重新定義配電方式

對話 Voltserver 產品管理總監 Luke Getto，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技術或概念，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。 因此得到的電源有限，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技術。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。其中一個資料包可能只有大約 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 構建技術。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！