电解金属源网荷储系统及其调度方法技术方案

本申请涉及一种电解金属源网荷储系统及其调度方法。电解金属源网荷储系统包括绿电供电模块、电网供电模块、电池储能模块、电解金属负荷模块以及直流微电网控制模块，电解金属源网荷储系统具有第一工作状态和第二工作状态，在第一工作状态下，电解金属负荷模块被配置为与绿电供电模块电连接，且接收绿电供电模块输出的功率；在第二工作状态下，绿电供电模块被配置为与电解金属负荷模块电连接且向电解金属负荷模块输出功率，且电网供电模块和电池储能模块中的至少一者与电解金属负荷模块电连接且向电解金属负荷模块输出功率。本申请的电解金属源网荷储系统有效提高了绿电在电解金属过程中的用电占比，推动了电解金属行业的绿色低碳发展。色低碳发展。色低碳发展。

【技术实现步骤摘要】
电解金属源网荷储系统及其调度方法


[0001]本申请涉及电解金属
，尤其涉及一种电解金属源网荷储系统及其调度方法。

技术介绍

[0002]电解金属行业为机械制造、建筑建材、电子工业、航空航天、核能利用、新能源技术、国防工业等领域的发展提供了必不可少的基础材料和重要物资。
[0003]当前，电解金属行业的用电主要来自工业火电，对应的碳排放量巨大，比如，电解铝每吨耗电约1.3～1.35万度电，电解镍每吨耗电约1.85万度电，电解钠每吨耗电约1.1～1.2万度电，电解锰每吨耗电约6000度电，精炼电解铜每吨耗电约300～400度电等。2020年电解铝行业耗电量约占全国用电总量的7.44％，碳排放量约为5.6亿吨，占国内总碳排放量的6％。
[0004]因此，开发一种低碳排放的电解金属系统是实现该行业高质量可持续发展的迫切要求。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种电解金属源网荷储系统及其调度方法，旨在提高绿电在电解金属过程中的用电占比，推动电解金属行业的绿色低碳发展。
[0006]第一方面，本申请提出一种电解金属源网荷储系统，其包括绿电供电模块、电网供电模块、电池储能模块、电解金属负荷模块以及直流微电网控制模块，绿电供电模块、电网供电模块、电池储能模块和电解金属负荷模块分别电连接直流微电网控制模块，绿电供电模块和电网供电模块用于输出电能，电池储能模块用于储存并输出电能，电解金属负荷模块用于将金属离子电解为金属单质，
[0007]其中，电解金属源网荷储系统具有第一工作状态和第二工作状态，
[0008]在第一工作状态下，电解金属负荷模块被配置为与绿电供电模块电连接，且接收绿电供电模块输出的功率；
[0009]在第二工作状态下，绿电供电模块被配置为与电解金属负荷模块电连接且向电解金属负荷模块输出功率，且电网供电模块和电池储能模块中的至少一者与电解金属负荷模块电连接且向电解金属负荷模块输出功率。
[0010]在一些实施方式中，直流微电网控制模块包括直流母线，直流母线分别电连接绿电供电模块、电网供电模块、电池储能模块和电解金属负荷模块。
[0011]在一些实施方式中，直流微电网控制模块还包括控制器，控制器电连接直流母线，控制器用于监测电解金属源网荷储系统的状态参数，并根据状态参数调控电解金属源网荷储系统的工作状态。
[0012]在一些实施方式中，绿电供电模块包括绿电发电系统、升压变换器和降压变换器，升压变换器分别电连接绿电发电系统和降压变换器，降压变换器电连接直流微电网控制模
块。
[0013]在一些实施方式中，电网供电模块包括电网发电系统和第一变换器，第一变换器电连接电网发电系统，且电连接直流微电网控制模块。
[0014]在一些实施方式中，电池储能模块包括储能系统和第二变换器，第二变换器电连接储能系统，且电连接直流微电网控制模块。
[0015]在一些实施方式中，电解金属负荷模块包括电解金属系统和第三变换器，第三变换器电连接电解金属系统，且电连接直流微电网控制模块，其中，电解金属系统包括电解槽，电解槽用于将金属离子电解为金属单质。
[0016]在一些实施方式中，电解槽设置为多个，多个电解槽分别与第三变换器电连接，其中，多个电解槽中的至少部分电解槽串联设置。
[0017]在一些实施方式中，多个电解槽中的至少部分电解槽并联设置。
[0018]在一些实施方式中，绿电供电模块、电网供电模块、电池储能模块以及电解金属负荷模块中的至少一者还包括断路器，断路器与直流微电网控制模块电连接，断路器用于控制电路通断。
[0019]第二方面，本申请提出一种调度方法，用于电解金属源网荷储系统，电解金属源网荷储系统包括绿电供电模块、电网供电模块、电池储能模块、电解金属负荷模块以及直流微电网控制模块，绿电供电模块、电网供电模块、电池储能模块和电解金属负荷模块分别电连接直流微电网控制模块，调度方法包括：
[0020]获取电解金属源网荷储系统的状态参数；
[0021]确认状态参数符合第一预设条件时，调控电解金属源网荷储系统处于第一工作状态，在第一工作状态下，电解金属负荷模块被配置为与绿电供电模块电连接，且接收绿电供电模块输出的功率；
[0022]确认状态参数符合第二预设条件时，调控电解金属源网荷储系统处于第二工作状态，在第二工作状态下，绿电供电模块被配置为与电解金属负荷模块电连接且向电解金属负荷模块输出功率，且电网供电模块和电池储能模块中的至少一者与电解金属负荷模块电连接且向电解金属负荷模块输出功率。
[0023]在一些实施方式中，状态参数包括绿电供电模块的功率P
PV
、电池储能模块的荷电状态SOC、电解金属负荷模块的功率P
load
、电网供电模块的电价p
grid
、电池储能模块安全稳定运行的荷电状态最大值SOC
max
、电池储能模块安全稳定运行的荷电状态最小值SOC
min
以及电网供电模块的临界电价p0中的至少一种。
[0024]在一些实施方式中，确认状态参数符合第一预设条件时，调控电解金属源网荷储系统处于第一工作状态的步骤，还包括：
[0025]确认P
PV
>P
load
且SOC<SOC
max
的情况下，绿电供电模块提供电解金属负荷模块所需的全部功率，且绿电供电模块的剩余供电功率为电池储能模块充电，当充电至SOC＝SOC
max
时，绿电供电模块停止向电池储能模块充电，绿电供电模块的剩余供电功率出售给电网供电模块；
[0026]确认P
PV
>P
load
且SOC≥SOC
max
的情况下，绿电供电模块提供电解金属负荷模块所需的全部功率，且绿电供电模块的剩余供电功率出售给电网供电模块；
[0027]确认P
PV
＝P
load
的情况下，绿电供电模块提供电解金属负荷模块所需的全部功率。
[0028]在一些实施方式中，确认状态参数符合第二预设条件时，调控电解金属源网荷储系统处于第二工作状态的步骤，还包括：
[0029]确认P
PV
<P
load
且SOC≤SOC
min
的情况下，绿电供电模块的功率全部提供给电解金属负荷模块，且电解金属负荷模块的剩余所需功率由电网供电模块提供；
[0030]确认P
PV
<P
load
且SOC>SOC
min
且p
grid
>p0的情况下，绿电供电模块的功率全部提供给电解金属负荷模块，且电解金属负荷模块的剩余所需功率优先由电池储能模块提供，当电池储能模块放电至SOC＝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解金属源网荷储系统，其特征在于，包括绿电供电模块、电网供电模块、电池储能模块、电解金属负荷模块以及直流微电网控制模块，所述绿电供电模块、所述电网供电模块、所述电池储能模块和所述电解金属负荷模块分别电连接所述直流微电网控制模块，所述绿电供电模块和所述电网供电模块用于输出电能，所述电池储能模块用于储存并输出电能，所述电解金属负荷模块用于将金属离子电解为金属单质，其中，所述电解金属源网荷储系统具有第一工作状态和第二工作状态，在所述第一工作状态下，所述电解金属负荷模块被配置为与所述绿电供电模块电连接，且接收所述绿电供电模块输出的功率；在所述第二工作状态下，所述绿电供电模块被配置为与所述电解金属负荷模块电连接且向所述电解金属负荷模块输出功率，且所述电网供电模块和所述电池储能模块中的至少一者与所述电解金属负荷模块电连接且向所述电解金属负荷模块输出功率。2.根据权利要求1所述的电解金属源网荷储系统，其特征在于，所述直流微电网控制模块包括直流母线，所述直流母线分别电连接所述绿电供电模块、所述电网供电模块、所述电池储能模块和所述电解金属负荷模块。3.根据权利要求2所述的电解金属源网荷储系统，其特征在于，所述直流微电网控制模块还包括控制器，所述控制器电连接所述直流母线，所述控制器用于监测所述电解金属源网荷储系统的状态参数，并根据所述状态参数调控所述电解金属源网荷储系统的工作状态。4.根据权利要求1所述的电解金属源网荷储系统，其特征在于，所述绿电供电模块包括绿电发电系统、升压变换器和降压变换器，所述升压变换器分别电连接所述绿电发电系统和所述降压变换器，所述降压变换器电连接所述直流微电网控制模块。5.根据权利要求1所述的电解金属源网荷储系统，其特征在于，所述电网供电模块包括电网发电系统和第一变换器，所述第一变换器电连接所述电网发电系统，且电连接所述直流微电网控制模块。6.根据权利要求1所述的电解金属源网荷储系统，其特征在于，所述电池储能模块包括储能系统和第二变换器，所述第二变换器电连接所述储能系统，且电连接所述直流微电网控制模块。7.根据权利要求1所述的电解金属源网荷储系统，其特征在于，所述电解金属负荷模块包括电解金属系统和第三变换器，所述第三变换器电连接所述电解金属系统，且电连接所述直流微电网控制模块，其中，所述电解金属系统包括电解槽，所述电解槽用于将金属离子电解为金属单质。8.根据权利要求7所述的电解金属源网荷储系统，其特征在于，所述电解槽设置为多个，多个所述电解槽分别与所述第三变换器电连接，其中，多个所述电解槽中的至少部分所述电解槽串联设置；和/或多个所述电解槽中的至少部分所述电解槽并联设置。9.根据权利要求1至8任一项所述的电解金属源网荷储系统，其特征在于，所述绿电供电模块、所述电网供电模块、所述电池储能模块以及所述电解金属负荷模块中的至少一者还包括断路器，所述断路器与所述直流微电网控制模块电连接，所述断路器用于控制电路通断。
10.一种调度方法，用于电解金属源网荷储系统，其特征在于，所述电解金属源网荷储系统包括绿电供电模块、电网供电模块、电池储能模块、电解金属负荷模块以及直流微电网控制模块，所述绿电供电模块、所述电网供电模块、所述电池储能模块和所述电解金属负荷模块分别电连接所述直流微电网控制模块，所述调度方法包括：获取所述电解金属源网荷储系统的状态参数；确认所述状态参数符合第一预设条件时，调控所述电解金属源网荷储系统处于第一工作状态，在所述第一工作状态下，所述电解金属负荷模块被配置为与所述绿电供电模块电连接，且接收所述绿电供电模块输出的功率；确认所述状态参数符合第二预设条件时，调控所述电解金属源网荷储系统处于第二工作状态，在所述第二工作状态下，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，唐城，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：