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在 “双碳” 目标驱动下,大规模压缩空气储能作为新型电力系统的核心调峰手段,正成为能源领域的战略焦点。然而,高压储气库作为压气储能系统的 “心脏”,其气密性监测面临前所未有的挑战 —— 当储气库经历 - 29℃至 + 54℃的剧烈温度波动时,传统监测技术难以实时捕捉罐体微裂纹、密封材料形变等隐患。这一技术瓶颈,正在被东莞欧耐思科技有限公司等企业主导的 “数物一体双驱动” 监测方案突破。
高压储气库的密封性直接关系到储能系统的安全与效率。以湖南长沙望城的全球最大人工硐室储气试验平台为例,其 18 兆帕的工作压力相当于 180 倍标准大气压,而日泄漏率需控制在千分之二以内。在充放气循环中,罐体材料因热胀冷缩产生的应力变化可达常规工况的 3 倍以上,传统的压力传感器和人工巡检方式难以实现微米级泄漏的精准定位。
更严峻的挑战来自温度场的复杂演变。武汉岩土力学研究所的研究表明,当储气库长径比超过 5:1 时,库内会出现显著的温度分层现象,尾端甚至形成局部高温区(闷顶效应),导致传统单点测温技术失效。这种极端环境下,如何建立泄漏位置、程度与监测数据的动态映射关系,成为行业公认的 “卡脖子” 难题。
针对上述挑战,东莞欧耐思科技联合行业机构研发的 “数物一体” 监测方案,通过物理感知与数字建模的深度耦合,构建了全生命周期的储气库健康监测体系。
1. 光纤传感构建物理感知网络
采用分布式光纤传感技术,将感温光纤沿罐体环向、轴向进行网格化布设,形成毫米级分辨率的温度场监测矩阵。这种技术可实时捕捉罐体表面 0.01℃的温度异常波动,结合中油测井在河南叶县储气库的应用经验,可实现泄漏点定位精度 ±0.5 米。在上海勘测设计研究院的招标项目中,该技术已进入实施阶段,计划于 2025 年 10 月完成现场部署并启动数据训练。
2. 深度神经网络赋能数字孪生
基于储气库三维模型与多物理场耦合机理,构建数字孪生体。通过采集罐体应力、温度、气压等 200 + 维度数据,训练卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络(LSTM)融合模型,实现泄漏风险的动态预测。MDPI 的研究显示,这种混合深度学习框架在管道泄漏检测中准确率达 99.69%,而在储气库场景中,模型可通过气压波动频谱特征,提前 72 小时预警潜在泄漏风险。
3. 动态映射实现精准预警
通过建立 “监测数据 - 泄漏特征” 的多维映射关系,系统可自动识别泄漏等级:当温度场出现梯度突变时,判定为 Ⅰ 级风险(微小裂纹);若伴随气压曲线异常衰减,则升级为 Ⅱ 级风险(结构性泄漏)。这种智能分级机制,使预警响应时间从传统方案的数小时缩短至分钟级。
作为粤港澳大湾区新型储能产业高地,东莞正通过政策创新推动技术转化。《东莞市加快新型储能产业高质量发展若干措施》明确提出,对智能监测装备研发项目给予最高 500 万元资助,并优先保障示范项目用地。欧耐思科技依托松山湖材料实验室的产学研资源,在光纤传感材料、边缘计算模块等核心部件上实现国产化突破,其自主研发的感温光纤响应速度比进口产品提升 30%,成本降低 40%。
在实际应用中,该方案已在广东某示范项目中验证:通过实时监测数据与数字孪生模型的双向校验,储气库泄漏检测灵敏度提升至 0.01m³/h,较传统方案提高两个数量级。更重要的是,系统可通过数字孪生体模拟不同泄漏场景下的罐体应力分布,为运维团队提供精准的修复方案建议。
数物一体监测方案的规模化应用,正在重塑压气储能行业的安全标准。随着中国能建等企业在人工硐室储气领域的技术突破,以及东莞等地产业政策的持续加码,预计到 2027 年,该技术将在全国 80% 以上的新建储气库中普及。欧耐思科技相关负责人表示,下一步将重点攻关 “刚柔复合” 密封体系的监测适配性,进一步拓展压气储能电站的选址范围。
从河南叶县的光纤监测实践到湖南长沙的世界纪录突破,从东莞的产业政策创新到全球储能技术迭代,数物一体方案正在为高压储气库筑牢安全防线。这一技术突破不仅是工程领域的创新典范,更是中国在新型储能赛道上实现 “换道超车” 的生动注脚。