分布式光伏发电用于电解铝厂供电整流系统的方法

技术领域

本发明涉及一种电解铝厂供电整流系统，尤其涉及一种将分布式光伏发电有效应用于电解铝厂供电整流系统的方法，属于电解铝厂供电新能源应用技术领域。

背景技术

电解铝厂作为高耗能企业，其能源消耗一直是各地区的用电大户，现在的供电方式通常是铝厂的用电全部取自当地电网，受阶梯性电价影响，生产成本很高，而且部分电解铝厂由于高能耗有被淘汰落后产能的风险。

太阳能光伏发电是一种最具可持续发展理想特征的可再生能源发电技术，其资源分布广泛且取之不尽、用之不竭，与火电相比可节约大量的煤炭或油气资源，避免了多种大气污染物、温室气体以及灰渣的排放，对于优化能源战略、改善电源结构、节能减排、提高环境质量、提高能源综合利用率非常有利。但是，光伏发电也受到自身特点的限制，很难应用于电解铝厂供电整流系统中，如：1、光伏发电的占地面积需求量很大；2、光伏发电受自然条件影响较大，造成供电系统的不稳定，而电解铝厂内95％以上负荷为一级供电负荷，对供电系统的可靠性要求高。使电解铝厂在使用光伏发电受到限制。

发明内容

为了解决上述技术问题本发明提供一种分布式光伏发电用于电解铝厂供电整流系统的方法,目的是充分利用电解铝厂内分布式光伏发电系统发电能力，减少光伏发电的不稳定性对供电系统的影响，有效降低铝厂能耗指标。

为达上述目的本发明分布式光伏发电用于电解铝厂供电整流系统的方法，将光伏发电系统输出端与光伏供电专用35kV配电装置连接，电流经过光伏供电专用35kV配电装置后送到光伏供电专用供电整流机组，光伏供电专用供电整流机组将电流送到光伏供电专用直流汇流支母线上，经过光伏供电专用直流汇流支母线后送到电解铝厂供电整流系统的直流汇流总母线上，并设置35kV馈电回路断路器的跳闸保护和直流母线的主动式防逆流保护。

所述的光伏供电专用35kV配电装置、光伏供电专用供电整流机组和光伏供电专用直流汇流支母线设在电解铝厂供电整流系统的邻侧。

所述的光伏供电专用直流汇流支母线上设有直流隔离开关和逆流电流互感器。

所述的光伏供电专用供电整流机组包括调压整流变压器和整流器，整流器设在调压整流变压器与光伏供电专用直流汇流支母线之间。

当监测到光伏发电系统出现故障以及发电不达标或停止发电的情况时，启动35kV馈电回路断路器的跳闸保护，断开光伏发电系统的供电回路；当监测到光伏供电专用供电整流机组出现故障时，启动35kV馈电回路断路器的跳闸保护，断开光伏发电系统的供电回路；当监测到光伏供电专用直流汇流支母线出现短路故障时，启动直流母线的主动式防逆流保护，断开光伏发电系统的供电回路；当监测到电解铝厂供电整流系统出现故障时，启动35kV馈电回路断路器的跳闸保护，断开光伏发电系统的供电回路。

分布式光伏发电用于电解铝厂供电整流系统的方法，其特征在于还包括稳流控制和稳压控制；其中稳流控制包括：监测直流汇流总母线的电流信号，把总直流电流传感器测得的直流汇流总母线的电流信号作为受控对象的信息反馈，对电解铝厂供电整流系统进行给定控制，当光伏供电专用供电整流机组随光伏发电系统的波动而导致直流输出发生变化时，稳流系统根据总直流电流传感器测得的直流汇流总母线的电流信号的变化来调整电解铝厂供电整流系统的电流输出；稳压控制包括：监测光伏供电专用直流汇流支母线的电压信号，通过调整光伏供电专用供电整流机组的有载开关档位及晶闸管的控制角，来保证光伏供电专用供电整流机组的直流输出电压与电解铝厂供电整流系统侧电压保持一致。

所述的光伏供电专用35kV配电装置中设置电能表。

所述的光伏供电专用35kV配电装置设置在35kV配电室内，光伏供电专用供电整流机组的调压整流变压器设在变压器间隔内，整流器设在整流器室，光伏供电专用直流汇流支母线设在支母线室，整流器室与支母线室为上下楼，一层为支母线室，二层为整流器室，变压器间隔和支母线室的一侧为35kV配电室，变压器间隔和支母线室的另一侧为电解铝厂供电整流系统的供电整流器室。

所述光伏发电系统为分布式光伏发电系统，是设在电解铝厂屋顶光伏发电系统以及局部光伏地面电站。

所述的整流器室为半敞开带屋面的结构。

本发明的优点效果：本发明充分利用电解铝厂内分布式光伏发电能力，采用合理的供配电配置及控制、保护策略，有效减少光伏发电的不稳定性对供电系统的影响，有效降低铝厂能耗指标。本发明不需要改变电解铝厂供电整流系统配置，不仅适用于新建电解铝厂，同样适用于现有电解铝厂的升级改造，一定程度上解决能耗不达标问题；采用合理的供配电配置及控制、保护策略，有效减少光伏发电的不稳定性对供电系统的影响，保证供电的可靠性；对比电解铝厂的整体投资，该项投资占比很小。

附图说明

图1为本发明示意图。

图2为本发明平面布置图。

图3为图2剖面布置图。

图中：1、光伏发电系统；2、光伏供电专用35kV配电装置；3、光伏供电专用供电

整流机组；4、光伏供电专用直流汇流支母线；5、直流汇流总母线；6、直流隔离开关；7、调压整流变压器；8、整流器；9、35kV配电室；10、变压器间隔；11、整流器室；12、支母线室；13、电解铝厂供电整流系统的供电整流器室；14、逆流电流互感器。

具本实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述，显而易见地，下面描述中仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施例方案。

如图所示，本发明分布式光伏发电用于电解铝厂供电整流系统的方法，于将光伏

发电系统1输出端与光伏供电专用35kV配电装置2连接，电流经过光伏供电专用35kV配电装置2后送到光伏供电专用供电整流机组3，光伏供电专用供电整流机组3将电流送到光伏供电专用直流汇流支母线4上，经过光伏供电专用直流汇流支母线4后送到电解铝厂供电整流系统的直流汇流总母线5上，并设置35kV馈电回路断路器的跳闸保护和直流母线的主动式防逆流保护，35kV馈电回路断路器设在光伏供电专用35kV配电装置2上，光伏供电专用直流汇流支母线上设置逆流电流互感器14，电流由逆流电流互感器14测得电流反向时发出跳闸指令实现直流母线的主动式防逆流保护，使35kV馈电回路断路器跳闸。

所述的光伏供电专用35kV配电装置2、光伏供电专用供电整流机组3和光伏供电专用直流汇流支母线4设在电解铝厂供电整流系统的邻侧。

所述的光伏供电专用直流汇流支母线4上设有直流隔离开关6和逆流电流互感器14。

所述的光伏供电专用供电整流机组3包括调压整流变压器7和整流器8，整流器8设在调压整流变压器7与光伏供电专用直流汇流支母线4之间。

当监测到光伏发电系统1出现故障以及发电不达标或停止发电的情况时，启动35kV馈电回路断路器的跳闸保护，断开光伏发电系统1的供电回路；当监测到光伏供电专用供电整流机组3出现故障时，启动35kV馈电回路断路器的跳闸保护，断开光伏发电系统1的供电回路；当监测到光伏供电专用直流汇流支母线4出现短路故障时，启动直流母线的主动式防逆流保护，断开光伏发电系统1的供电回路；当监测到电解铝厂供电整流系统出现故障时，启动35kV馈电回路断路器的跳闸保护，断开光伏发电系统1的供电回路，避免“孤岛效应”的发生。以上情况由于本发明所产生的直流电流占总体直流电流的比例很小，通过及时对电解铝厂供电整流系统进行稳流控制，可以很好地保证供电系统的稳定性。

分布式光伏发电用于电解铝厂供电整流系统的方法还包括稳流控制和稳压控制；其

中稳流控制包括：监测直流汇流总母线5的电流信号，为保证电解槽直流供电的电流稳定性，需综合考虑本发明接入后的稳流系统，稳流系统按照闭环系统进行控制，把直流汇流总母线上设置的总直流电流传感器测得的直流汇流总母线5的电流信号作为受控对象的信息反馈，对电解铝厂供电整流系统进行给定控制，因为光伏发电供电整流系统所产生的直流电流占总体直流电流的比例很小，可以仅将其作为闭环控制系统中的一个干扰源，不对其进行稳流控制。即当光伏供电专用供电整流机组3随光伏发电系统1的波动而导致直流输出发生变化时，稳流系统根据总直流电流传感器测得的直流汇流总母线5的电流信号的变化来调整电解铝厂供电整流系统的电流输出，最终保证总直流电流输出的稳定性；

稳压控制包括：监测光伏供电专用直流汇流支母线4的电压信号，通过调整光伏供电专用供电整流机组3的有载开关档位及晶闸管的控制角，来保证光伏供电专用供电整流机组3的直流输出电压与电解铝厂供电整流系统侧电压保持一致。

所述的光伏供电专用35kV配电装置2中设置电能表。

所述的光伏供电专用35kV配电装置2设置在35kV配电室9内，光伏供电专用供电整流机组3的调压整流变压器7设在变压器间隔10内，整流器8设在整流器室11，光伏供电专用直流汇流支母线4设在支母线室12，整流器室11与支母线室12为上下楼，一层为支母线室12，二层为整流器室11，变压器间隔10和支母线室12的一侧为35kV配电室9，变压器间隔10和支母线室12的另一侧为电解铝厂供电整流系统的供电整室13。

所述光伏发电系统1为分布式光伏发电系统，是设在电解铝厂屋顶光伏发电以及局部光伏地面电站。

所述的整流器室11为半敞开带屋面的结构。

本发明的光伏发电系统1出现故障以及发电不达标或停止发电情况的监测采用是现有技术即可。稳流系统为现有的电解铝厂供电整流系统的装置，采用现有技术即可。