利用液化天然气冷能的压缩空气储能系统技术方案

一种利用液化天然气冷能的压缩空气储能系统，包括：第一换热器单元，空气在所述第一换热器单元内与液化天然气进行换热，输出换热后降温的空气；压气机组，输入换热后降温的空气，输出压缩后的空气；储气装置，用于储能时输入压缩后的空气，或者释能时输出所储存的压缩空气；以及膨胀机组，输入储存的压缩空气，在膨胀机组内经第二换热器单元加热后对膨胀机组做功。本实用新型专利技术的储能系统，将压缩空气储能技术和LNG冷能回收相结合，利用级间加热提高膨胀机单位工质的输出功率，提高系统总效率；适用于各种类型电源、对环境友好，具有广阔的使用前景。

Compressed air energy storage system utilizing liquefied natural gas cold energy

Including a using cold energy of liquefied natural gas compressed air energy storage system: the first heat exchanger unit, the air in the first heat exchanger unit and liquefied natural gas heat exchanger, heat output after cooling air compressor; heat input, after cooling the compressed air, the output air; gas storage device for storing energy when the compressed air input, output or stored energy releasing the compressed air; and the expansion unit, the input compressed air storage, the expansion unit in the heat exchanger unit second after heating by the expansion unit of work. The utility model has the advantages of storage system, compressed air energy storage technology and LNG cold energy recovery combined, improve the expansion of output power unit refrigerant use stage heating, improve the overall efficiency of the system; and is suitable for various types of power supply, environmentally friendly, has a wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及能量存储
和冷能回收利用
，特别是一种利用液化天然气(liquefied natural gas，LNG)冷能的压缩空气储能系统。
技术介绍
近年来，我国LNG接收站和LNG消费量已初具规模，并且不断攀升，LNG是液态，其能量密度高，在长距离输送中具有明显成本优势。LNG在接收站以液态进行存储，天然气用户所需的气态天然气必须通过LNG吸热气化才能得到，现在常规技术手段有以下几种：海水气化、空气气化或天然气补燃气化，未回收气化过程中的冷能，造成大量的能量浪费。已有的LNG冷能利用技术，如食品冷库、橡胶粉碎等，都是对冷能进行直接利用，由于冷库等所需温度远远高于LNG温度，大温差传热使得其冷能回收效率低，且直接利用冷能技术不能将回收能量长距离传送，只能局限在LNG接收站附近。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供利用液化天然气冷能的压缩空气储能系统和方法。为实现上述目的，本技术提供一种利用液化天然气冷能的压缩空气储能系统，包括：第一换热器单元，空气在所述第一换热器单元内与液化天然气进行换热，输出换热后降温的空气；压气机组，输入所述换热后降温的空气，输出压缩后的空气；储气装置，用于储能时输入压缩后的空气，或者释能时输出所储存的压缩空气；以及膨胀机组，输入储存的压缩空气，在膨胀机组内经第二换热器单元加热后对膨胀机组做功。优选的，储能系统还包括液化天然气储存装置和液化天然气泵，液化天然气通过所述液化天然气泵从液化天然气储存装置中泵出，并进入所述第一换热器单元。优选的，储能系统还包括气化器，在第一换热器单元经换热后的液化天然气输入所述气化器，经气化器气化后输出气态天然气。优选的，所述压气机组包括至少一台低压压气机和至少一台高压压气机，相互串联或集成为整体多级压气机，从每一台低压压缩机入口输入换热后降温的空气，输出低压空气；低压空气再输入高压压气机，从高压压气机输出压缩后的空气。优选的，所述压气机组还包括中间级压气机，所述低压空气经中间级压气机压缩后，经第一换热器单元与液化天然气换热，再输入高压压气机优选的，所述第一换热器单元包括两个以上换热器，空气在输入压气机组的每一级压气机前均通过换热器与液化天然气进行换热。优选的，所述膨胀机组包括至少一台低压膨胀机和至少一台高压膨胀机，相互串联或集成为整体多级膨胀机，每一台高压膨胀机输入储存的压缩空气，输出初级膨胀空气；每一台低压膨胀机输入初级膨胀空气，输出末级膨胀空气；优选的，所述膨胀机组还包括中间级膨胀机，所述初级膨胀空气输入所述中间膨胀机后再输入低压膨胀机。优选的，储能系统还包括发电机，与所述对膨胀机组连接，使膨胀机组做功时带动发电机发电。通过上述技术方案，本技术实现的有益效果在于：(1)利用LNG冷却压气机进口空气，使获得做功能力相同的高压空气的耗功减小，从而实现对LNG冷能回收，转变成压缩空气的内能；(2)同时LNG和空气在第一换热器中进行换热，通过第一换热器可实现较小温差热量传递，从而最大化提高LNG冷能回收效率；(3)将LNG冷能先转变成空气内能进行存储，再转换成电能进行传输和利用，使得LNG冷能回收利用不受限地域范围；(4)该系统膨胀过程采用级间加热以提高膨胀机单位工质输出功率，并通过级间再热可以回收中低温废热，实现能源清洁高效利用；(5)该压缩空气储能系统还有储能周期不受限制，适用于各种类型的电源，对环境友好等优点，具有广阔的使用前景。附图说明图1为本技术的利用LNG冷能的压缩空气储能系统实施例1结构示意图；图2为本技术的利用LNG冷能的压缩空气储能系统实施例2结构示意图。具体实施方式根据本技术总体上的技术构思，提供一种利用液化天然气冷能的压缩空气储能系统，包括：第一换热器单元，空气在所述第一换热器单元内与液化天然气进行换热，输出换热后降温的空气；压气机组，输入所述换热后降温的空气，输出压缩后的空气；储气装置，用于储能时输入压缩后的空气，或者释能时输出所储存的压缩空气；以及膨胀机组，输入储存的压缩空气，在膨胀机组内经第二换热器单元加热后对膨胀机组做功。本技术的利用LNG冷能的压缩空气储能系统，它在用电低谷通过压气机组将空气压入储气装置，同时通过冷却压气机进口空气实现对LNG冷能回收；在用电高峰，储气装置中高压空气经换热器吸热并通过膨胀机带动发电机发电。本技术利用LNG冷却每级压气机进口空气，使获得做功能力相同的高压空气的耗功减小，从而实现对LNG冷能回收，将LNG冷能转换成压缩空气的内能；同时LNG和空气在换热器中进行换热，通过换热器可实现较小温差热量交换，从而最大化提高LNG冷能回收效率；将LNG冷能先转换成空气内能进行存储，再转换成电能进行传输和利用，使得LNG冷能回收利用不受限地域范围；该系统膨胀过程采用级间加热以提高膨胀机单位工质输出功率，并通过级间再热可以回收中
低温废热，实现能源清洁高效利用，同时，该压缩空气储能系统还有储能周期不受限制，适用于各种类型的电源，对环境友好。系统还可以包括液化天然气储存装置和液化天然气泵，液化天然气通过所述液化天然气泵从液化天然气储存装置中泵出，并进入所述第一换热器单元。液化天然气泵，优选的是叶轮式泵或容积式泵；其所述液化天然气储存装置，优选的是人造金属或混凝土容器。系统还可以包括气化器，在第一换热器单元内经换热后的液化天然气输入所述气化器，经气化器气化后输出气态天然气。气化器可以与天然气用户相连通，直接为用户输出天然气。对于所述压气机组，其包括至少一台低压压气机和至少一台高压压气机，相互串联或集成为整体多级压气机，从每一台低压压气机入口输入换热后降温的空气，输出低压空气；低压空气再输入高压压气机，从高压压气机输出压缩后的空气。优选的第一换热器单元包括两个以上换热器，空气在输入每一级压气机前均通过换热器与液化天然气进行换热。优选的，各级压气机间设有还设有换热器。对于所述膨胀机组，其包括至少一台低压膨胀机和至少一台高压膨胀机，相互串联或集成为整体多级膨胀机，每一台高压膨胀机输入储存的压缩空气，输出初级膨胀空气；每一台低压膨胀机输入初级膨胀空气，输出末级膨胀空气。优选的，所述膨胀机组还包括中间级膨胀机，所述初级膨胀空气输入所述中间膨胀机后再输入低压膨胀机。进一步优选的，各膨胀机间设有换热器。优选的，对于压气机组或膨胀机组，当为两级以上时，为共轴串联形式、或分轴并联形式；并联形式中，各分轴与主驱动轴动连接。对于压气机或膨胀机，优选的是活塞式、轴流式、斜流式、离心式、螺杆式其中的一种或多种的组合。其中，系统还包括发电机，与所述对膨胀机连接，用于在所述膨胀机做功时带动发电机发电。对于所述热源，为外界热源，优选的是工业废热、余热、大气环境、太阳能热或蓄热装置。对于第一换热器单元以及第二换热器单元内的换热器，优选的所述换热器是套管式、管壳式、夹套式、蓄热式、管翅式或板翅式。对于储气装置，优选的储气装置，是洞穴或人造压力容器。基于本技术同一技术构思，提供一种利用液化天然气冷能的压缩空气储能系统方法，包括：在用电低谷或者储能时：通过液化天然气与空气在第一换热器单元内进行换热，输出换热后降温的空气；换热后降温的空气通过电动机驱动压气机组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用液化天然气冷能的压缩空气储能系统，其特征在于包括：第一换热器单元，空气在所述第一换热器单元内与液化天然气进行换热，输出换热后降温的空气；压气机组，输入所述换热后降温的空气，输出压缩后的空气；储气装置，用于储能时输入压缩后的空气，或者释能时输出所储存的压缩空气；以及膨胀机组，输入储存的压缩空气，在膨胀机组内经第二换热器单元加热后对膨胀机组做功。

【技术特征摘要】
1.一种利用液化天然气冷能的压缩空气储能系统，其特征在于包括：第一换热器单元，空气在所述第一换热器单元内与液化天然气进行换热，输出换热后降温的空气；压气机组，输入所述换热后降温的空气，输出压缩后的空气；储气装置，用于储能时输入压缩后的空气，或者释能时输出所储存的压缩空气；以及膨胀机组，输入储存的压缩空气，在膨胀机组内经第二换热器单元加热后对膨胀机组做功。2.根据权利要求1所述的利用液化天然气冷能的压缩空气储能系统，其特征在于还包括液化天然气储存装置和液化天然气泵，液化天然气通过所述液化天然气泵从液化天然气储存装置中泵出，并进入所述第一换热器单元。3.根据权利要求1所述的利用液化天然气冷能的压缩空气储能系统，其特征在于还包括气化器，在第一换热器单元经换热后的液化天然气输入所述气化器，经气化器气化后输出气态天然气。4.根据权利要求1所述的利用液化天然气冷能的压缩空气储能系统，其特征在于，所述压气机组包括至少一台低压压气机和至少一台高压压气机，相互串联或集成为整体多级压气机，从每一台低压压缩机入口输入换热后降温的空气，输出低压空气；低压空气再输入高压压气机，从高压压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪辉，陈海生，李文，朱阳历，胡东旭，李弘扬，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11