电解铝重载孤网紧急控制优化方法 黄琦

1、电解铝重载孤网紧急控制优化方法黄琦摘要：孤网的运行特点与大功率电网的运行特点不同，特别是在工业负荷较大 的情况下，传统的安全与稳定控制方法不一定适用。本文提出了一种用于电解铝 重负荷隔离网络的应急控制优化方法。为了控制措施的经济成本，在保证安全的 前提下实现电网的经济运行。电解铝是一种高耗能工业，具有较大的负荷颗粒， 在正常生产中容易产生阳极效应。网络运行的稳定控制有其特殊性。最后通过对 孤立网络的仿真，验证了所提方法的正确性。关键词：电解铝；应急控制；控制成本1刖言电解铝是重要的工业生产项目之一。中国是世界上最大的铝生产国。约束条 件，如经济、政策和影响铝电联合的发展模式，提出或在建的自备电

2、厂电解铝 企业倾向于形成一套完整的规划。形成以电解铝为主负载系统孤网运行的系统。 这种电网的主要目的是满足工业生产的需求，电网的负荷是比例，轮换率小，抵 御干扰能力差。网络单位数量少，单机容量大，横向负荷一般为2或3条生产线 同时运行，每条生产线的负荷比约为30% 40%，这可能导致大规模的离散，控 制措施很可能导致减产或欠下。此外，负荷侧的控制将对生产产生直接影响，导 致生产能力下降，甚至造成巨大的经济和能源损失。因此，有必要研究适合这种 孤立网络的应急控制方法。基于铝重载的孤独的网络为例，提出了一种电解铝重 载孤立净紧急控制优化方法，它的目的在于：根据电解铝自备电网运行方式、模 型和参数，

3、考虑到电解铝负载的特点，通过时域仿真分析和经济成本核算，找出 成本控制较小的紧急控制方案。通过实例分析验证了该方法的可行性，为此类孤 立网络的优化运行控制提供了参考。2电解铝负荷特点大型电解铝厂，主要负荷占总负荷工厂的95%，电解铝使用变流器到直流电 源，按照目前的模式控制，在正常操作条件下电解铝负荷可视为恒流负荷。电解 铝对交流电压和频率变化不敏感，可以认为是系统侧恒功率运行。电解铝整流设 备主要包括整流变压器、整流装置和辅助辅助设备。电解铝整流器有两种晶闸管整流器和二极管整流器。晶闸管整流方式，调整 速度，可以达到毫秒，为这种类型的负载，网络扰动发生时，通过不断迅速改变 铝铝电解控制系统负

4、载功率；二极管整流方式，尽管一些先进的设计二极管整流 装置的调整速度可以达到几十毫秒，但是大部分的调节速度慢，依赖于功率调节 不能抑制整流设备本身的故障后电网的迅速崩溃，只有通过紧急切除较低的负载 功率整流单元。因此，电解铝负荷可分为连续快速可调负荷和非连续快速可调负 荷，根据整个模式和设计水平。3电解铝重载孤网紧急控制思路3.1紧急负荷转带判断及转带功率分配方法电解铝整流器系统通常采用n + 1配置原理，这意味着当整流单元关闭时，剩 余的单元可以保持电解铝的正常生产。一般来说，一个单位的实际运行功率低于 它的额定功率。因此，当网络快速可调负载，整流单元的一部分失败，应该首先 考虑荷载传递带，

5、提高剩余功率整流单元的系列，错误的部分或全部损失后的负 载功率转移到整流机组的正常运行。3.2候选紧急控制措施集形成铝电解熔盐电解原理，传统的熔盐电解通常在950 950C之间。当输入功率 降低时，细胞的温度就会降低。电解铝可以不断产生，当输入功率保持在评级值; 当输入功率在一定程度上，减少电解槽进入保温状态，不产生铝；当输入功率大 大降低，电解槽逐步冷却，冷却时间的长度是直接与输入功率成正比。将故障后网内剩余的可切机组按其出力由小到大排列，形成可切机组集合。3.3候选紧急控制措施优先级确定在连续快速可调负荷和非连续快速可调负荷的情况下，对连续快速可调负荷 的控制在相同负荷工况下应优先考虑。由

6、于自备电网中发电机组数量有限，因此，考虑到各机组的控制方案，切割 单元没有明确规定优先级。3.4可行的控制措施建立方法1）根据电力系统的安全性和稳定性指导，根据孤立网络的实际运行要求，确 定了孤立网络安全稳定运行的功率角稳定、电压、频率的运行范围。2）断层在网格计算预期的功率不平衡P=Pg-Pl，包括Pg总时刻故障后发电 机输出，Pl对瞬时加载失败后，总功率计算计和荷载传递的影响带。4孤立电网的频率控制策略研究4.1与外网解列时控制策略企业电网解决方案上市子公司网络当发生甩负荷时从图1中给定值或二次调 频的负荷指令是常数比实际的高负荷这时只有一个调频阀订单下来，不仅速度慢， 和主频率控制一般有

7、下限，如果单位甩负荷调频地板不止一次，会导致快速上升 的速度，直到单位保护行动和人工二次调频，缓慢和不准确的。因此，可以设置 负载跟踪策略，当负载达到一定的psP时，控制系统自动跟踪负载设置值，跟踪 实际负载，加速二次调频过程。死尸的设置。应该是企业所有经营单位的限值之 和，并考虑差额。4.2电解铝阳极效应控制策略电解铝阳极效应会使频率过高，不利于系统的稳定性。目前，在工业控制中， 广泛采用比例、积分、微分（PID）控制调节器，微分控制的特点是控制函数与误 差的变化率成正比。在调节过程的初始阶段，但由于较大的惯性环节，被控量通 常偏离设定值并不大，但其变化快速，差动控制可使执行机构产生较大的位

8、移。 换句话说，微分作用在比例和整体作用上是先进的。它加强了控制功能，限制了 偏差的进一步增加，因此微分动作显著提高了系统的动态特性。5算例仿真5.1算例简述为验证方法的可行性，以某实际电解铝自备电网为基础，系列电解铝年总产 量43万t，相应生产能力为49.09 t / hoI、1、I、2系列有6个整流机组。连续快 速可调负荷的串联功率除以6整流机组的平均功率。非连续快速可调系列考虑1 个备用整流单元，并假定其负载功率为20MW。剩余的功率由其他5个整流单位 平均分配。5.2电解铝阳极效应电解铝阳极效应发生，由于可饱和电抗器的存在，一系列电解铝电解槽电压 最大值可以上升，因此产生的影响发生在1

9、6.8 MW的一系列最大负荷波动中。5.3发电机组故障释放在企业孤立网络运行中，350MW机组故障。由于机组容量超过负荷的50%， 只能从电解铝中取出来维持频率的稳定。但在155兆瓦的单元故障中，这次从铝 的候选体可以在整流机组组合中切割，选择两个电解系列是去除整流机组，一组电解而不是传统的切除。数值算例表明了以下几点：1）充分利用电解铝操作特性和负载特性、负荷端调整能力，网络中的干扰发 生时，控制方法不再限于传统的切割机切负荷措施，但优先考虑荷载传递能力， 可以有效地降低负载损失，降低成本控制。2）当网络同时有连续可调负荷快速和不连续可调负荷时，在综合考虑各种系 列时，基于电解铝的运行状态，优先级应可调连续快速负荷调节能力充分发挥。6结语电解铝过载隔离网的负载特性应充分考虑负载的运行特性。在故障后的紧急 状态，控制措施不应仅限于传统的切割机切负荷措施，应该充分发挥负载端自己 的调整能力，优先考虑荷载传递能力，降低控制成本；与此同时，由于大部分单 一发电机组和单一孤立的网络线路负荷，控制措施是离散和电源侧和负载侧的综 合控制措施有时是必需的。本文提出了一种电解铝超载隔离网应急控制方法，在 满足安全稳定运行的条件下，实现经济运行，为电网安全和稳定控制提供了新的 研究思路。参考文献：刘皓明，孟侠，高元，等电解铝整流