新技術為氫能發展系好“安全帶”
在鄂爾多斯蒙西重載鐵路加氫科研示范站內,加氫機器人自動完成防爆小屋開門、夾取加氫槍、視覺系統識別、插入氫能機車加氫口、自動鎖緊加氫槍、拔槍、系統復位的加氫全過程,全程無需人工干預。
這是國家能源集團國華投資(氫能公司)為蒙西重載鐵路加氫科研示范站研制的耐低溫自動加氫機器人。今年4月26日,加氫機器人完成全系統調試,實現終端用氫的自動化加注,標志著全球首臺耐低溫自動加氫機器人的應用落地。6月2日,該加氫站正式投入商業運營。同時,依托中國氫能聯盟研究院研發的國內首臺氫氣品質移動檢測車檢測優勢,該加氫站完成了全生命周期的氫氣品質在線檢測。
我國氫能產業近年來發展迅速,確保安全是氫能產業實現大規模商業化的重要前提之一。氫氣無色無味,具有易燃、易爆、易擴散、易發生氫脆等特點。尤其是氫氣泄漏,是氫能應用過程中最大的安全隱患,制儲運加用任何一個環節出現問題,引發的事故都可能影響氫能發展勢頭,進而阻礙涉氫產業在民用領域的大眾接受度和發展。
國家能源集團加大氫能戰新產業培育孵化力度,國華投資(氫能公司)已在江蘇南通、河北張家口、內蒙古鄂爾多斯和寧夏寧東建設5座加氫站。為了保證加氫站安全運行,公司構建了從人防到技防的全維度安全管控體系,在每臺加氫機上均設計安裝了泄漏快速檢測、風險預測預警,每臺加氫機旁都設有人體靜電消除裝置,人員操作之前必須先消除人體靜電,降低靜電帶來的風險。同時,通過嚴把安全培訓,嚴格規程管理,嚴控氣源品質,防泄漏,防集聚,防點火,消除各環節安全隱患。
雖然燃料電池汽車以及氫儲運相關產業鏈環節均有嚴格標準及行業規范,只要提高防范意識,在操作過程中嚴格執行標準法規,氫安全風險將可防可控。但是,因人們對氫能缺乏足夠了解,對其安全性尚有疑慮,依然無法消除人們對安全的擔憂,如果人員不按規定操作怎么辦?對加氫站來說,無人化操作可將安全風險降到最低,必須依靠智能化技術才能實現。國華投資(氫能公司)研制的耐低溫自動加氫機器人就是依靠科技實現無人則安的典型案例。
耐低溫自動加氫機器人系統由五大系統構成,采用了先進的力控軟浮動技術,可實現加氫槍對準過程力矩自識別,通過搭載抗干擾的3D視覺組合相機進行實時定位,完成基于目標可移動的視覺定位,提高對停車范圍的適應性,有效杜絕人員誤操作,降低加氫站的運營成本。
同時,機器人還滿足IIC級別的氫氣防爆要求,能最大程度保證系統及人員安全性,嵌入的主動識別風險功能可在加注過程中實時監測車輛及環境,一旦發現異常會立即執行力矩異常、實時報警聯鎖等安保操作,兼具安全、穩定和效率。
此外,該公司使用的NICE-35MPa加氫機及加氫站工藝控制系統,通過監控加氣過程的速率、壓力和流量、溫度,對儲氣系統合理取氣,并控制氫氣加注速度,保證最大加氣流量同時確保車輛氣瓶溫升安全,同時配合智慧站控系統實現自動復位、故障報警等功能,對保證設備安全穩定運行、提升智能化管理水平起到積極的作用。
氫氣品質檢測是確保氫能源應用安全高效的核心環節。氫氣品質的優劣直接影響機車氫燃料電池的使用性能和壽命,高品質氫氣能顯著提高轉化效率和設備使用壽命,從而降低整體運營成本,提升產業鏈的整體經濟效益。氫氣品質移動檢測車填補了全球在氫氣品質移動、快速檢測領域的技術裝備空白。該加氫站通過氫氣品質檢測確保機車氫燃料電池的安全性,保障機車的運行壽命,為商業運行奠定基礎。