[發明專利]一種基于LNG冷能利用的液態空氣儲能系統

在審

• 申請號: 202310205428.9
• 申請日: 2023-03-06
• 公開（公告）號: CN116247700A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 范嘉堃;肖立;許佳偉;李方遒;陳銳瑩;彭延建;安東雨;楊亮;蓋小剛;邱灶楊;郝思佳
• 申請（專利權）人: 中海石油氣電集團有限責任公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;F01K3/00;F01K7/02;H02J15/00;F25J1/02;F25J5/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 龐曉辰

本發明涉及一種基于LNG冷能利用的液態空氣儲能系統，包括LNG接收站、壓縮工段、儲能工段、蓄冷工段和釋能工段，壓縮工段包括壓縮機組和第一主換熱器，LNG接收站、第一主換熱器和壓縮機組依次相連，儲能工段包括依次相連的第二主換熱器、液力透平、空氣分離器和液態空氣儲罐，第二主換熱器還與壓縮機組相連，釋能工段包括依次相連的液態空氣泵、第三主換熱器和膨脹壓縮機組，液態空氣泵還與液態空氣儲罐相連，蓄冷工段包括蓄冷儲罐和循環系統，蓄冷儲罐通過循環系統與第二主換熱器和第三主換熱器相連。本發明通過利用LNG接收站的LNG冷能，大幅度提高了液態空氣儲能的系統效率，提高了LNG冷能的利用率。

技術領域

本發明涉及液態空氣儲能技術領域，具體涉及一種基于LNG冷能利用的液態空氣儲能系統。

背景技術

LNG是由低污染天然氣經過脫酸、脫水處理，通過低溫工藝冷凍液化而成的低溫(-162℃)液體混合物。在LNG接收站，需將LNG通過氣化器氣化后使用，據測算，每噸LNG氣化過程相當于釋放860MJ的冷能(約230kWh)，將這大量的冷能進行回收，單個接收站每年可創造數億元的利潤。

大規模能量型儲能技術是提升電網調峰能力的重要手段。深冷液化空氣儲能是利用價格低廉的谷電，吸收環境中的空氣，然后將其冷卻直至其成為液體，然后存儲與低溫達-196℃的儲藏罐中。用電高峰時再從罐中釋放液態空氣并升壓升溫，推動汽輪機發電，從而實現谷電峰用。因為液態空氣的沸點比較低，所以在電力恢復過程中供應給熱交換器里低溫空氣的熱量可以是來自于液化過程中的廢熱或外部環境(如海水)的熱量。

故急需一種基于LNG冷能的液態空氣儲能系統，以實現風光等新能源深度消納并網、合理吸收電網低谷電和不同形式的余熱資源利用，并在需求時穩定輸出冷、熱、電及工業用氣等多種形式能源。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于LNG冷能利用的液態空氣儲能系統，可有效改善源網荷儲的協調互動性，提升電力系統靈活調節性和安全可靠性，保障新能源的高效利用。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種基于LNG冷能利用的液態空氣儲能系統，所述系統與LNG接收站相連，包括壓縮工段、儲能工段、蓄冷工段和釋能工段；

所述壓縮工段包括壓縮機組、第一主換熱器和級間換熱器組，所述LNG接收站通過所述第一主換熱器與所述級間換熱器組相連，所述壓縮機組與所述第一主換熱器相連，所述LNG接收站的LNG冷能能夠參與所述第一主換熱器的空氣降溫，利用LNG冷能直接參與空氣液化，提高空氣的液化率；

所述壓縮機組包括多個串聯的壓縮機，所述級間換熱器組包括多個級間換熱器，所述級間換熱器設置在所述壓縮機的進氣口處，以實現所述壓縮機組的級間冷卻，所述LNG接收站的LNG冷能能夠參與所述壓縮機組的級間冷卻，實現降低所述壓縮機組的入口溫度的同時降低壓縮機功率，提高系統效率；

所述儲能工段包括依次相連的第二主換熱器、液力透平、空氣分離器和液態空氣儲罐，并且所述第二主換熱器通過所述第一主換熱器與所述壓縮機組相連，所述空氣分離器的氣相出口依次通過所述第二主換熱器、所述第一主換熱器及所述級間換熱器組與所述壓縮機組相連；

所述釋能工段包括依次相連的液態空氣泵、第三主換熱器和膨脹壓縮機組，所述液態空氣泵還與所述液態空氣儲罐相連，所述釋能工段的熱源為LNG接收站提供的海水或所述LNG接收站配套的燃氣電廠提供的熱水；

所述蓄冷工段包括蓄冷儲罐和循環系統，所述蓄冷儲罐通過所述循環系統與所述第二主換熱器和所述第三主換熱器相連，所述蓄冷工段通過蓄冷介質對所述釋能工段的液態空氣的冷量進行儲存，在所述儲能工段釋放冷量，以提高空氣的液化率，減小儲能階段的能耗。