CN205017018U - 大型铝电池调峰电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大型铝电池调峰电站，该电站包括通过公用电网供电的电解铝装置，所述电解铝装置的电解槽的侧壁外壳上设有通过导热介质散热的热交换器，所述电解槽外侧设有保温层，所述保温层完全包敷热交换器；所述热交换器上设有用于控制导热介质流速的散热控制装置。本实用新型的大型铝电池调峰电站属于主动调峰，通过改变自身运行条件达到适用电网波动供电的目的，调峰过程中未造成能量的损失；本实用新型通过将电解铝产业功能升级为电能储蓄终端，起到为电网配套调峰的大型蓄电池作用，电网利用率得到大幅度提高。

Description

大型铝电池调峰电站

技术领域

本实用新型涉及一种大型铝电池调峰电站，属于电力控制技术领域。

背景技术

改革开放以来，中国经济呈现了突飞猛进的增长势头，1978年至2004年间中国人均GDP的年增长率为8.16%，一直处于世界GDP增长的前列，取得了举世瞩目的成就。这一阶段经济的高速增长，产业结构的不断优化、演变起到了重要的作用。

我国为了建设能源节约型社会，强调突出抓好节能用电，连续出台治理文件，实施阶梯电价，禁止给高耗能项目降低电价，随着工业用电价格不断调整，电价的上浮侵蚀着高耗能行业的利润空间，这已影响到高耗能行业的生存，缺乏竞争优势的落后产能逐步退出，行业内产业结构调整资源再分配。

而随着经济增长的同时我国的电力供应与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%。全国电力供应紧缺问题基本得到缓解。

作为我国主体能源的煤炭，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。

我国以火电为主的电网结构就决定了我国是“刚性”结构，导致风电、光伏发电不能并网的大规模弃风、弃光现象。若核电再发展3亿千瓦，电网将可能“崩溃”。

正因为煤电为主的电源结构不能深度调峰，所以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60万-100万千瓦机组参与一定范围的调峰，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%。

而随着产业结构的调整，用电结构发生了根本性的变化，用电-供电关系发生变化，导致电网峰谷差日益增大。一般发展中国家的峰谷比是1:0.63，发达国家的峰谷比为1:0.25，而中国各跨省电力系统的负荷峰谷差一般约为最大负荷的30%～40%。

由于我国的当前国情及多种多样原因的制约导致我国不能像发达国家一样大规模利用调峰用智能电站（抽水蓄能电站、燃气电厂、燃油电厂等）弥补峰谷差，即便预测出用电功率值，能够用到调峰用智能电站，其能源转换效率也仅为75%，有25%的能源被白白浪费。因此我国面临的调峰任务和压力正日趋严峻。

发明内容

本实用新型的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种高效、高利用率的调峰电站。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种大型铝电池调峰电站，包括通过公用电网供电的电解铝装置，所述电解铝装置的电解槽的侧壁外壳上设有通过导热介质散热的热交换器，所述电解槽外侧设有保温层，所述保温层完全包敷热交换器；所述热交换器上设有用于控制导热介质流速的散热控制装置。

本实用新型中所述导热介质优选熔盐、导热油、空气或水汽。

因为电解铝装置可适用电网剧烈波动，电解铝电流范围可在额定电流的20%-100%范围内波动进行生产，电流波动只影响电解铝产量，而不影响电解铝产品品质，因此本实用新型对传统的铝电解槽进行改进，增加保温层，并通过散热控制装置对电解槽释放的热量进行调节控制，既能保证电解槽工作在大电流时能够及时排放热量，防止铝电解槽过热爆炸，又能保证电解槽工作在小电流时对电解槽进行保温，防止电解槽过冷凝固。

本实用新型的大型铝电池调峰电站在使用时，公用电网的控制中心依据电网中的负荷预测值以及电网中的发电侧的额定输出功率为所述电解铝装置测算可支配电能功率，其中可支配电能功率为发电侧的额定输出功率与负荷预测值之差；所述电解铝装置根据上述可支配电能功率进行用电作业，从而可以作为调峰电站来使用，借助电解铝装置高耗能的特性来消耗发电厂产生的多余电量，这使得发电机组无需负担非常规调峰带来的损失，既减少了对煤炭等不可再生资源用量，也降低了发电机组的运行维护成本，而且还根据用电侧的特点，实现了电解铝装置在白天高电价时降耗减产，夜间低电价时大量增产，这相当于一种大型的调峰铝电池，从而降低了电解铝企业的生产成本。

上述技术方案的改进是：所述保温层的外侧设有钢壳。进一步地，所述保温层优选采用保温砖制成。

上述技术方案的进一步改进是：所述热交换器与电解槽之间设有碳化硅砖层。碳化硅砖层具有极好的耐火性，可以起到保护热交换器的作用。

本实用新型带来的有益效果是：1）本实用新型借助电解铝的高耗能特性来消耗发电厂产生的多余电量，这使得发电机组无需负担非常规调峰带来的损失，既减少了对煤炭等不可再生资源用量，也降低了发电机组的运行维护成本。

2）采用本实用新型技术方案的电解铝企业同比于其他企业来说其生产成本大幅降低，发电厂高效运行，可实现提高煤炭利用效率，提高发电企业和电网效益，因此不但提高了电解铝产业的经济性，而且解决了电网调峰难题，实现双赢。

3）与常规电网调峰装置，本实用新型利用电解铝装置调峰属于主动调峰，通过改变自身运行条件达到适用电网波动供电的目的，调峰过程中未造成能量的损失。

4）本实用新型通过将电解铝产业功能升级为电能储蓄终端，起到为电网配套调峰的大型蓄电池作用，将电网利用率从约30%提高到50-60%。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型实施例中的结构示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例的大型铝电池调峰电站，包括通过公用电网供电的电解铝装置，即公用电网连接电解铝装置的阴极6-1和阳极6-2，阴极6-1的端部连接有阴极碳块6-3，阳极6-2的端部连接有阳极碳块6-4，以上均为现有技术，不再赘述。

如图1所示，本实施例中电解铝装置的电解槽1的侧壁外壳上设有通过导热介质散热的热交换器2，电解槽1外侧设有保温层3，保温层3完全包敷热交换器2；热交换器2上设有用于控制导热介质流速的散热控制装置（图中未示出）。本实施例中导热介质散热可选用熔盐、导热油或水汽，保温层3采用保温砖制成。散热控制装置可选用变频电机驱动的流体泵，通过改变电机的频率调整导热介质的流速；也可以直接控制阀门开启的大小控制流速。当然只要能够控制导热介质流速的现有装置均可使用。

为了使电解槽1牢固可靠，本实施例中保温层3的外侧可加设钢壳4，使保温层3嵌入到钢壳4中。

为了保护热交换器2，本实施例中热交换器2与电解槽3的外侧壁之间可增设碳化硅砖层5。

本实施例的大型铝电池调峰电站在使用时，公用电网的控制中心依据电网中的负荷预测值以及电网中的发电侧的额定输出功率为电解铝装置测算可支配电能功率，其中可支配电能功率为发电侧的额定输出功率与负荷预测值之差；电解铝装置根据上述可支配电能功率进行用电作业，从而可以作为调峰电站来使用。

目前国内正在运行的电解铝厂多数在亏损，亏损面目前高达90％以上，正在努力维持现金流。本实施例的大型铝电池调峰电站采用上述新型铝电解槽，可智能调节产能，将生产集中在低价位电价时段，降低用电成本，盈亏点可达9000元/吨—9500元/吨，扭亏为“暴利”。这样，电解铝厂没有自建电厂的投入，用电成本却低于自建电厂，而且适应并利用阶梯电价，将以绝对的电价优势淘汰行业里落后产能。

本实用新型不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种大型铝电池调峰电站，其特征在于：包括通过公用电网供电的电解铝装置，所述电解铝装置的电解槽的侧壁外壳上设有通过导热介质散热的热交换器，所述电解槽外侧设有保温层，所述保温层完全包敷热交换器；所述热交换器上设有用于控制导热介质流速的散热控制装置。

2.根据权利要求1所述的大型铝电池调峰电站，其特征在于：所述导热介质为熔盐、导热油、空气或水汽。

3.根据权利要求1所述的大型铝电池调峰电站，其特征在于：所述保温层的外侧设有钢壳。

4.根据权利要求1所述的大型铝电池调峰电站，其特征在于：所述保温层由保温砖制成。

5.根据权利要求1所述的大型铝电池调峰电站，其特征在于：所述热交换器与电解槽的外侧壁之间设有碳化硅砖。