液化天然气再气化和液态空气储能的耦合方法及系统与流程

本发明属于大规模储能，尤其涉及一种液化天然气再气化和液态空气储能的耦合方法及系统。

背景技术：

1、液态空气储能(laes，liquidair energy storage)，作为储能技术中的一种，其原理是利用价格低廉的谷电，吸收环境中的空气，然后将其冷却直至其成为液体进行存储，而在用电高峰时再从罐中释放液态空气并升压升温，然后进入膨胀机做功发电，实现谷电峰用，可以在电网调峰中起到重要作用，但其在充电和放电的过程中都会存在冷能的损失，而为了补充其损失的冷能，通常需要消耗额外的电能对冷能进行补充，成本较高。

2、近年来，天然气作为清洁能源在能源消耗中的比重稳步上升，尤其是随着天然气液化技术的改善及lng(liquefied natural gas)运输成本的降低，lng得到了广泛的应用与关注。在lng的接收终端常涉及lng的再汽化(rg，re-gasification)工艺；lng复温变为天然气的过程中会释放大量冷能，laes系统与lng-rg系统的耦合运用具有极大的实际应用意义与前景。

3、目前，国内外已有学者和厂商针对laes系统与lng-rg系统提出了多个耦合模型，但是并未考虑lng-rg系统和laes系统在各自多种工况下的耦合连续运行，耦合系统不完善，系统间的冷能和热能的有效耦合利用率较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种lng-rg和laes的耦合方法,以解决现有技术中laes系统与lng-rg系统的耦合系统不完善、系统间的冷能和热能的有效耦合利用率较低、不能适应多个工况下的lng-rg系统与laes系统的产出需求等问题。

2、在一些说明性实施例中，所述lng-rg和laes的耦合方法，包括：在lng-rg系统运行且laes系统处于充电工况时，将lng-rg系统产生的冷能和laes系统存储的冷能共同输出给laes系统充电工况下的主气，实现lng的再气化与主气的液化；在lng-rg系统运行且laes系统处于静置工况时，将lng-rg系统产生的冷能输出给laes系统进行存储，实现lng的再气化与laes系统的蓄冷；在lng-rg系统运行且laes系统处于放电工况时，将lng-rg系统产生的冷能和laes系统放电工况下产生的冷能共同输出给laes系统进行存储，实现lng的再气化、液化主气的再气化与laes系统的蓄冷。

3、在一些可选地实施例中，所述耦合方法，还包括：在lng-rg系统运行且laes系统处于停运或蓄冷过剩时，将lng-rg系统产生的冷能绕过laes系统输出给环境空气，实现lng的再气化。

4、在一些可选地实施例中，所述耦合方法，还包括：在lng-rg系统停运时，切断lng-rg系统和laes系统之间的冷能交换。

5、在一些可选地实施例中，利用lng-rg系统再气化过程中的天然气作为冷能载体直接在laes系统中进行冷能交换；或者，利用其它换热介质作为冷能载体间接与laes系统进行冷能交换。

6、在一些可选地实施例中，将冷能按照品质高低拆分为深冷能和浅冷能。

7、在一些可选地实施例中，所述在lng-rg系统运行且laes系统处于充电工况时，将lng-rg系统产生的冷能和laes系统存储的冷能共同输出给laes系统充电工况下的主气，实现lng的再气化与主气的液化的过程，包括：将lng-rg系统和laes系统的浅冷能，以及lng-rg系统和laes系统的深冷能，沿主气在充电工况下的流向依次输出给主气。

8、在一些可选地实施例中，所述在lng-rg系统运行且laes系统处于静置工况时，将lng-rg系统产生的冷能输出给laes系统进行存储，实现lng的再气化与laes系统的蓄冷的过程，包括：将lng-rg系统的深冷能和浅冷能分别输出给所述laes系统进行独立存储。

9、在一些可选地实施例中，所述在lng-rg系统运行且laes系统处于放电工况时，将lng-rg系统产生的冷能和laes系统放电工况下产生的冷能共同输出给laes系统进行存储，实现lng的再气化、液化主气的再气化与laes系统的蓄冷的过程，包括：将lng-rg系统和laes系统放电工况下的浅冷能，以及lng-rg系统和laes系统放电工况下的深冷能，分别输出给所述laes系统进行独立存储。

10、在一些可选地实施例中，laes系统，包括：存储与释放浅冷能的浅冷罐、以及存储与释放深冷能的深冷罐；其中，所述浅冷罐的热端温度在环境温度与摄氏零度之间但不低于摄氏零度，其冷端温度为浅冷温度；所述深冷罐的热端温度为所述浅冷温度，其冷端温度为lng再气化时的液气相变温度。

11、在一些可选地实施例中，所述将lng-rg系统和laes系统的浅冷能，以及lng-rg系统和laes系统的深冷能，沿主气在充电工况下的流向依次输出给主气的过程，包括：将lng-rg系统和laes系统的浅冷能共同输出给laes系统中经过空气净化但未进行一级或多级压缩的主气，以及经过所述一级或多级压缩但未吸收深冷能的主气；将lng-rg系统和laes系统的深冷能共同输出给laes系统中吸收浅冷能后但未进行膨胀液化的主气。

12、在一些可选地实施例中，所述耦合方法，还包括：在laes系统进行充电工况时，将laes系统充电工况下产生的回流主气的超冷能输出给吸收深冷能后但未进行膨胀液化的主气；其中，所述超冷能的品质高于深冷能。

13、在一些可选地实施例中，laes系统放电工况下产生的深冷能和浅冷能依次从液化主气的升温膨胀的过程中的再气化主气中获取。

14、本发明的另一个目的在于提供一种lng-rg和laes的耦合系统，以解决现有技术中存在的问题。

15、在一些说明性实施例中，所述lng-rg和laes的耦合系统，包括：动态监测模块，用于监测lng-rg系统和laes系统的当前状态；第一耦合控制模块，用于在lng-rg系统运行且laes系统处于充电工况时，将lng-rg系统产生的冷能和laes系统存储的冷能共同输出给laes系统充电工况下的主气，实现lng的再气化与主气的液化；第二耦合控制模块，用于在lng-rg系统运行且laes系统处于静置工况时，将lng-rg系统产生的冷能输出给laes系统进行存储，实现lng的再气化与laes系统的蓄冷；第三耦合控制模块，用于在lng-rg系统运行且laes系统处于放电工况时，将lng-rg系统产生的冷能和laes系统放电工况下产生的冷能共同输出给laes系统进行存储，实现lng的再气化、液化主气的再气化与laes系统的蓄冷。

16、在一些可选地实施例中，所述耦合系统，还包括：第四耦合控制模块，用于在lng-rg系统运行且laes系统处于停运或蓄冷过剩时，将lng-rg系统产生的冷能绕过laes系统输出给环境空气，实现lng的再气化。

17、在一些可选地实施例中，所述耦合系统，还包括：第五耦合控制模块，用于在lng-rg系统停运时，切断lng-rg系统和laes系统之间的冷能交换。

18、在一些可选地实施例中，所述耦合系统，还包括：用于存储lng-rg系统和laes系统的冷能的蓄冷罐，laes系统的主气液化路径和液体主气再气化路径布置在所述蓄冷罐之外。

19、在一些可选地实施例中，所述耦合系统，还包括：用于存储所述lng-rg系统和laes系统的冷能的蓄冷罐，laes系统的主气液化路径和液体主气再气化路径贯穿所述蓄冷罐，与蓄冷罐内的蓄冷介质直接交换冷能；在所述蓄冷罐内，所述主气液化路径和液体主气再气化路径是同一个路径但是气流方向相反。

20、在一些可选地实施例中，利用lng-rg系统液化天然气再气化路径上的天然气做为冷能载体直接在laes系统中进行冷能交换；或者，利用其它换热介质作为冷能载体间接与laes系统进行冷能交换。。

21、在一些可选地实施例中，将冷能按照品质高低拆分为深冷能和浅冷能。

22、在一些可选地实施例中，所述第一耦合控制模块，用于将lng-rg系统和laes系统的浅冷能，以及lng-rg系统和laes系统的深冷能，沿主气在充电工况下的流向依次输出给主气。

23、在一些可选地实施例中，所述第二耦合控制模块，用于将lng-rg系统的深冷能和浅冷能分别输出给所述laes系统进行独立存储。

24、在一些可选地实施例中，所述第三耦合控制模块，用于将lng-rg系统和laes系统放电工况下的浅冷能，以及lng-rg系统和laes系统放电工况下的深冷能，分别输出给所述laes系统进行独立存储。

25、在一些可选地实施例中，laes系统，包括：存储与释放浅冷能的浅冷罐、以及存储与释放深冷能的深冷罐；其中，所述浅冷罐的热端温度在环境温度与摄氏零度之间但不低于摄氏零度，其冷端温度为浅冷温度；所述深冷罐的热端温度为所述浅冷温度，其冷端温度为lng再气化时的液气相变温度。

26、在一些可选地实施例中，所述第一耦合模块，用于将lng-rg系统和laes系统的浅冷能共同输出给laes系统中经过空气净化但未进行一级或多级压缩的主气，以及经过所述一级或多级压缩但未吸收深冷能的主气；以及，将lng-rg系统和laes系统的深冷能共同输出给laes系统中吸收浅冷能后但未进行膨胀液化的主气。

27、在一些可选地实施例中，所述第一耦合模块，还用于在laes系统进行充电工况时，将laes系统充电工况下产生的回流主气的超冷能输出给吸收深冷能后但未进行膨胀液化的主气；其中，所述超冷能的品质高于深冷能。

28、在一些可选地实施例中，laes系统放电工况下产生的深冷能和浅冷能依次从液化主气的升温膨胀的过程中的再气化主气中获取。

29、与现有技术相比，本技术具有如下优势：

30、本发明实施例中不仅将lng-rg系统运行工况与laes系统充电工况进行了耦合，还将lng-rg系统运行工况与laes系统静置工况、laes系统放电工况进行了分别耦合，无论是laes系统处于充电工况、静置工况、放电工况中的任何一种工况均可实现与lng-rg系统之间的冷能和热能的有效耦合利用，完善耦合系统，在多工况下实现对lng-rg系统和laes系统的产出要求。同时，保证lng-rg系统在与laes系统的多种工况耦合下的持续运行时，laes系统可根据自身实际所需切换工况。