一种耦合LNG气化站的液态压缩空气储能系统及方法与流程

本发明涉及液态压缩空气储能，尤其是一种耦合lng气化站的液态压缩空气储能系统及方法。

背景技术：

1、近年来，压缩空气储能作为一种新型的储能方式，系统配置灵活多变，满足机组调峰和电网调频功能，得到了大力发展和研究。

2、液态压缩空气储能技术，利用低温条件下空气被压缩液态，实现能力存储的一种技术。较传统的压缩空气储能，具有较低的成本和较高的能量密度。

3、在目前的液态压缩空气储能技术中，空气液化率较低，放热阶段的热量无法完全被利用。空气液化率较低，导致生成的液化空气再次气化，导致压缩过程耗功增大，同时冷能存储效率降低，使得整个液态压缩空气储能循环的效率降低。

4、鉴于此，本发明提供了一种耦合lng气化站的液态压缩空气储能系统及方法，解决了上述问题。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种耦合lng气化站的液态压缩空气储能系统及方法，利用lng气化站与液态压缩空气技术的有效耦合，提高能量的综合利用率。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种耦合lng气化站的液态压缩空气储能系统，包括空气压缩回路、空气膨胀回路、热能储放回路、冷能储放回路和lng气化回路；

4、所述空气压缩回路包括依次相连的第一压缩机、压缩侧第一热交换器、第二压缩机、压缩侧第二热交换器、冷箱、节流阀、汽液分离器以及第一连接管路；

5、所述空气膨胀回路包括依次相连的液态空气升压泵、蒸发器、膨胀侧第一热交换器、第一膨胀机、膨胀侧第二热交换器、第二膨胀机以及第二连接管路；所述液态空气升压泵与汽液分离器相连；

6、所述热能储放回路包括常温水储罐、常温水升压泵、压缩侧第一热交换器、压缩侧第二热交换器、高温水储罐、高温水升压泵、膨胀侧第一热交换器、膨胀侧第二热交换器、气化加热器以及第三连接管路；所述常温水储罐与膨胀侧第一热交换器和膨胀侧第二热交换器相连；

7、所述冷能储放回路包括依次相连的蒸发器、低温储罐、低温泵、冷箱、常温储罐、常温泵以及第四连接管路；所述蒸发器与液态空气升压泵相连；

8、所述lng气化回路包括lng气化站、空气冷却器、气化加热器、天然气透平以及第五连接管路；所述空气冷却器与lng气化站和汽液分离器相连；所述气化加热器与lng气化站和常温水储罐相连；所述气化加热器与天然气透平相连。

9、本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一连接管路包括所述第一压缩机入口的管道、所述第一压缩机与所述压缩侧第一热交换器之间的管道、所述压缩侧第一热交换器与所述第二压缩机之间的管道、所述第二压缩机与所述压缩侧第二热交换器之间的管道、所述压缩侧第二热交换器与所述冷箱之间的管道、所述冷箱与所述汽液分离器之间的管道和所述汽液分离器与所述空气冷却器之间的管道；所述节流阀设置在所述冷箱与所述汽液分离器之间的管道上。

10、本发明技术方案的进一步改进在于：所述第二连接管路包括所述汽液分离器与所述蒸发器之间的管道、所述蒸发器与所述膨胀侧第一热交换器之间的管道、所述膨胀侧第一热交换器与所述第一膨胀机之间的管道、所述第一膨胀机与所述膨胀侧第二热交换器之间的管道、所述膨胀侧第二热交换器与所述第二膨胀机之间的管道和所述第二膨胀机出口的管道；所述液态空气升压泵设置在所述汽液分离器与所述蒸发器之间的管道上。

11、本发明技术方案的进一步改进在于：所述第三连接管路包括所述常温水储罐与所述压缩侧第一热交换器及所述压缩侧第二热交换器之间的管道、所述压缩侧第一热交换器及所述压缩侧第二热交换器与所述高温水储罐之间的管道、所述高温水储罐与所述膨胀侧第一热交换器及所述膨胀侧第二热交换器之间的管道、所述膨胀侧第一热交换器及所述膨胀侧第二热交换器与所述常温水储罐之间的管道、所述高温水储罐与所述气化加热器之间的管道、所述气化加热器与常温水储罐之间的管道；所述常温水升压泵设置在所述常温水储罐与所述压缩侧第一热交换器及所述压缩侧第二热交换器之间的管道上。

12、本发明技术方案的进一步改进在于：所述高温水储罐与所述气化加热器之间的管道上设置有高温水升压泵、控制阀门a和控制阀门b。

13、本发明技术方案的进一步改进在于：所述第四连接管路包括所述低温储罐与所述冷箱之间的管道、所述冷箱与所述常温储罐之间的管道、所述常温储罐与所述蒸发器之间的管道、所述蒸发器与低温储罐之间的管道；所述低温泵设置在所述低温储罐与所述冷箱之间的管道上；所述常温泵设置所述常温储罐与所述蒸发器之间的管道上。

14、本发明技术方案的进一步改进在于：所述第五连接管路包括所述lng气化站与所述空气冷却器之间的管道、所述lng气化站与所述气化加热器之间的管道、所述气化加热器与所述天然气透平之间的管道。

15、一种耦合lng气化站的液态压缩空气储能方法，包括储热时段和放热时段；

16、储热时段具体包括以下过程：

17、s1，空气经过第一压缩机后升压升温，经压缩侧第一热交换器与常温水进行热交换，温度降低后进入第二压缩机，后经压缩侧第二热交换器将热量释放给常温水，温度降低后进入冷箱与低温介质进行热交换，温度进一步降低到变成液态空气，经节流阀后存储至汽液分离器；

18、s2，汽液分离器的气相介质经过管道接至空气冷却器与lng气化站进行热交换，释放能量后变成液态存储在汽液分离器的液相空间；

19、s3，常温水储罐的水通过常温水升压泵的升压后，分别经过压缩侧第一热交换器及压缩侧第二热交换器与空气进行热交换，升温后存储在高温水储罐中；

20、s4，低温储罐的介质通过低温泵的升压后，经冷箱与低温空气进行热交换，升温后存储在常温储罐中；

21、s5，lng气化站的液化天然气经空气冷却器与低温空气进行热交换，吸收热量后变成气态，供至用户；

22、放热时段具体包括以下过程：

23、步骤1，汽液分离器中的液态空气，通过液态空气升压泵的升压后，经蒸发器吸热，并进一步经膨胀侧第一热交换器与热水进行热交换后，进入第一膨胀机膨胀发电，排气温度降低经膨胀侧第二热交换器与热水进行热交换后，进入第二膨胀机膨胀发电；

24、步骤2，高温水储罐的水通过高温水升压泵的升压后，通过控制阀门a 的控制作用，一路分别经过膨胀侧第一热交换器及膨胀侧第二热交换器与空气进行热交换，降温后存储在常温水储罐中；

25、步骤3，高温水储罐的水通过高温水升压泵的升压后，通过控制阀门b 的控制作用，另一路经过气化加热器与液化天然气进行热交换，降温后存储在常温水储罐中；

26、步骤4，lng气化站的液化天然气经气化加热器后与高温热水进行热交换，吸收热量后变成气态，经天然气透平发电后，供至用户；

27、步骤5，常温储罐的介质，通过常温泵升压后，与液态空气在蒸发器中进行热交换，放热温度降低后存储至低温储罐中。

28、由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

29、1、本发明提供的耦合lng气化站的液态压缩空气储能系统及方法，在储热阶段，lng吸收汽液分离储罐汽化空气的热量，气化后供至用户，同时提高了空气液化率，提高冷能的存储效率；在放热阶段，lng吸收热水储罐的多余热量，气化后经小透平后供至用户，增加了发电量，实现了能量综合利用。

30、2、本发明通过配置气化加热器、空气冷却器，实现了储能、放热全时段的lng气化能量利用，提高了整个循环的综合能源利用效率。

31、3、本发明通过设置空气冷却器，将气相空气降温液化，提高了空气液化的

32、效率，提高了冷能的存储效率。

33、4、本发明通过设置气化加热器，有效地利用了压缩过程的产热，提高了能量的综合利用率。

34、5、本发明通过设置天然气透平，提高了放热时段的发电量。

35、6、本发明系统灵活，便于实施，适用于lng气化站与液态压缩空气储能系统。