本发明属于铝电解技术领域，具体涉及一种消纳不稳定新能源的热平衡调节系统及实现的方法。
背景技术：
随着世界各国对环境保护越来越重视，相比于传统能源(煤炭、石油等)，人们越来越青睐新能源的开发与利用。太阳能、风能、海洋能等是依靠科学技术，开发和利用的非常规能源，是新能源的典型代表，这些新能源具有无污染、可再生性的特点，而新能源发电，则是把新能源转为电能的过程，以实现资源的可持续发展。虽然新能源的发电量逐年上升，但是由于大多数新能源发电随季节、天气等变化导致发电量不太稳定，以及电网输送、调节能力的限制，新能源发电还未得到有效地消纳。
铝电解是一种对电力资源极其依赖的高耗能企业，如果在新能源资源丰富且铝电解产能又大的地区，可以实现铝电解槽对新能源发电的就地消纳，由于新能源发电具有随时间波动的特点，要实现铝电解槽对风电的就地消纳，必须使电解槽具备适应新能源发电不稳定性的能力。当铝电解槽消纳新能源时，由于消纳电量的不稳定性，必定会使电解槽的热收入发生变化，对电解槽的热平衡进行破坏，导致铝电解槽难以稳定运行。
从铝电解槽的热量收入和支出来看，铝电解槽的热收入主要来源于电解质熔体的焦耳热，电解槽的散热主要集中在电解槽上部覆盖料、钢爪和侧部槽壳，其中上部散热约占总散热的50％，侧部槽壳散热约占总散热的35％左。铝电解槽的上部结构比较复杂，有排烟管道、下料仓等结构的存在，并且在上部有大量生产操作，如下料、打壳、换极、升降阳极等，现有技术当中，对于要通过铝电解槽上部调节电解槽的热平衡是比较困难。铝电解槽消纳新能源时，由于消纳电量的不稳定性，必定会使电解槽的热收入发生变化，对电解槽的热平衡进行破坏，导致铝电解槽难以稳定运行，还没有一种较为合适的消纳不稳定新能源的铝电解槽热平衡调节系统及方法。
技术实现要素：
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种消纳不稳定新能源的热平衡调节系统及实现的方法。
本发明提供一种消纳不稳定新能源的热平衡调节系统：
一种消纳不稳定新能源的热平衡调节系统，包括：
铝电解槽(1)、阳极电流检测模块(3)、流量控制模块(4)、流量控制阀(5)、换热器(6)和输送管(7)；
所述阳极电流检测模块(3)设于所述铝电解槽(1)的阳极，用于将检测铝电解槽阳极电流信号，并将所述阳极电流信号传输至流量控制模块(4)；
所述流量控制模块(4)与阳极电流检测模块(3)连接，用于控制流量控制阀(5)；
所述流量控制阀(5)设于所述输送管(7)，用于控制导热介质流量；
所述输送管(7)与设有换流器(6)的铝电解槽(1)连接。
优选地，所述流量控制模块(4)按下式控制所述流量控制阀(5)：
式中，q调整流量为需调整的换热介质流量大小，m3/h；q调整流量为基准电流下的介质流量大小，m3/h；i检为消纳新能源时检测到的实际电流大小，a；i基准为基准电流下的电流大小，a；η为常数，需根据消纳新能源的种类以及电解槽的具体型号和生产情况确定。
优选地，还包括：
回流管(8)、冷凝器(9)、保温储存器(10)和连接管(11)；
所述冷凝器(9)设置于所述回流管(8)和连接管(11)之间；
所述保温储存器(10)设置于所述连接管(11)和输送管(7)之间。
优选地，包括：
换热器(6)与输送管(7)和回流管(8)之间通过法兰连接；
冷凝器(9)与回流管(8)和连接管(11)之间通过法兰连接；
保温储存器(10)与连接管(11)和输送管(7)通过法兰连接。
优选地，包括：
位于换热器(6)出口端的回流管(8)的温度控制在200～400℃。
优选地，所述导热介质包括熔融盐；
位于换热器(6)进口端的输送管(7)里的所述熔融盐的温度控制在100～200℃。
优选地，所述熔融盐，包括：
不同金属硝酸盐的混合物、不同金属氯化物、金属氧化物或金属硝酸盐的混合物。
本发明的另一目的在于提出一种消纳不稳定新能源的热平衡调节系统实现的方法，包括：
当铝电解槽(1)消纳不稳定新能源时，阳极电流检测模块(3)对电解槽阳极电流进行检测，并将检测到的电流信号传输到流量控制模块(4)；
流量控制模块(4)根据电流信号的大小调节熔融盐流量控制阀(5)，控制从输送管(7)进入换热器(6)的熔融盐使铝电解槽(1)散热平衡。
优选地，还包括：
换流器(6)中的被加热的熔融盐通回流管(8)进入冷凝器(9)；冷却后经连接管(11)流入保温储存器(10)；并通过输送管(7)流入换流器(6)进行循环。
优选地，包括：
位于换热器(6)出口端的回流管(8)的温度控制在200～400℃。
优选地，所述导热介质包括熔融盐；
位于换热器(6)进口端的输送管(7)里的所述熔融盐的温度控制在100～200℃。
优选地，所述熔融盐，包括：
不同金属硝酸盐的混合物、不同金属氯化物、金属氧化物或金属硝酸盐的混合物。优选地，所述不稳定新能源，包括：风能发电、太阳能发电或地热能发电的新能源。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案对电解槽消纳不稳定新能源时，通过阳极电流的实时检测，根据电流非分配的大小对换热器进口熔融盐流量的控制，控制电解槽的散热量，可以在铝电解槽槽壳进行快速高效地换热，实现对电解槽的热平衡调节，有助于形成稳定的炉帮形状，使电解槽消纳不稳定新能源时在稳定的热平衡条件下运行。
附图说明
图1为本发明的系统示意图；
图2为本发明的铝电解槽槽壳的系统配置方案示意图；
图3为本发明的整个铝电解槽侧部槽壳的系统配置方案示意图；
1-铝电解槽、2-侧部槽壳、3-阳极电流检测模块、4-流量控制模块、5-流量控制阀、6-换热器、7-输送管、8-回流管、9-冷凝器、10-保温储存器、11-连接管。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
一种消纳不稳定新能源的热平衡调节系统，主要包括阳极电流检测模块、流量控制模块、流量控制阀、换热器、输送管、回流管、连接管、冷凝器、保温储存器等装置。
在铝电解槽槽壳上安装有换热器，换热器内以低熔点熔融盐为导热介质。因为相比于其它导热介质(如导热油、水、液态金属等)，低熔点熔融盐具有传热能力强、使用温度较高、安全性高等特点，能快速对槽壳进行热交换。
铝电解槽消纳不稳定新能源时，在铝电解槽阳极设有阳极电流检测模块，对电解槽阳极电流进行实时检测，检测到的电流信号传输到流量控制模块。
所述流量控制模块根据实时电流分配大小调节熔融盐流量控制阀，控制从输送管进入换热器的熔融盐流量，从而控制电解槽的散热。
所述流量控制模块包括三个子模块：阳极电流信号接收子模块、流量调整计算子模块、流量调整信号输出子模块。阳极电流信号接收子模块用于接收阳极电流检测系统得到的阳极电流大小数值，然后将数据输入到流量调整计算子模块；流量调整计算子模块通过下述公式计算出应调整的换热介质流量，然后将此数值大小信号输出并控制流量控制阀的开口大小以调整换热介质流量。
式中，q调整流量为需调整的换热介质流量大小，m3/h；q调整流量为基准电流下的介质流量大小，m3/h；i检为消纳新能源时检测到的实际电流大小，a；i基准为基准电流下的电流大小，a；η为常数，需根据消纳新能源的种类以及电解槽的具体型号和生产情况确定。
所述换热器中被加热的低熔点熔融盐通过回流管进入冷凝器，冷却后经过连接管流入保温储存器进行保存，并通过输送管再流入换热器进行循环运用。
所述熔融盐的组成可以是不同金属硝酸盐的混合物，也可以是不同金属氯化物、金属氧化物或金属硝酸盐的混合物，也可以是不同金属氯化物、金属氧化物或金属碳酸盐的混合物。
所述熔融盐的熔点要求在50～150℃。
所述换热器进口端输送管里的熔融盐的温度控制在100～200℃；换热器出口端回流管的温度控制在200～400℃。
所述保温储存器里的温度确保大于熔融盐的熔点。
所述流量控制阀安装在保温储存器与换热器之间的输送管上。
所述换热器与输送管和回流管之间、冷凝器与回流管和连接管之间、保温储存器与连接管和输送管均采用法兰连接，连接处设置有绝缘部件。
所述消纳的不稳定新能源包括以风能发电、太阳能发电、地热能发电为代表的所有可用于发电的新能源。
本发明的一种消纳不稳定新能源的铝电解槽热平衡调节系统示意图如图1所示，
在铝电解槽(1)槽壳(2)上安装有换热器(6)，换热器(6)内以低熔点熔融盐为导热介质。铝电解槽消纳风电时，在铝电解槽阳极设有阳极电流检测模块(3)，对电解槽阳极电流进行实时检测，检测到的电流信号传输到流量控制模块(4)，流量控制模块(4)根据实时电流分配的大小调节熔融盐流量控制阀(5)，控制从输送管(7)进入换热器的熔融盐流量，从而控制电解槽的散热。在换热器中被加热的熔融盐通过回流管(8)进入冷凝器(9)，冷却后经过连接管(11)流入保温储存器(10)进行保存，并通过输送管(7)再流入换热器(6)进行循环运用。
熔融盐的组成可以是不同金属硝酸盐的混合物，也可以是不同金属氯化物、金属氧化物和金属硝酸盐的混合物，也可以是不同金属氯化物、金属氧化物和金属碳酸盐的混合物。熔融盐的熔点要求在50～150℃。
换热器(6)进口端输送管(7)里的熔融盐的温度控制在100～200℃；换热器(6)出口端回流管(8)的温度控制在200～400℃。保温储存器(10)里的温度确保大于熔融盐的熔点。
流量控制阀(5)安装在保温储存器(10)与换热器(6)之间的输送管(7)上。换热器(6)与输送管(7)和回流管(8)之间、冷凝器(9)与回流管(8)和连接管(11)之间、保温储存器(10)与连接管(11)和输送管(7)均采用法兰连接，连接处设置有绝缘部件。
本发明的另一目的在于提出一种消纳不稳定新能源的热平衡调节系统实现的方法，包括：
当铝电解槽(1)消纳不稳定新能源时，阳极电流检测模块(3)对电解槽阳极电流进行检测，并将检测到的电流信号传输到流量控制模块(4)；
流量控制模块(4)根据电流信号的大小调节熔融盐流量控制阀(5)，控制从输送管(7)进入换热器(6)的熔融盐使铝电解槽(1)散热平衡。
还包括：
换流器(6)中的被加热的熔融盐通回流管(8)进入冷凝器(9)；冷却后经连接管(11)流入保温储存器(10)；并通过输送管(7)流入换流器(6)进行循环。
进一步，包括：
位于换热器(6)出口端的回流管(8)的温度控制在200～400℃。
所述导热介质包括熔融盐；
位于换热器(6)进口端的输送管(7)里的所述熔融盐的温度控制在100～200℃。
其中，熔融盐，包括：
不同金属硝酸盐的混合物、不同金属氯化物、金属氧化物或金属硝酸盐的混合物。
不稳定新能源，包括：风能发电、太阳能发电或地热能发电的新能源。
具体的，实施例1：铝电解槽侧部槽壳的系统配置方案示意图如图2和图3所示，换热器(6)只安装在铝电解槽侧部槽壳上，铝电解槽消纳不稳定新能源时，阳极电流检测模块(3)对电解槽阳极电流进行实时检测，检测到的电流信号传输到流量控制模块(4)，流量控制模块(4)根据实时电流分配的大小调节熔融盐流量控制阀(5)，控制从输送管(7)进入换热器的熔融盐流量，从而控制电解槽的散热，时炉帮形状处于比较稳定的状态。在换热器中被加热的熔融盐通过回流管(8)进入冷凝器(9)，冷却后经过连接管(11)流入保温储存器(10)进行保存，并通过输送管(7)再流入换热器(6)进行循环运用。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。