基于LNG冷能回收的高效储能发电调峰系统的制作方法

本发明属于可再生能源，尤其涉及一种基于lng冷能回收的高效储能发电调峰系统。

背景技术：

1、液化天然气((liquefied natural gas，简称lng)作为一种绿色能源近年来被大量进口和广泛应用。常压下lng是-162℃的低温液体，蕴藏了大量高品质的冷能。据报道，接收站中lng气化时可释放约830kj/kg的高品位冷量(冷能)，即常压下每吨lng冷能相当于230kwh的电能。然而，目前大多数lng再气化终端将冷能释放至海水或空气中，造成大量能源的浪费。因此，若将这部分冷能充分回收并应用到相关工业领域。不仅符合绿色低碳发展和构建循环经济模式的理念，同时有助于拓展lng产业链，产生可观的经济、社会和环境效益。

2、目前lng冷能回收利用技术涉及冷能发电、冷能空分、低温粉碎、轻烃回收等领域。现有lng冷能利用多是针对单一方式设计的，但单一方式仅利用中中低品位(-100～0℃)或高品位(-160～-100℃)lng的某一温区，对应lng温区较窄，且存在㶲损失较大的问题，导致lng冷能利用率偏低(8％～20％)。而如果将多种方式简单组合，又可能会增加系统的复杂性和操作难度，降低经济性。此外，接收站的lng冷量存在一定波动特性，若lng温度波动或冷量供应不足，可能导致冷能利用装置运行不稳定，甚至被迫停车，而冷能利用装置的交替开停机也会对装置服役年限造成不良影响。因此，如何设计一套lng冷能回收利用工艺，以更好地适应接收站供给lng冷量的波动，最大程度地利用不同温区的lng冷能，提高能量利用率，同时具有可操作性和经济性，亟待探索研究。

技术实现思路

1、鉴于现有技术存在的上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种基于lng冷能回收的高效储能发电调峰系统，其能够高效梯级利用lng冷能，更好地应对lng冷量波动，提高能量利用效率和经济性。

2、本发明实施例采用的技术方案是，一种基于lng冷能回收的高效储能发电调峰系统，包括：

3、高品位lng冷能回收单元，连接lng进料管线，用于回收lng进料管线输送的lng的深冷温区的高品位lng冷能；

4、中低品位lng冷能回收单元，通过lng输送管线与所述高品位lng冷能回收单元连接，以使经过所述高品位lng冷能回收单元回收了深冷温区冷能的lng通过所述lng输送管线进入所述中低品位lng冷能回收单元，所述中低品位lng冷能回收单元用于回收lng的中低冷温区的中低品位lng冷能；

5、液化气体储能系统，包括依次连接的气体预处理单元、压缩冷却单元、储能单元和膨胀发电单元，所述气体预处理单元与所述中低品位lng冷能回收单元连接，利用所述中低品位lng冷能回收单元回收的中低品位lng冷能对原料气进行预处理，使其压缩降温；所述压缩冷却单元与所述高品位lng冷能回收单元连接，利用所述高品位lng冷能回收单元回收的高品位lng冷能对原料气进一步压缩冷却；所述储能单元用于对所述压缩冷却单元处理后的所述原料气进一步降温，使其液化并储存；所述膨胀发电单元用于使储存的液化的原料气升温气化及增压后进行发电。

6、可选实施例中，所述高品位lng冷能回收单元用于回收lng中-160～-100℃深冷温区的冷能，所述高品位lng冷能回收单元包括第一lng冷能换热器和第一冷媒管线，所述第一lng冷能换热器的冷流体侧的入口连接所述lng进料管线，所述第一lng冷能换热器的冷流体侧的出口连接lng输送管线的一端，所述第一冷媒管线的两端分别与所述第一lng冷能换热器的热流体侧的出口和入口连接。

7、可选实施例中，所述中低品位lng冷能回收单元用于回收lng中-100～0℃中低冷温区的冷能，所述中低品位lng冷能回收单元包括第二lng冷能换热器和第二冷媒管线，所述lng输送管线的另一端连接至所述第二lng冷能换热器的冷流体侧的入口，所述第二lng冷能换热器的冷流体侧的出口连接ng输送管线；所述第二冷媒管线的两端分别与所述第二lng冷能换热器的热流体侧的出口和入口连接。

8、可选实施例中，所述气体预处理单元包括第一压缩机组和气体纯化设备，所述第一压缩机组包括串联的第一压缩机和第一级间换热器，所述第一压缩机的进气口连接原料气进料管线，所述第一压缩机的出气口连接所述第一级间换热器的热流体侧的入口，所述第一级间换热器的热流体侧的出口连接所述气体纯化设备的入口，所述第一级间换热器的冷流体侧与所述第二冷媒管线串联，以使所述第二冷媒流经所述第一级间换热器的冷流体侧。

9、可选实施例中，所述压缩冷却单元包括第二压缩机组和冷箱，所述第二压缩机组包括串联的第二压缩机和第二级间换热器，所述第二级间换热器的热流体侧的入口与所述气体纯化设备的出气口连接，所述第二级间换热器的热流体侧的出口与所述第二压缩机的进气口连接，所述第二压缩机的出气口与所述冷箱的热流体侧的入口连接，所述冷箱的热流体侧的出口与所述储能单元的入口连接；所述第二级间换热器的冷流体侧和所述冷箱的第一冷流体侧均串联于所述第一冷媒管线上，以使吸收lng深冷温区冷能的所述第一冷媒依次流经所述冷箱的第一冷流体侧和所述第二级间换热器的冷流体侧。

10、可选实施例中，所述储能单元包括蓄冷换热器、液力透平、气液分离器、液化气体储液罐和蓄能填充床，所述蓄冷换热器、液力透平、气液分离器和液化气体储液罐通过储能管线依次连接，所述蓄能填充床的热流体侧的出口与所述蓄冷换热器的第一冷流体侧的入口连接，所述蓄能填充床的热流体侧的入口与所述蓄冷换热器的第一冷流体侧的出口连接；所述蓄冷换热器的热流体侧的入口与所述冷箱的热流体侧的出口连接，所述蓄冷换热器的热流体侧的出口与所述液力透平的入口连接。

11、可选实施例中，所述膨胀发电单元包括通过膨胀发电管线依次连接的液化气体低温泵、蓄热换热器、增压泵、膨胀发电机组和调温器，所述液化气体低温泵的入口与所述液化气体储液罐的出口连接；所述蓄热换热器的冷流体侧的入口与所述液化气体低温泵的出口连接，所述蓄热换热器的冷流体侧的出口与所述增压泵的入口连接，所述蓄热换热器的热流体侧的入口与所述蓄能填充床的冷流体侧的出口连接，所述蓄热换热器的热流体侧的出口与所述蓄能填充床的冷流体侧的入口连接；所述膨胀发电机组的入口与所述增压泵的出口连接，所述第一膨胀发电机组的出口与所述调温器连接。

12、可选实施例中，所述膨胀发电管线的末端连接至所述第一级间换热器和所述气体纯化设备之间的管线上，用于将由所述膨胀发电机组的出口出来的气体通过所述调温器调温后送入所述气体纯化设备。

13、可选实施例中，所述蓄冷换热器的第二冷流体侧的入口与所述气液分离器的气体出口连接，所述蓄冷换热器的第二冷流体侧的出口与所述冷箱的第二冷流体侧的入口连接，所述冷箱的第二冷流体侧的出口连接至所述气体纯化设备与所述第二压缩机组之间的管线上。

14、可选实施例中，所述膨胀发电机组包括膨胀机和第三级间换热器，所述第三级间换热器的热流体侧的入口和出口分别连接海水池，所述第三级间换热器的冷流体侧的入口连接所述增压泵，所述第三级间换热器的冷流体侧的出口连接所述膨胀机的入口，所述膨胀机的出口连接所述调温器。

15、本发明实施例的基于lng冷能回收策略的高效储能发电调峰系统，具有以下有益效果：

16、(1)针对不同温区的lng，提供高品位和中低品位的lng冷能回收单元，并通过冷媒将不同品级的lng冷能传递给液化气体储能系统，实现最大化的lng冷能回收。

17、(2)在lng冷能回收单元设置冷媒循环，应对接收站具有一定的温度和流量波动特性的外输lng冷量，提高了系统整体的抗负荷性能和操作弹性。

18、(3)将不同品位的lng冷能利用和储能系统耦合，既将高品位lng冷量引入压缩冷却单元，又进一步将中低品位的lng冷能引入气体预处理单元，最终生成0℃以上的ng可并入接收站管网。该耦合方式解决了目前储能系统生成中低品位lng而难于返厂处理的问题，实现对lng冷能最大限度的利用，同时提高了冷能利用率和液化气体储能系统循环效率，实现高效储能和释能，增加电网调峰灵活性。

19、应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本发明。

20、本发明中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。