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一、项目背景
新疆某“风电-光伏-储氢”一体化电站是西北新能源示范项目,配套3台800m³高压储氢罐(工作压力35MPa),承担将不稳定风电、光伏电力转化为氢能储存的任务,日均储氢量达4.2吨,为周边工业园区氢能锅炉及氢能物流车提供能源补给。
该电站储氢罐面临独特环境与安全挑战:一是新疆昼夜温差超25℃(白天最高40℃、夜间最低-5℃),反复温度变化易导致储氢罐焊缝应力疲劳、阀门密封件老化,增加泄漏风险;二是电站地处半沙漠区域,春秋季强沙尘天气频繁,沙尘易侵入监测设备接口,影响传统传感器灵敏度;三是储氢罐区域占地广(约2000㎡),传统人工巡检(每日2次,单次需2.5小时)存在监测滞后问题,此前曾因夜间低温导致阀门密封性能下降,出现微量泄漏,次日巡检才发现,存在安全隐患。为解决上述痛点,电站引入德克西尔定制化氢气泄漏监测方案。
二、解决方案
针对新疆昼夜温差大、多沙尘及储氢罐高压特性,德克西尔构建“耐温防尘+高压适配+智能联动”的全方位监测体系,确保储氢罐全生命周期安全。
德克西尔高压耐温型氢气传感器(型号:MDR-3000H):专为储氢场景设计,耐受-40℃~+80℃宽温域,检测范围0~40000ppm,最小检测浓度50ppm,探头采用防尘防水涂层(IP67防护等级),有效抵御沙尘侵袭。
2.系统架构与实施
感知层:3台储氢罐的顶部安全阀、底部进出料阀、压力变送器接口处各安装2台MDR-3000H传感器(共18台),重点监测设备密封薄弱点;在储氢罐周边60米范围内,按“菱形布局”安装6台区域监测传感器,覆盖氢气扩散路径;每台传感器配套恒温加热模块,夜间温度低于0℃时自动启动,防止低温影响检测精度。
传输层:采用“无线+有线”双链路传输,主链路通过LoRaWAN无线网关将数据实时上传至电站中控室(延迟≤0.8秒),备用链路通过工业以太网连接,当无线信号受沙尘天气影响时,自动切换至有线传输,保障数据连续性。
平台层:部署德克西尔氢能安全监测云平台,支持氢气浓度、罐内压力、环境温度数据联动分析,可根据温度变化趋势预判密封件老化风险,提前推送维护建议。
报警机制:一级预警(80ppm):云平台推送提醒,现场黄色声光报警;二级报警(300ppm):启动罐区防爆排风扇;三级报警(800ppm):关闭对应储氢罐进出料阀;四级报警(2000ppm):切断储氢罐总电源;五级紧急报警(40000ppm):触发电站消防喷淋系统,同步向属地应急管理部门发送预警信息。
三、技术亮点
极端环境适配性:传感器IP67防护等级可有效阻挡沙尘侵入,恒温加热模块在-5℃夜间环境下保持探头稳定工作,解决新疆昼夜温差与沙尘导致的设备失效问题,设备运行稳定性达99.8%。
智能运维管理:云平台自动生成温度-浓度关联分析报告,如2024年7月监测到2号储氢罐阀门处传感器数据随昼夜温度波动异常,提前预警密封件老化,运维团队及时更换,避免泄漏事故。
四、实施效果
系统自2023年5月投用以来,成效显著:
安全防护升级:实现24小时全自动监测,泄漏响应时间≤0.8秒,投用7个月内精准预警5起微量泄漏(浓度50~280ppm),均在氢气扩散前处置完毕,储氢罐安全事故发生率为0。
运维效率提升:人工巡检频率从每日2次降至每两周1次,巡检人员成本减少90%;传感器恒温与防尘设计减少设备维护频次,年均维护成本降低65%。
环境适应稳定:在2023年6月强沙尘天气(能见度不足500米)及8月极端高温(40℃)、10月夜间低温(-5℃)环境下,系统无一次停机,储氢罐氢气储存效率稳定在97%以上,保障“风光储氢”产业链连续运行。
五、项目意义
1.对电站:为“风电-光伏-储氢”一体化项目筑牢安全屏障,确保每日4.2吨氢能稳定供应,助力电站年减排二氧化碳超6万吨,推动新能源消纳与绿色转型。
2.对行业:针对新疆等西北高温差、多沙尘地区储氢设施,提供可复制的高压储氢罐监测方案,填补西北极端气候下储氢安全监测技术空白。
3.对企业:德克西尔通过该项目验证MDR-3000H传感器在高压、高温差场景的可靠性,进一步完善西北新能源市场解决方案,为服务“一带一路”沿线氢能项目积累经验。
结语
德克西尔氢气监测系统在新疆某储氢罐的成功应用,为西北极端气候下储氢设施安全运行提供新标杆。未来,德克西尔将持续优化抗温差、防沙尘的监测技术,助力更多西北新能源电站实现“安全储氢、高效用氢”,推动我国氢能产业高质量发展。
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