[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

说明书

本发明公开一种铝和金属硅的生产装置、生产方法及生产装置的控制方法。该生产装置中的AC/DC变换器的交流侧与风力发电系统连接，直流侧与直流母线连接；第一DC/DC变换器的一侧与三层液储能系统连接，另一侧与直流母线连接；第二DC/DC变换器的电能输入侧与直流母线连接，输出侧与直流电弧炉连接；第三DC/DC变换器的电能输入侧与直流母线连接，输出侧与铝硅分离电解设备连接；三层液储能系统用于在电能供应量高于需求量时储存电能，在电能供应量低于需求量时释放电能；直流电弧炉用于将含铝硅原料还原成铝硅合金液体；铝硅分离电解设备用于从铝硅合金液体中分离出铝和金属硅。本发明能够实现利用风能进行铝和金属硅的生产。

技术领域

本发明涉及铝和硅的生产领域，特别是涉及一种铝和金属硅的生产装置、生产方法及生产装置的控制方法。

背景技术

目前我国新疆、内蒙古等西部地区，风能资源丰富，风力发电发展速度极快。风电不同于火电、水电及核电，具有间歇性强、波动大等特点，风电并网对电网功角稳定、频率稳定、电压稳定和电能质量等有明显的负面影响，成为风电发展的主要障碍，消纳风电成为难题，导致弃风现象严重，造成投资浪费。

现有的生产铝和金属硅的方法通常采用电网供电先将含铝原料提取氧化铝，然后再用熔盐电解法生产金属铝；生产金属硅用高纯石英为原料，采用交流矿热炉进行冶炼得到金属硅。现有流程长，使用火力发电的传统电网供电，不但成本高，火力发电污染环境。另一方面，目前我国新能源风力发电迅速发展，但由于风电的不稳定性导致上电网技术难度大，大量风电上网受限，目前弃风率高达50％，浪费十分严重。风电的不稳定性导致风电单独供电无法满足熔盐电解法生产金属铝和用交流矿热炉生产金属硅的电能需求，因此，现有技术无法实现利用风电单独供电生产铝和金属硅。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝和金属硅的生产装置、生产方法及生产装置的控制方法，实现利用风能进行铝和金属硅的生产。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种铝和金属硅的生产装置，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。

可选的，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。

可选的，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。