓水流與雨滴相比。 如果你被消防軟管噴出的高壓水流擊中，就會受傷。 這很危險。 但如果你站在雨中，你會被淋濕，卻不會受傷。

所以我們在電力方面做的是一種我們稱之為分組能量轉移的科技。 為了簡化，我們基本上是在 350V 左右創建一個方波，這聽起來好像電壓很大。 我們的工作是讓該方波有節奏地脈動這樣它就會開始傳輸，它會發送一組能量，然後會關閉。 在關閉期間，我們會做一次安全檢查。 安全檢查可確定電路是否有短路、開路或者線路的其它故障，有人觸碰線路或電阻故障等。 如果安全檢查通過，它會發送另一個脈衝。 如果通過了，就會再發一個脈衝。 如果失敗，就會停止，不再發送脈衝。 整個過程用時不足 10 毫秒。 所以實際消耗到故障中的能耗非常非常低。 其中一個數据包可能只有大約 1 焦耳的能量。

LOMBERG：非常有意思。 現在，當前世界另一個重要概念是能效，每個人都聽說過不止一次，特別是在我們從化石燃料轉向可再生能源時。 因此，你能說明一下數位電力怎麼比現有同類競爭解決方案更節能嗎？

GETTO：沒問題。 這麼說吧，我們沒有顛覆物理學。 我們並沒有創造出比其它任何東西更高效的神奇新電力。 我們沒有違反歐姆定律或類似的其它定律。 但數位電力有幾個更高效的途徑。

首先，沿著線路傳送的電壓較高：電壓越高，電流越小。 所以根據歐姆定律，通過電阻設備（也就是導線）傳輸的電流越大，損耗就越大。 因此當你通過新增電壓來降低電流時，導線的損耗就會降低。 在這裡，有一點優勢。

我們還啟用了一項 DC 構建科技。 你可能聽說過這個概念，我們大多數終端設備和已供電的負載，你的筆記型電腦和電話等，都是真正的 DC 供電。 這就是為什麼我們有這些牆插，然後有一條連接設備的 USB 線纜。 這是 AC 至 DC 轉接器。 每一款這類轉接器的效率最高可達 90% 到 95%。 所以在每一個插在牆上的設備上，你都會損耗 5%、10%、15%，甚至 20% 的能量。 如果有一套 DC 供電的基礎設施，你可以將 DC 電源發送至你所有的設備上，而 DC-DC 轉換器比 AC-DC 轉換器更高效，能將一個電壓轉換為另一個電壓。 因此取消這些轉換，可在每臺設備上節省幾個百分點。

使用可再生能源的 DC 微電網時，節省的能源可能還會更多。 太陽能面板本身有 DC 輸出。 所以當你在建築物或家裡的屋頂安裝太陽能電池板時，它是 DC，然後進入逆變器。 該逆變器可將其轉換成 AC 電源，然後與電網的 AC 電源結合，這樣你的房子就完全是 AC 電源了。 不過，把 DC 轉換成 AC 的逆變器效率很低。 它可能非常接近 100%，或許是 95% 左右，但你仍然會損耗幾個百分點的能量。 如果考慮的是一座大型商業寫字樓，百分之幾的轉換損耗就會非常非常大。

接下來，我們可以節能的最後一部分是原生控制項。 這是一個數位平臺，我們在監控所有設備的連接。 需要將其關閉的時候，我們就可以將其關閉。 我們可以製定用電政策，比如晚上要關燈，或者我們要多做一點事——在這裡調小電源，在那裡調大電源。 因此，為供電設備提供控制裝置和智慧性，只要能在晚上為其斷電，就能節省能源。

LOMBERG：非常有意思。 Luke，在節目結束之前我想知道：你覺得怎樣才能讓數位電力成為配電的主要管道？ 這是必然趨勢，還是需要聯邦政府或某種行業的干預？

GETTO：嗯，我們當然希望有一天，數位電力能為整個世界供電。 告訴你吧，NEC 正在討論一些法典。 將其稱為 4 類故障管理電源。 所以差不多今天，我們有第 1 類，是 AC 電源插座，第 2 類是以太網供電，而第 4 類則是下一個版本討論的內容。 從本質上講，它基本上描繪了一種數位電力方案，其中，你可以提供比以太網供電更多的能量，以太網供電實際上是唯一有限的，因為傳輸的電源不會傷人。 故障管理電源表明，只要能在防止傷害的時候將其關閉，就可以提供更多的電源。 我們正在與這些標準機构以及行業的大量其他參與者密切合作，而且對於這一應用的實現我們非常有信心。 因此，我們將看到面向故障管理電源系統的其它選項，我認為這只會向每個人開放生態系統，讓這個世界的能源分配更安全、更智慧。

LOMBERG：非常棒！ 我們確實希望如此。 謝謝你，Luke。 我代表 PSD 感謝您在百忙之中抽出寶貴的時間出席本節目。 感謝大家收聽！