[發明專利]一種用于直接負荷控制的電解鋁負荷電熱特性建模方法有效
| 申請號： | 202010228029.0 | 申請日： | 2020-03-27 |
| 公開（公告）號： | CN111341389B | 公開（公告）日： | 2023-03-31 |
| 發明（設計）人： | 劉萌;張海靜;王亮;程定一;李寬;李玉敦;趙斌超;王昕;張國輝 | 申請（專利權）人： | 國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司 |
| 主分類號： | G16C20/10 | 分類號： | G16C20/10;G16C60/00;G06F30/20;G06F119/08 |
| 代理公司： | 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105 | 代理人： | 李修杰 |
| 地址： | 250002 山東*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 用于 直接 負荷 控制 電解鋁 電熱 特性 建模 方法 | ||
1.一種用于直接負荷控制的電解鋁負荷電熱特性建模方法，其特征是，包括以下步驟：
搭建電解鋁生產系列；
采用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法獲取電解鋁負荷；
建立電解鋁散熱量模型；
建立電解鋁電熱交換模型；
確定電解鋁負荷控制約束；
所述電解鋁電熱交換模型為：
電解質與環境熱量交換滿足:
Qloss＝(Tr-Te0)K (12)
式中:Qloss為電解槽散熱量，K為熱交換熱導；Tr為環境溫度；Te0為正常產鋁時電解質溫度；
根據熱力學第一定律建立電解質溫度變化模型:
式中:Ce為電解質熱容；Te(t)為電解質溫度；Qe為電解槽輸入熱量；
所述電解鋁負荷控制約束包括：
電解鋁負荷控制的約束為:
Te(t)≥Tliq (14)
式中:Tliq為電解質初晶溫度；
電解鋁斷電的時間約束為:
tcut≤τln[(Te0-Tr)/(Tliq-Tr)] (15)
式中:tcut為電解鋁斷電直切控制的時間，τ＝Ce/K為電解槽溫度變化時間常數。
2.根據權利要求1所述的一種用于直接負荷控制的電解鋁負荷電熱特性建模方法，其特征是，所述直接負荷控制包括：
電解鋁的直接控制策略：通過切除電解鋁的總降開關進行電解鋁生產系列的功率切除；
電解鋁的恢復策略：當到達電解鋁負荷的用電約束時，恢復電解鋁的供電，提高槽的工作電壓，增加電解槽的熱量注入，恢復電解槽的熱平衡，直至電解槽轉入正常。
3.根據權利要求1所述的一種用于直接負荷控制的電解鋁負荷電熱特性建模方法，其特征是，所述搭建電解鋁生產系列的過程為將若干電解槽串聯連接，由同一直流電源供電，構成一個生產系列。
4.根據權利要求1所述的一種用于直接負荷控制的電解鋁負荷電熱特性建模方法，其特征是，所述冰晶石-氧化鋁融鹽電解法包括：
1)電解鋁的兩極反應方程如下:
Al2O3+1.5C＝＝2Al+1.5CO2 (1)
2)電解鋁的副反應式如下:
2Al+3CO2＝＝Al2O3+3CO (2)
部分CO2與C發生化學反應:如下
C+CO2＝＝2CO (3)
3)電解鋁的總反應式如下:
x(1-y)γ-Al2O3+xyα-Al2O3+(1.5+b)C＝＝2xAl+(3x-1.5-b)CO2+(3-3x+2b)CO
(4)式中:設y為γ-Al2O3型占比，x為電流效率百分數；b為CO2與C反應式中的摩爾數。
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