[發明專利]非并網多能源協同供電的電解鋁系統的電力控制方法

有效

• 申請號: 201310312695.2
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103427424A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 顧為東
• 申請（專利權）人: 顧為東
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 閆彪

技術領域

本發明涉及一種非并網多能源協同供電的電解鋁系統的電力控制方法，屬于電解鋁系統技術領域。

背景技術

改革開放以來，我國國民經濟持續高速發展，經濟總量不斷躍上新臺階。伴隨著經濟的高速發展，我國的電力需求也迅速增長。2012年我國全社會用電量達到了49591億千瓦時，同比增長5.5%。從1980年至2012年，我國全社會用電量增長16.8倍，年均增長9.2%。

煤炭是我國的主體能源，占一次能源消費總量的70%左右。2012年我國煤電裝機規模已達7.58億千瓦，占總裝機的66.2%；煤電發電量3.68萬億千瓦時，占總發電量的73.9%。我國豐富的煤炭資源稟賦決定了我國將在較長時間段內保持以煤電為主的電源結構。

煤電為主的電源結構不能深度調峰，因此我國大區電網存在電源分布不合理，造成電源結構（基、腰、峰荷電源）性矛盾，即電網嚴重缺乏調峰電源。多年來我國一直迫使超臨界和超超臨界60萬-100萬千瓦機組非常規調峰，低谷時壓到50%亞臨界運行，使低碳機組高碳運行。隨著城市化、工業化，電網每年增長的用電負荷，其峰谷差將超過50%。

因此未來我國煤電發展必須走綠色環保的可持續發展道路。煤電的發展能力主要考慮氣候變化、環境保護、煤炭產能三個因素影響。風能作為一種清潔、無污染的可再生能源，其開發和利用被認為是世界能源戰略的重要組成部分。目前世界上大規模風電場的應用方式主要以風電并網為主，風能的利用主要按照“風輪-發電機-電網-用戶（負載）”的路線來進行，其中電網是風電的負載和用戶的電源。但是由于風電的不穩定性和波動特性，大規模風電上網還存在著現階段難以克服的技術障礙，風電對電網貢獻率難以超過10%已經成為一個世界性難題。同時，風電上網對風力機提出了滿足電網穩頻、穩壓和穩相的要求，由此大幅度增加了風力機制造成本和風電價格，使風電的大規模應用受到限制。太陽能作為一種清潔、無污染的可再生能源，其開發和利用被認為是世界能源戰略的重要組成部分。太陽能發電是一種替代常規能源的方法，是各國科學家和政府關注的重點之一。

隨著近年來電解鋁規模的快速擴張，面臨居高不下的用電成本，如何降低供電系統設備的能量消耗已經成為眾多同行業面對的共同問題。2008年，我國電解鋁產量達到1317萬噸。按照目前國內電解鋁的生產水平，每生產1噸鋁的直流耗電約為13?200kWh，全行業直流用電量約為1738億度，占全國用電量的7?%左右，是典型的高耗能產業。由于大容量鋁電解槽一般系列規模較大，巨大的用電負荷集中在一個生產系列上，鋁電解系列生產生成的任何電力波動都會對電網造成較大的影響。

因此，充分利用現有的風能和太陽能，并適合中國國情，充分利用電網的峰谷差（如江蘇沿海規模化用電企業的白天（公用電網峰時段）電價為1.05元/度，夜間（公用電網谷時段）則降至0.27元/度），提高企業經濟效益（利潤），成為一個亟待解決的問題。

申請人檢索發現，公開號為CN?102943287A的中國專利公開了一種風光互補的電解鋁裝置。該風光互補的電解鋁裝置采用了以風電、太陽能熱發電和網電三者聯合為電解鋁提供電能的方式，將風能以非并網的形式與太陽能以及鋁電解槽產生的余熱互補利用。但與傳統的電解鋁裝置一樣，該風光互補的電解鋁裝置生成的電力波動會對電網造成較大的影響，而且不能充分利用電網的峰谷差提高企業經濟效益（利潤），也不能解決高負荷的電解鋁裝置的電力波動對公用電網的影響。

發明內容

本發明解決的技術問題是：提出一種非并網多能源協同供電的電解鋁系統的電力控制方法，該方法能夠適應風力和太陽能發電的波動，大幅降低生產成本，并能夠充分利用電網的峰谷差提高企業經濟效益，而且可以輔助電網進行調峰，減輕尖峰負荷和低谷負荷差值大所引起的調峰困難。

為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是：一種非并網多能源協同供電的電解鋁系統的電力控制方法，所述電解鋁系統包括電解鋁裝置、風力發電裝置和太陽能發電裝置，所述風力發電裝置和太陽能發電裝置以非并網的形式為所述電解鋁裝置供電，所述電解鋁裝置散發的余熱回收后進行發電并供給鋁電解槽；當公用電網處于峰時段時，公用電網按照所述電解鋁裝置為保溫運行所需的最低電量給所述電解鋁裝置供電，所述風力發電裝置和太陽能聚光發電裝置生成的電量作為補充；當公用電網處于谷時段時，則公用電網取消按照所述電解鋁裝置為保溫運行所需的最低電量給所述電解鋁裝置供電的限制。