[發明專利]一種基于最小二乘法的電解槽負荷等值電阻計算方法

在審

• 申請號: 201810255449.0
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108446508A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 孫德娟;孫士云;安德超;海世芳;王楊;范小紅;鄭新宇
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/15;G06F17/11;C25C3/06
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本發明涉及一種基于最小二乘法的電解槽負荷等值電阻計算方法，屬于電力系統負荷建模技術領域。本發明包括步驟：首先確定電解槽負荷等值電阻與相關度最大的非電氣量之間的表達式；應用最小二乘法對電解槽負荷等值電阻表達式中的待辨識參數進行辨識，得到所有待辨識參數；對擬合后的電解槽負荷等值電阻進行誤差分析，求解出殘差平方和，若殘差平方和數值小于根據擬合精度來設定的數值，則表明參數辨識成功，得到電解槽負荷等值電阻最終表達式，反之，則表明參數辨識不成功。本發明分考慮了電解鋁生產過程中非電氣量對電解槽負荷等值電阻的影響，可有效提高電解鋁負荷模型的準確性和實用性，效果良好。

技術領域

本發明涉及一種基于最小二乘法的電解槽負荷等值電阻計算方法，屬于電力系統負荷建模技術領域。

背景技術

電解鋁廠是一類重要的沖擊性工業負荷。現代電解鋁工業采用冰晶石(Na₃AlF₆)——氧化鋁(Al₂O₃)融鹽電解法進行煉鋁。熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質溶解在其中，以碳素材料作為陰、陽兩極。通入強大的直流電后，在940℃～980℃下，電解槽內的兩極上進行電化學反應，電化學反應式為2Al₂O₃+3C＝4Al+3CO₂↑，陽極：2O^2-+C-4e^-＝CO₂↑，陰極：Al³⁺+3e^-＝Al。陰極上的產物為溶液，陽極上的產物為二氧化碳等氣體。

實際生產中，電解質中還會有一些添加劑，如氟化鈣、氟化鎂、氟化鈉、氟化鋰等。氟化鋁既可以補充電解質中氟化鋁的損失，又可以調整電解質的分子比，降低電解溫度使分子比保持在一定范圍，以保證生產技術條件的穩定。氟化鈣既可以使爐幫較為堅固，同時也能降低電解質的初晶溫度，但其只在新槽啟動時加入。氟化鎂可以改善電解質的性質，降低電解質溫度，減小電解質對炭電極的濕潤性，有利于炭渣和電解質的分離，并減小電解質向炭電極內部的滲透，它的使用對鋁的質量稍有影響。氟化鈉主要在裝新槽料和啟動初期時添加，以提高電解質的分子比。添加氟化鋰，可以降低電解質的初晶溫度，提高電解質的導電率，減小電解質的密度，使電解質在較低的溫度下進行。生產時，除了需要對碳陽極和Al₂O₃進行補充，還需要添加對于高溫熔融狀態揮發和機械損失都能夠使之減少的Na₃AlF₆。

生產電解鋁的直接設備稱為電解槽。電解槽主要由碳素材料為主體的陽極和陰極組成。鋁電解生產用的直流電，由毗鄰的整流所通過連接母線導入串聯的電解槽，并且采用恒電流控制。一個鋁廠一般有幾十上百個電解槽串聯在一起，電解槽的電流為幾十千安到幾百千安不等。目前的電解鋁整流系統主要包括二極管整流和晶閘管整流，電解鋁供電系統由高壓電網提供的交流電經整流變壓器降壓，經飽和電抗器調解和二極管整流器整流，將交流電轉換為用于電解生產的直流電，供電給電解鋁生產系統。電解鋁供電系統由整流機組、整流變壓器、及整流機柜組成。整流機柜包括飽和電抗器、二極管等原件，將交流轉換為直流。一般電解槽負荷建模中的電解槽負荷等值電阻都是用一個電阻元件代替，其電阻元件的數值通常是采用經驗值，沒有充分考慮到電解槽負荷等值電阻與電解過程中非電氣量的依賴關系。

本發明應用最小二乘法對電解槽負荷等值電阻表達式中的待辨識參數進行辨識，得到電解槽負荷等值電阻與非電氣量的表達式。

發明內容

本發明提供了一種基于最小二乘法的電解槽負荷等值電阻計算方法，以用于解決電解槽負荷建模時，電解槽負荷等值電阻都是用一個電阻元件代替而帶來的準確性不高的問題。