[发明专利]铝和金属硅的生产装置、生产方法及生产装置的控制方法

权利要求书

1.一种铝和金属硅的生产装置，其特征在于，包括：风力发电系统、AC/DC变换器、三层液储能系统、第一DC/DC变换器、直流母线、第二DC/DC变换器、直流电弧炉、第三DC/DC变换器和铝硅分离电解设备；

所述风力发电系统的电能输出端与所述AC/DC变换器交流侧连接，所述AC/DC变换器的直流侧与所述直流母线连接；所述第一DC/DC变换器的一侧与所述三层液储能系统连接，所述第一DC/DC变换器的另一侧与所述直流母线连接；所述第二DC/DC变换器的电能输入侧与所述直流母线连接，所述第一DC/DC变换器的电能输出侧与所述直流电弧炉连接；所述第三DC/DC变换器的电能输入侧与所述直流母线连接，所述第三DC/DC变换器的电能输出侧与所述铝硅分离电解设备连接；

所述风力发电系统用于将风能转换为电能并为所述直流电弧炉和所述铝硅分离电解设备提供电能；

所述三层液储能系统用于在电能供应量高于电能需求量时储存电能，在电能供应量低于电能需求量时释放电能；

所述直流电弧炉用于在高温环境中将含铝硅原料还原成铝硅合金液体；

所述铝硅分离电解设备用于从所述铝硅合金液体中分离出金属铝和金属硅。

2.根据权利要求1所述的铝和金属硅的生产装置，其特征在于，在所述AC/DC变换器的直流侧、所述第二DC/DC变换器的电能输出侧以及所述第三DC/DC变换器的电能输出侧均设置有电能检测装置；所述电能检测装置用于检测所述直流母线的输入输出电能；每个所述电能检测装置的信号输出端均与充放电控制装置的信号输入端连接；所述充放电控制装置的控制输出端与所述第一DC/DC变换器控制输入端连接；所述充放电控制装置用于根据各个所述电能检测装置的检测数据控制所述第一DC/DC变换器的电流方向从而实现对所述三层液储能系统的充放电的控制。

3.根据权利要求1所述的铝和金属硅的生产装置，其特征在于，在所述AC/DC变换器的直流侧安装有滤波器；所述滤波器用于滤除交直流变换所产生的特征谐波。

4.根据权利要求1所述的铝和金属硅的生产装置，其特征在于，所述三层液储能系统包括石墨坩埚、氧化铝坩埚、熔融电解质、正极液态金属、负极液态金属和低碳钢；

所述氧化铝坩埚位于所述石墨坩埚内；所述负极液态金属、所述熔融电解质和所述正极液态金属从上至下分布于所述氧化铝坩埚内；所述正极液态金属的密度大于所述熔融电解质的密度；所述熔融电解质的密度大于所述负极液态金属的密度；所述低碳钢位于所述负极液态金属内；所述氧化铝坩埚的底部开口，所述正极液态金属通过底部的开口与所述石墨坩埚接触；所述低碳钢与所述石墨坩埚分别通过钼棒与所述第一DC/DC变换器连接。

5.根据权利要求4所述的铝和金属硅的生产装置，其特征在于，所述熔融电解质包括LiF、LiCl和LiBr，所述正极液态金属为铋锡合金，所述负极液态金属为锂。

6.根据权利要求5所述的铝和金属硅的生产装置，其特征在于，所述正极液态金属与所述负极液态金属的摩尔比为Li:Bi:Sn＝(80～85):(3～6):(4～8)。

7.根据权利要求5所述的铝和金属硅的生产装置，其特征在于，所述熔融电解质的摩尔配比为LiF:LiCl:LiBr＝(22～30):(27～31):(43～47)。