[發明專利]一種基于低溫太陽能及液化天然氣冷能的發電系統

有效

• 申請號: 201611227820.X
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106762489B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 孫志新;王蜀家;許福泉;賴劍鵬
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F03G7/05;F01K25/10;F01D15/10
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了一種基于低溫太陽能及液化天然氣冷能的發電系統。該發電系統包括雙壓朗肯循環發電子系統、單壓朗肯循環發電子系統和天然氣直接膨脹發電子系統。本發明采用雙壓朗肯循環和單壓朗肯循環的組合實現對能量的深度梯級利用；天然氣直接膨脹發電子系統可充分回收LNG的壓力能。由于太陽能受輻射強度影響波動較大，通過調節雙壓朗肯循環中高壓循環的壓力，可實現工質蒸發溫度與太陽能熱水溫度的相互匹配，保證系統在變工況下的高效運行。

技術領域

本發明涉及液化天然氣冷能發電及太陽能熱發電領域，具體涉及一種基于低溫太陽能及液化天然氣冷能的發電系統。

背景技術

液化天然氣（LNG）是一種清潔能源，其常壓儲存溫度約為-162℃，在氣化過程中，會釋放大量冷能。太陽能是一種綠色清潔的可再生能源，近年來應用范圍越來越廣泛。太陽能作為系統熱源，利用太陽能產生的熱量，將低沸點的有機工質氣化，推動汽輪機做功產生電能。LNG作為系統冷源，經過汽輪機的有機工質被LNG冷凝后循環使用，而LNG則進入海水換熱器吸熱，自身的溫度進一步升高，而后進入膨脹機做功發電，回收其壓力能。膨脹作功后的天然氣溫度降低，再經過海水換熱器吸熱后溫度接近環境溫度，進入管網供千家萬戶使用。

專利CN201510279905.1涉及一種發電系統以及基于該系統的發電方法，所述發電系統包括混合工質朗肯循環膨脹做功部、丙烷工質朗肯循環膨脹做功部和天然氣直接膨脹發電部;所述發電方法包括如下步驟:天然氣介質一級直接膨脹、第一級朗肯循環、第二級朗肯循環。優點在于:方法基于能量溫度對口和梯級利用的原理，在不過分增加系統復雜度的前提下，通過串聯的兩個朗肯循環，逐級利用LNG的冷能，減小LNG與朗肯循環工質傳熱過程的有效能損失，冷能發電效率更高。通過設置天然氣的一級直膨，能夠在保證管網和用戶壓力需要的條件下，充分利用LNG的壓力能。但是該方法采用海水作為系統熱源，對于太陽能等溫度更高的熱源的利用效率相對較低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于低溫太陽能及液化天然氣冷能的發電系統，結合海水和太陽能為系統提供熱能，同時充分利用液化天然氣的冷能。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種基于低溫太陽能及液化天然氣冷能的發電系統，其特征在于：包括雙壓朗肯循環發電子系統、單壓朗肯循環發電子系統和天然氣直接膨脹發電子系統；所述雙壓朗肯循環發電子系統包括第一回路、第二回路、第三回路和第四回路，所述第一回路包括相互連接的太陽能集熱器、太陽能儲熱器，所述第二回路包括相互連接的太陽能換熱器、太陽能儲熱器，所述第三回路包括依次連接的太陽能換熱器、第一汽輪機、中間換熱器、低壓工質泵、共用海水換熱器、高壓工質泵，所述第四回路包括依次連接的第一汽輪機、中間換熱器、低壓工質泵、共用海水換熱器、低壓海水換熱器；所述單壓朗肯循環發電子系統包括依次連接并構成回路的中間換熱器、第二汽輪機、低溫冷凝器、第三工質泵；所述天然氣直接膨脹發電子系統包括依次連接的LNG儲罐、LNG泵、低溫冷凝器、第三海水換熱器、第三汽輪機、第四海水換熱器。

進一步的，所述雙壓朗肯循環發電子系統采用的工質為CO₂。

進一步的，所述單壓朗肯循環發電子系統采用的工質為R32。

進一步的，所述第一汽輪機為補汽式汽輪機。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

1、本發明在充分利用液化天然氣冷能的基礎上，還梯級利用了太陽能；

2、本發明有兩個熱源，一部分利用太陽能，一部分利用海水提供能量；

3、本發明中能量先經過雙壓朗肯循環發電子系統，后經過單壓朗肯循環發電子系統，雙壓朗肯循環發電子系統和單壓朗肯循環發電子系統共用一個中間換熱器，使太陽能和LNG得到梯級利用；