[发明专利]一种应用铝电解系列消纳不稳定风电的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到铝电解对风电的消纳方式，属于铝电解技术领域，具体涉及一种应用铝电解系列消纳不稳定风电的方法。

背景技术

自然界中的风能是一种清洁无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭。风力发电是目前新能源发电技术中最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。在过去几十年里，我国风力发电技术实现了从无到有、从弱到强的历程，风电技术的发展在很大程度上改善了人们的生活水平和生活环境。

我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算)，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。为了适应世界和我国“新常态”下的发展趋势，国家也越来越重视新能源的发展，如今中国已经成为风电装机容量最大的国家，到2015年底，中国累计装机容量已达到145.1GW，超过整个欧盟的装机总量，但是我国的“弃风率”仍然很高，2015全年“弃风率”达到15％，弃风主要是指由于某些原因不能让风电上网，只能将风机停止发电，从而浪费了风力资源。其中一个主要原因是用电负荷过小，或者说用电户不能适应风电的波动性，所以导致电网将风电并网无法实现将其合理地消纳，不得不关停一部分风机。

同时，铝电解是一种对电力资源及其依赖的高耗能产业，目前铝电解企业用电主要来源还是靠火力和水力发电，用电价格高，其电力成本占比近50％。而且近几年来，铝电解企业亏损极其严重，整个行业处于低迷状态，所以提高电流效率、减小能耗或者寻求更廉价的电力资源可以说是铝电解产业发展的有效途径。

从上述的分析不难看出，风电的消纳与铝电解的电力资源需求刚好形成互补的关系，特别是在我国风力资源丰富、铝电解产能高的北部(内蒙)、西部(甘肃、新疆、青海等地)地区。通过电网与铝电解技术的研发与设备升级，再配合电价补偿机制，则可以将风电直接应用于铝电解生产。这样既可以解决风电消纳的迫切问题，也可以实现铝电解节能和降低成本，从而实现两个产业的共赢。但是，现有技术还无法解决铝电解对风电波动的适应性问题。

因此，有必要设计一种应用铝电解系列消纳不稳定风电的方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提出一种应用铝电解系列消纳不稳定风电的方法，该方法能保证在电流波动的情况下，铝电解生产也能正常进行，从而实现铝电解槽系列对不稳定风电的消纳。

本发明应用铝电解对电能的庞大需求消纳不稳定风电，为实现不稳定风电能够应用于铝电解的实际生产，本发明采用如下的技术方案实现：

一种应用铝电解系列消纳不稳定风电的方法，首先，结合现场测试与评估，通过数值计算获得铝电解槽系列在保证稳定生产的情况下理论上能承受的电流波动上下限；然后，根据电解系列的实际状况，基于工业试验确定电解系列能承受的实际电流波动上下限；最后，根据实时风电的波动情况，由整流所结合电网供电系统，在电解槽系列能承受的电流波动范围内，控制和调整进入电解槽系列的电量和电解槽的工艺操作条件，实现对不稳定风电的消纳。

本发明的一种应用铝电解系列消纳不稳定风电的方法，确定电解槽系列所能承受的电流波动上下限按以下步骤进行：(1)电解槽现场测试与状态评估；(2)电解槽变电流运行理论波动上下限的确定；(3)电解槽变电流运行实际波动上下限的确定。

所述现场测试与评估是在现场当电流变化时对电解槽进行电压平衡测试(电解槽各部分的电压、电流分布情况)、能量平衡测试(各部分散热损失、槽膛内形、电解槽工艺及操作参数等)、流场测定、电解质组分测定；根据上述测定的参数对电流变化时电解槽状态进行评估，一是为计算电流理论波动上下限时提供电场和温度场的数据对比，确保建立的铝电解槽实体模型的正确和计算的准确性，二是为确定实际电流波动上下限提供理论依据。