[发明专利]一种基于最小二乘法的电解槽负荷等值电阻计算方法

说明书

本发明涉及一种基于最小二乘法的电解槽负荷等值电阻计算方法，属于电力系统负荷建模技术领域。本发明包括步骤：首先确定电解槽负荷等值电阻与相关度最大的非电气量之间的表达式；应用最小二乘法对电解槽负荷等值电阻表达式中的待辨识参数进行辨识，得到所有待辨识参数；对拟合后的电解槽负荷等值电阻进行误差分析，求解出残差平方和，若残差平方和数值小于根据拟合精度来设定的数值，则表明参数辨识成功，得到电解槽负荷等值电阻最终表达式，反之，则表明参数辨识不成功。本发明分考虑了电解铝生产过程中非电气量对电解槽负荷等值电阻的影响，可有效提高电解铝负荷模型的准确性和实用性，效果良好。

技术领域

本发明涉及一种基于最小二乘法的电解槽负荷等值电阻计算方法，属于电力系统负荷建模技术领域。

背景技术

电解铝厂是一类重要的冲击性工业负荷。现代电解铝工业采用冰晶石(Na₃AlF₆)——氧化铝(Al₂O₃)融盐电解法进行炼铝。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质溶解在其中，以碳素材料作为阴、阳两极。通入强大的直流电后，在940℃～980℃下，电解槽内的两极上进行电化学反应，电化学反应式为2Al₂O₃+3C＝4Al+3CO₂↑，阳极：2O^2-+C-4e^-＝CO₂↑，阴极：Al³⁺+3e^-＝Al。阴极上的产物为溶液，阳极上的产物为二氧化碳等气体。

实际生产中，电解质中还会有一些添加剂，如氟化钙、氟化镁、氟化钠、氟化锂等。氟化铝既可以补充电解质中氟化铝的损失，又可以调整电解质的分子比，降低电解温度使分子比保持在一定范围，以保证生产技术条件的稳定。氟化钙既可以使炉帮较为坚固，同时也能降低电解质的初晶温度，但其只在新槽启动时加入。氟化镁可以改善电解质的性质，降低电解质温度，减小电解质对炭电极的湿润性，有利于炭渣和电解质的分离，并减小电解质向炭电极内部的渗透，它的使用对铝的质量稍有影响。氟化钠主要在装新槽料和启动初期时添加，以提高电解质的分子比。添加氟化锂，可以降低电解质的初晶温度，提高电解质的导电率，减小电解质的密度，使电解质在较低的温度下进行。生产时，除了需要对碳阳极和Al₂O₃进行补充，还需要添加对于高温熔融状态挥发和机械损失都能够使之减少的Na₃AlF₆。

生产电解铝的直接设备称为电解槽。电解槽主要由碳素材料为主体的阳极和阴极组成。铝电解生产用的直流电，由毗邻的整流所通过连接母线导入串联的电解槽，并且采用恒电流控制。一个铝厂一般有几十上百个电解槽串联在一起，电解槽的电流为几十千安到几百千安不等。目前的电解铝整流系统主要包括二极管整流和晶闸管整流，电解铝供电系统由高压电网提供的交流电经整流变压器降压，经饱和电抗器调解和二极管整流器整流，将交流电转换为用于电解生产的直流电，供电给电解铝生产系统。电解铝供电系统由整流机组、整流变压器、及整流机柜组成。整流机柜包括饱和电抗器、二极管等原件，将交流转换为直流。一般电解槽负荷建模中的电解槽负荷等值电阻都是用一个电阻元件代替，其电阻元件的数值通常是采用经验值，没有充分考虑到电解槽负荷等值电阻与电解过程中非电气量的依赖关系。

本发明应用最小二乘法对电解槽负荷等值电阻表达式中的待辨识参数进行辨识，得到电解槽负荷等值电阻与非电气量的表达式。

发明内容

本发明提供了一种基于最小二乘法的电解槽负荷等值电阻计算方法，以用于解决电解槽负荷建模时，电解槽负荷等值电阻都是用一个电阻元件代替而带来的准确性不高的问题。