[发明专利]非并网多能源协同供电的电解铝系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种非并网多能源协同供电的电解铝系统，属于电解铝技术领域。

背景技术

改革开放以来，我国国民经济持续高速发展，经济总量不断跃上新台阶。伴随着经济的高速发展，我国的电力需求也迅速增长。2012年我国全社会用电量达到了49591亿千瓦时，同比增长5.5%。从1980年至2012年，我国全社会用电量增长16.8倍，年均增长9.2%。

煤炭是我国的主体能源，占一次能源消费总量的70%左右。2012年我国煤电装机规模已达7.58亿千瓦，占总装机的66.2%；煤电发电量3.68万亿千瓦时，占总发电量的73.9%。我国丰富的煤炭资源禀赋决定了我国将在较长时间段内保持以煤电为主的电源结构。

煤电为主的电源结构不能深度调峰，因此我国大区电网存在电源分布不合理，造成电源结构（基、腰、峰荷电源）性矛盾，即电网严重缺乏调峰电源。多年来我国一直迫使超临界和超超临界60万-100万千瓦机组非常规调峰，低谷时压到50%亚临界运行，使低碳机组高碳运行。随着城市化、工业化，电网每年增长的用电负荷，其峰谷差将超过50%。

因此未来我国煤电发展必须走绿色环保的可持续发展道路。煤电的发展能力主要考虑气候变化、环境保护、煤炭产能三个因素影响。风能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为是世界能源战略的重要组成部分。目前世界上大规模风电场的应用方式主要以风电并网为主，风能的利用主要按照“风轮-发电机-电网-用户（负载）”的路线来进行，其中电网是风电的负载和用户的电源。但是由于风电的不稳定性和波动特性，大规模风电上网还存在着现阶段难以克服的技术障碍，风电对电网贡献率难以超过10%已经成为一个世界性难题。同时，风电上网对风力机提出了满足电网稳频、稳压和稳相的要求，由此大幅度增加了风力机制造成本和风电价格，使风电的大规模应用受到限制。太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为是世界能源战略的重要组成部分。太阳能发电是一种替代常规能源的方法，是各国科学家和政府关注的重点之一。

随着近年来电解铝规模的快速扩张，面临居高不下的用电成本，如何降低供电系统设备的能量消耗已经成为众多同行业面对的共同问题。2008年，我国电解铝产量达到1317万吨。按照目前国内电解铝的生产水平，每生产1吨铝的直流耗电约为13 200kWh，全行业直流用电量约为1738亿度，占全国用电量的7 %左右，是典型的高载能产业。由于大容量铝电解槽一般系列规模较大，巨大的用电负荷集中在一个生产系列上，铝电解系列生产生成的任何电力波动都会对电网造成较大的影响。

因此，充分利用现有的风能和太阳能，并适合中国国情，充分利用电网的峰谷差（如江苏沿海规模化用电企业的峰时电价为1.05元/度，谷时电价则降至0.27元/度），提高企业经济效益（利润），成为一个亟待解决的问题。

申请人检索发现，公开号为CN 102943287A的中国专利公开了一种风光互补的电解铝装置。该风光互补的电解铝装置采用了以风电、太阳能热发电和网电三者联合为电解铝提供电能的方式，将风能以非并网的形式与太阳能以及铝电解槽产生的余热互补利用。该装置需要设置一个蓄能多级利用装置，蓄能多级利用装置分别与太阳能集热产生蒸汽装置和电解铝装置的出口相接，蓄能多级利用装置产生的蒸汽通过热能利用装置产生电能。但是，蓄能多级利用装置有两个缺点：1）与直接将太阳能产生的蒸汽带动汽轮机发电相比，增加蓄能多级利用装置，造成了能量的损失，损失的能量不低于30%；2）增加了成本，蓄能多级利用装置体积较大，而且工艺要求高，建设成本较高。

另外，与传统的电解铝装置一样，该风光互补的电解铝装置产生的电力波动都会对电网造成较大的影响，而且不能充分利用电网的峰谷差提高企业经济效益（利润）。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种非并网多能源协同供电的电解铝系统，该系统能够适应风力和太阳能发电的波动，充分利用公用电网的峰谷电价差提高企业经济效益，而且能够辅助电网进行调峰。