电解铝能源互联网系统的火用平衡分析方法探讨

王甲骏，王亚慧

(1.机械工业技术发展基金委员会能效评估部，北京 100053；2.北京建筑大学电信学院，北京 100044)

1 电解铝能源互联网系统

针对电解铝生产过程中电力能源的巨大消耗，被弃风光电能应用于电解铝及电解水就是一个合理的选择。电解铝生成金属铝及二氧化碳废气，电解水形成氢气和氧气产品；其中电解铝的二氧化碳废气与电解水形成的氢气结合，可以生成具有成熟储运技术的甲烷产品，甲烷可以与氧反应产生能量和生成水。在这样的多中间产品生产过程中，所有的参与物料构成互为原料-产品的闭环系统，电解铝能源互联网系统如图1所示。从理论上讲，该系统应该无任何无用废弃的物质产生，能够达到能源和资源的充分利用。难以并入大电网的被弃风光电能应用于高耗能的电解铝生产，避免了能源浪费，使不稳定的清洁能源有了用武之地；电解铝产生的二氧化碳废气得到了科学合理的利用，水进行了循环利用，这样既避免高污染，又节约水资源，有望实现二氧化碳的零排放[5-6]。

2 电解铝能源互联网系统火用分析

由图1可知，电解铝能源互联网系统运行过程为：由风/光电供能电解铝和电解水，生成金属铝和氧气产品，二氧化碳与氢气进一步合成甲烷和水，甲烷可作为燃气产品，也可循环用于输入能源，水循环利用。

图1 电解铝能源互联网系统

在系统中供能子系统为：风/光电Pw及生成的甲烷燃气Pg供能；耗能子系统为：电解铝PA、电解水PH1、生成甲烷PC、回收水PH2等。……