在高緯度寒區(qū)或低溫儲(chǔ)能場景中，新能源儲(chǔ)能電解液需在-20℃至-40℃的低溫環(huán)境下進(jìn)行輸送與存儲(chǔ)，以保障儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。低溫環(huán)境會(huì)導(dǎo)致電解液粘度增大、介電常數(shù)變化，同時(shí)輸送管路與儲(chǔ)罐需配套保溫層，傳統(tǒng)液位傳感器易受低溫凍損、保溫層干擾及粘度影響，導(dǎo)致監(jiān)測精度下降或失效。電容式液位傳感器憑借耐低溫設(shè)計(jì)、非接觸測量、抗粘度干擾等優(yōu)勢，成為電解液低溫輸送與保溫系統(tǒng)的核心安全監(jiān)測組件。本文將從低溫儲(chǔ)罐液位監(jiān)測、輸送管路防堵預(yù)警、保溫層失效聯(lián)動(dòng)監(jiān)測等場景展開解析。

一、低溫電解液儲(chǔ)罐的液位精準(zhǔn)監(jiān)測：抵御極端低溫影響

低溫電解液儲(chǔ)罐是低溫儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心存儲(chǔ)設(shè)備，儲(chǔ)罐內(nèi)電解液液位的穩(wěn)定監(jiān)測直接關(guān)系到后續(xù)輸送的連續(xù)性與安全性。低溫環(huán)境下，傳感器的元器件易出現(xiàn)性能漂移，且儲(chǔ)罐外壁可能結(jié)霜，影響測量精度。電容式液位傳感器通過耐低溫設(shè)計(jì)與防結(jié)霜處理，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)測。

在某寒區(qū)200MWh鈉離子儲(chǔ)能電站的低溫電解液儲(chǔ)罐（工作溫度-30℃）外壁，安裝了耐低溫電容式液位傳感器，采用寬溫型陶瓷電容芯體與PPS耐寒外殼，工作溫度范圍擴(kuò)展至-50℃-85℃。傳感器通過導(dǎo)熱膠緊密貼合儲(chǔ)罐外壁，同時(shí)配備電加熱防霜模塊，可將傳感器探頭區(qū)域溫度維持在0℃以上，防止結(jié)霜影響檢測。該傳感器測量范圍0-4m，精度達(dá)±0.6%FS，在-30℃低溫環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行3個(gè)月，液位測量誤差始終控制在±1%以內(nèi)，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器±3%FS的誤差范圍。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)電解液因低溫體積收縮導(dǎo)致液位下降時(shí)，傳感器實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)至控制系統(tǒng)，觸發(fā)補(bǔ)液裝置補(bǔ)充電解液，確保儲(chǔ)罐液位維持在安全區(qū)間（20%-80%容積）。此外，傳感器還能監(jiān)測儲(chǔ)罐的熱脹冷縮變形，當(dāng)液位無變化但電容值出現(xiàn)周期性波動(dòng)時(shí)，判斷為儲(chǔ)罐因溫度變化發(fā)生形變，及時(shí)發(fā)出結(jié)構(gòu)安全預(yù)警。

二、低溫輸送管路的液位-壓力聯(lián)動(dòng)監(jiān)測：防范管路堵塞

低溫電解液粘度隨溫度降低顯著增大（如-30℃時(shí)粘度較常溫增大3-5倍），易在輸送管路內(nèi)形成沉積或凍堵，導(dǎo)致管路壓力驟增，引發(fā)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。電容式液位傳感器與壓力傳感器聯(lián)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)管路堵塞的早期預(yù)警與處置。

在電解液低溫輸送管路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（如彎頭、閥門、泵體進(jìn)出口），間隔安裝電容式液位傳感器與壓力傳感器。傳感器采用小型化設(shè)計(jì)，可嵌入保溫層內(nèi)部，不影響管路保溫效果。當(dāng)管路內(nèi)出現(xiàn)輕微堵塞時(shí)，堵塞處上游液位因流通受阻上升，傳感器捕捉到液位變化后，系統(tǒng)結(jié)合壓力數(shù)據(jù)判斷堵塞程度：若壓力增幅小于10%，提升輸送泵轉(zhuǎn)速以增大流量沖刷堵塞物；若壓力增幅超過20%，立即停止泵體運(yùn)行，開啟管路伴熱裝置（如電伴熱）融化堵塞物。某儲(chǔ)能系統(tǒng)采用該聯(lián)動(dòng)監(jiān)測方案后，管路堵塞故障發(fā)生率降低了75%，單次堵塞處置時(shí)間從原來的4小時(shí)縮短至1小時(shí)，大幅提升了輸送系統(tǒng)的可靠性。針對(duì)不同類型的電解液（如有機(jī)電解液、 aqueous 電解液），傳感器可通過軟件調(diào)整介電常數(shù)補(bǔ)償參數(shù)，確保在不同粘度下的測量精度。

三、保溫層失效的液位-溫度聯(lián)動(dòng)預(yù)警：避免電解液凍損

電解液低溫輸送與存儲(chǔ)系統(tǒng)的保溫層若出現(xiàn)破損，會(huì)導(dǎo)致局部溫度升高，電解液粘度下降、體積膨脹，同時(shí)可能引發(fā)管路內(nèi)電解液解凍后再凍結(jié)，造成凍裂。電容式液位傳感器與溫度傳感器聯(lián)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)保溫層失效的及時(shí)預(yù)警。

在儲(chǔ)罐與輸送管路的保溫層外，間隔安裝電容式液位傳感器與貼片式溫度傳感器。當(dāng)保溫層破損導(dǎo)致局部溫度升高時(shí)，該區(qū)域電解液體積膨脹，液位傳感器檢測到液位異常上升；同時(shí)溫度傳感器反饋溫度升高信號(hào)，系統(tǒng)根據(jù)兩者數(shù)據(jù)重合度判斷保溫層失效位置。例如，當(dāng)某段管路保溫層破損，溫度從-30℃升至-10℃，對(duì)應(yīng)區(qū)域液位上升0.1m，系統(tǒng)立即鎖定失效路段，發(fā)出聲光報(bào)警，并啟動(dòng)備用保溫措施（如覆蓋臨時(shí)保溫棉）。某寒區(qū)儲(chǔ)能電站采用該預(yù)警方案后，成功在一次保溫層被風(fēng)雪破壞時(shí)，提前1小時(shí)定位失效區(qū)域，避免了電解液因溫度波動(dòng)導(dǎo)致的性能下降，減少經(jīng)濟(jì)損失約8萬元。此外，通過長期監(jiān)測液位與溫度的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，還能評(píng)估保溫層的整體老化程度，為保溫層的定期更換提供依據(jù)。

四、低溫電解液分注的液位精準(zhǔn)控制：提升系統(tǒng)充放電一致性

在低溫儲(chǔ)能系統(tǒng)的電堆分注環(huán)節(jié)，需將電解液均勻分配至各個(gè)單電池，分注量的精度直接影響電堆的充放電一致性。低溫下電解液粘度大，傳統(tǒng)分注方式易出現(xiàn)分注不均問題，電容式液位傳感器可實(shí)現(xiàn)分注過程的精準(zhǔn)控制。

在電堆分注模塊的每個(gè)分注口處，安裝微型電容式液位傳感器，測量范圍0-100mm，精度達(dá)±0.3%FS。分注過程中，傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測每個(gè)單電池的電解液液位，當(dāng)液位達(dá)到預(yù)設(shè)高度時(shí)，立即關(guān)閉對(duì)應(yīng)分注閥，響應(yīng)時(shí)間≤20ms。相較于傳統(tǒng)流量分注法，該方式避免了電解液粘度對(duì)流量的影響，分注精度提升至±0.5%，電堆各單電池的電壓偏差控制在±5mV以內(nèi)，充放電效率較傳統(tǒng)分注方式提升了4%-6%。針對(duì)低溫下分注口可能出現(xiàn)的結(jié)冰現(xiàn)象，傳感器集成了低溫解凍功能，當(dāng)檢測到分注口溫度低于-25℃時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)微型加熱片融化冰層，確保分注過程順利進(jìn)行。

五、結(jié)語

電解液低溫輸送與保溫系統(tǒng)是寒區(qū)及低溫儲(chǔ)能場景的重要組成部分，其安全穩(wěn)定運(yùn)行離不開精準(zhǔn)可靠的液位監(jiān)測。電容式液位傳感器通過耐低溫設(shè)計(jì)、多參數(shù)聯(lián)動(dòng)監(jiān)測等技術(shù)創(chuàng)新，有效解決了低溫環(huán)境下電解液監(jiān)測的凍損、堵塞、保溫失效等難題，為低溫儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模化應(yīng)用提供了有力保障。隨著新能源儲(chǔ)能向高緯度、極端環(huán)境拓展，電容式液位傳感器將進(jìn)一步優(yōu)化耐低溫性能與智能化水平，與低溫儲(chǔ)能技術(shù)深度融合，推動(dòng)新能源在更廣闊區(qū)域的高效利用。

深圳市星科創(chuàng)科技有限公司作為傳感技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)之一，始終聚焦新能源行業(yè)的特殊應(yīng)用需求，在電解液低溫監(jiān)測領(lǐng)域擁有豐富的技術(shù)積累與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。公司針對(duì)低溫儲(chǔ)能電解液的特性，研發(fā)的耐低溫電容式液位傳感器系列產(chǎn)品，采用先進(jìn)的寬溫元器件與防結(jié)霜設(shè)計(jì)，可在-50℃至85℃的極端溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，同時(shí)具備抗粘度干擾、高精度動(dòng)態(tài)監(jiān)測等優(yōu)勢，完美適配低溫輸送與保溫系統(tǒng)的監(jiān)測需求。

星科創(chuàng)科技堅(jiān)持以客戶為中心，為新能源儲(chǔ)能企業(yè)提供從產(chǎn)品選型、方案設(shè)計(jì)到現(xiàn)場調(diào)試的全流程服務(wù)。公司建立了嚴(yán)格的產(chǎn)品測試體系，每一款傳感器均需經(jīng)過低溫環(huán)境模擬、長期穩(wěn)定性等多項(xiàng)嚴(yán)苛測試，確保產(chǎn)品質(zhì)量可靠。憑借專業(yè)的技術(shù)實(shí)力與優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，星科創(chuàng)科技已成為眾多新能源儲(chǔ)能項(xiàng)目的優(yōu)選傳感方案供應(yīng)商。未來，公司將持續(xù)深耕低溫傳感技術(shù)，不斷推出更貼合行業(yè)需求的創(chuàng)新產(chǎn)品，助力新能源儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)在極端環(huán)境下實(shí)現(xiàn)安全、高效發(fā)展。（如有需要。聯(lián)系：劉先生-19210042892）

審核編輯 黃宇