本实用新型涉及电力系统分布式发电供能系统，尤其涉及LNG能源梯级利用和数据中心一体化供能系统。
背景技术：
LNG是液化天然气英文Liquefied Natural Gas的缩写，是一种低温液体混合物，每吨LNG气化时可产生约230KWh的冷能，合理利用这部分冷能可产生很好的经济效益。传统的LNG利用方式是将LNG采用海水气化供给用户，在气化过程中利用部分冷能进行制冷、空气液化等，其受到下游用户的制约，其冷能不能完全消纳或是利用率较低，并且冷能直接释放也会对周围环境产生一定的影响。所以，如何高效梯级利用LNG气化为NG过程中产生的大量冷能，成为一个亟待解决的技术难题。
数据中心机房内有大量的服务器、交换机和存储设备等装置，为了满足生活和工作的需要，这些装置需要每天都是开启状态，需要消耗巨大的电能，也产生大量的热量。
2016年，国家大力倡导互联网+，这也为LNG能源梯级利用与数据中心产业的结合创造良好的发展空间。
技术实现要素：
本实用新型为解决现有技术中对LNG冷能利用率低的技术问题，提供一种结构设计合理的LNG能源梯级利用和数据中心一体化供能系统。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：
LNG能源梯级利用和数据中心一体化供能系统，该系统通过潜液泵与LNG储罐连通，包括LNG冷能利用模块、制冷模块、余热利用模块和发电模块；所述LNG冷能利用模块包括利用冷能的第一换热器；所述第一换热器第一入口连通潜液泵出口；所述制冷模块包括为数据中心空调冷媒水提供冷能的第二换热器；所述第二换热器入口连通所述第一换热器第一出口；所述的余热利用模块包括利用余热的第三换热器；所述第三换热器第一入口连通所述第二换热器出口；所述发电模块包括涡轮机、燃气轮机、内燃机、蒸汽轮机和发电机中的一种或多种；所述第三换热器出口与发电模块相连通；所述第一换热器第二入口与发电模块相连通，所述第一换热器第二出口与发电模块相连通。此设计不仅将LNG冷能通过多个换热器进行回收利用，而且对冷能进行梯级利用；将LNG能源梯级利用和数据中心一体化设计，提高了能源利用率。
进一步，所述余热利用模块还包括余热锅炉，所述余热锅炉出口连通所述第三换热器第二入口；所述发电模块发电后产生的烟气通过所述余热锅炉入口进入余热锅炉。此设计利用了发电后的烟气余热，提高第三换热器中发电工质的温度，提高发电效率；同时也避免了现有技术中未能利用烟气或是少量利用，而将大量烟气排放到大气中，造成环境污染。
进一步，所述余热利用模块还包括制冷机组，所述制冷机组出口连通所述第三换热器第二入口；所述发电模块发电后产生的烟气通过所述制冷机组入口进入制冷机组。此设计利用了发电后的烟气余热，提高第三换热器中发电工质的温度，提高发电效率；同时也避免了现有技术中未能利用烟气或是少量利用，而将大量烟气排放到大气中，造成环境污染。
更进一步，所述第一换热器的数量为2-4个，所述第二换热器和第三换热器的数量分别与所述第一换热器的数量相同。此设计实现LNG冷能的吸收利用。
更进一步，所述LNG冷能利用模块还包括第四换热器，连通所述第一换热器和发电模块，吸收经过LNG多级释冷后的冷能，并将冷能传递给数据中心空调冷媒水。此设计进一步的吸收利用经过多级利用后的LNG冷能，节省能源。
更进一步，在所述第四换热器和发电模块之间还设置有混合器，升温后的LNG进入混合器与管道天然气混合，进入发电模块发电。此设计通过混合器调节管道天然气的流量，以满足数据中心对供电量和供冷量的要求。
LNG能源梯级利用和数据中心一体化供能系统的工作方法：LNG经过潜液泵升压后进入第一换热器中，与发电工质交换冷能，此时LNG温度升高到-85～-100摄氏度；再经过下一个的第一换热器交换冷能，此时LNG温度升高到-30摄氏度左右，成为低温天然气；再经过第四换热器交换冷能，此时低温天然气升温到5～15摄氏度，进入混合器与管道天然气混合，进入发电模块发电；发电后产生的烟气，一部分经过余热锅炉后进入第三换热器，与第三换热器交换热量，加热发电工质，提高发电模块发电效率，另一部分经过制冷机组后进入第三换热器，与第三换热器交换热量，加热发电工质，提高发电模块发电效率；经过第一换热器的发电工质进入第二换热器交换冷能，此时发电工质温度升到0摄氏度左右，再进入第三换热器升温至30～80摄氏度，最后进入发电模块发电后进入第一换热器中进行下一循环。
本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：
1、本实用新型实现了LNG冷能的梯级利用，并将发电后的发电工质的冷能通过第二换热器为数据中心供冷，将LNG冷能与发电模块进行综合利用，提高发电效率，以保证数据中心供电和供冷的安全性和稳定性；并且将电网由主要供电源变为备用电源，降低电网调峰压力，提高电网调峰的灵活性；
2、本实用新型充分利用了发电后产生的烟气的低温余热，能源利用率高，节约了能源；
3、本实用新型LNG能源梯级利用和数据中心一体化设计，取消了现有技术中LNG汽化热水锅炉装置，节省该部分的燃料，污染物排放量少，从一定程度上保护了环境，同时降低了建设成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型供能系统的结构示意图。
标号说明：
1、LNG储罐； 2、第一换热器； 3、第二换热器； 4、第三换热器；
5、第四换热器； 6、发电模块； 7、混合器； 8、余热锅炉；
9、制冷机组； 10、潜液泵； 11、液体升压泵。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
实施例1：
如图1所示，LNG能源梯级利用和数据中心一体化供能系统，包括LNG冷能利用模块、制冷模块、余热利用模块和发电模块6；该系统通过潜液泵10与LNG储罐1连通。LNG冷能利用模块包括利用冷能的第一换热器2，第一换热器2第一入口连通潜液泵10出口。制冷模块包括第二换热器3，第二换热器3为数据中心空调冷媒水提供冷能；第二换热器3入口连通第一换热器2第一出口。发电模块6包括涡轮机、燃气轮机、内燃机、蒸汽轮机和发电机中的一种或多种，第一换热器2第二入口与发电模块6相连通，第一换热器2第二出口与发电模块6相连通。余热利用模块包括第三换热器4，第三换热器4第一入口连通第二换热器3出口，第三换热器4出口与发电模块6相连通；利用来自第二换热器3中发电工质的余热对第三换热器4中的发电工质升温，提高发电效率。在本实施例中，连通第三换热器4的发电模块6中采用涡轮机发电，连通第一换热器2的发电模块6中采用燃气轮机发电。发电工质可以是丙烷或R134a，本实施例中发电工质是丙烷。
系统在运行时，储存在LNG储罐1中的LNG，经过潜液泵10升压后流经第一换热器2，与第一换热器2中的发电工质交换冷能，将发电工质液化；液化后的低压发电工质经过液体升压泵11进行升压，将部分冷能转为压力能，其余冷能通过第二换热器3传递给空调冷媒水，为数据中心的空调提供冷能，此时发电工质温度在0摄氏度左右；再通过第三换热器4进行换热，发电工质升温至30～80摄氏度，进入发电模块6中膨胀做功发电，为数据中心提供部分电能；最后发电工质进入第一换热器2中进行下一循环。
实施例2：
如图1所示，本实施例结合实施例1，其不同之处在于：余热利用模块还包括余热锅炉8，余热锅炉8出口连通第三换热器4第二入口；发电模块6发电后产生的烟气通过余热锅炉8入口进入余热锅炉8。
系统在运行时，燃气轮机发电后产生的烟气通过余热锅炉8入口进入余热锅炉8中；余热锅炉8中的水被加热产生蒸汽，蒸汽进入小汽轮机做工发电，此过程为现有技术中的常规技术手段，所以在图1中未标注；余热锅炉8排出的烟气温度为100摄氏度左右，经过第三换热器4加热发电工质，提高发电效率。
实施例3：
如图1所示，本实施例结合实施例1或2，其不同之处在于：余热利用模块还包括制冷机组9，制冷机组9出口连通第三换热器4第二入口；发电模块6发电后产生的烟气通过制冷机组9入口进入制冷机组9。本实施例中的制冷机组9为烟气溴化锂机组，除此之外还可以采用吸收式制冷机组9。
系统在运行时，燃气轮机发电产生的烟气通过制冷机组9后，温度降到120摄氏度左右，再经过第三换热器4加热发电工质，提高发电效率。
实施例4：
如图1所示，本实施例结合实施例3，其不同之处在于：第一换热器2的数量为2个，第二换热器3和第三换热器4的数量分别为2个。
系统运行时，经过一个第一换热器2交换冷能后的LNG温度为-85～-100摄氏度；再经过下一个的第一换热器2交换冷能，此时LNG温度升高到-30摄氏度左右，成为低温天然气，进入发电模块6发电。
实施例5：
如图1所示，本实施例结合实施例3，其不同之处在于：第一换热器2的数量为4个，第二换热器3和第三换热器4的数量分别为4个。
系统运行时，经过一个第一换热器2交换冷能后的LNG温度为-85～-100摄氏度；再经过下一个的第一换热器2交换冷能，此时LNG温度升高到-30摄氏度左右，成为低温天然气；再经过两次的冷能交换后，低温天然气成为正常天然气，进入发电模块6发电。
实施例6：
如图1所示，本实施例结合实施例4或5，其不同之处在于：LNG冷能利用模块还包括第四换热器5，连通第一换热器2和发电模块6，吸收经过LNG多级释冷后的冷能，并将冷能传递给数据中心空调冷媒水。在本实施例中第四换热器5连通燃气轮机和最后一个第一换热器2。
系统在运行时，对LNG冷能进行了梯级利用：
第一次分级利用：多级循环发电，分级冷却发电工质；
第二次分级利用：数据中心的空调冷媒水吸收发电工质中的冷能，并将冷能通过空调供给数据中心；
第三次分级利用：余热锅炉8和/或制冷机组9利用发电后的烟气余热，与第三换热器4中的发电工质交换冷能，提高发电工质的温度，提高发电效率。
实施例7：
如图1所示，本实施例结合实施例6，其不同之处在于：在第四换热器5和发电模块6之间还设置有混合器7，升温后的天然气进入混合器7与管道天然气混合，进入发电模块6发电，为数据中心供给电能。通过混合器7调节管道天然气的流量，以满足数据中心对供电量和供冷量的要求。
系统运行时，LNG经过潜液泵10升压后流经第一换热器2，与发电工质交换冷能，此时LNG温度升高到-85～-100摄氏度；再经过下一个的第一换热器2交换冷能，此时LNG温度升高到-30摄氏度左右，成为低温天然气；再经过第四换热器5交换冷能，此时低温天然气升温到5～15摄氏度，进入混合器7与管道天然气混合，进入发电模块6发电；发电后产生的烟气，一部分经过余热锅炉8后进入第三换热器4，与第三换热器4交换热量，加热发电工质，提高发电模块6发电效率，另一部分经过制冷机组9后进入第三换热器4，与第三换热器4交换热量，加热发电工质，提高发电模块6发电效率；经过第一换热器2的发电工质进入第二换热器3交换冷能，此时发电工质温度升到0摄氏度左右，再进入第三换热器4升温至30～80摄氏度，最后进入发电模块6发电后进入第一换热器2中进行下一循环。
此外，需要说明的是本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。