CN116247700A - 一种基于lng冷能利用的液态空气储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，包括LNG接收站、压缩工段、储能工段、蓄冷工段和释能工段，压缩工段包括压缩机组和第一主换热器，LNG接收站、第一主换热器和压缩机组依次相连，储能工段包括依次相连的第二主换热器、液力透平、空气分离器和液态空气储罐，第二主换热器还与压缩机组相连，释能工段包括依次相连的液态空气泵、第三主换热器和膨胀压缩机组，液态空气泵还与液态空气储罐相连，蓄冷工段包括蓄冷储罐和循环系统，蓄冷储罐通过循环系统与第二主换热器和第三主换热器相连。本发明通过利用LNG接收站的LNG冷能，大幅度提高了液态空气储能的系统效率，提高了LNG冷能的利用率。

Description

一种基于LNG冷能利用的液态空气储能系统
技术领域
本发明涉及液态空气储能技术领域，具体涉及一种基于LNG冷能利用的液态空气储能系统。
背景技术
LNG是由低污染天然气经过脱酸、脱水处理，通过低温工艺冷冻液化而成的低温(-162℃)液体混合物。在LNG接收站，需将LNG通过气化器气化后使用，据测算，每吨LNG气化过程相当于释放860MJ的冷能(约230kWh)，将这大量的冷能进行回收，单个接收站每年可创造数亿元的利润。
大规模能量型储能技术是提升电网调峰能力的重要手段。深冷液化空气储能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，然后存储与低温达-196℃的储藏罐中。用电高峰时再从罐中释放液态空气并升压升温，推动汽轮机发电，从而实现谷电峰用。因为液态空气的沸点比较低，所以在电力恢复过程中供应给热交换器里低温空气的热量可以是来自于液化过程中的废热或外部环境(如海水)的热量。
故急需一种基于LNG冷能的液态空气储能系统，以实现风光等新能源深度消纳并网、合理吸收电网低谷电和不同形式的余热资源利用，并在需求时稳定输出冷、热、电及工业用气等多种形式能源。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，可有效改善源网荷储的协调互动性，提升电力系统灵活调节性和安全可靠性，保障新能源的高效利用。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，所述系统与LNG接收站相连，包括压缩工段、储能工段、蓄冷工段和释能工段；
所述压缩工段包括压缩机组、第一主换热器和级间换热器组，所述LNG接收站通过所述第一主换热器与所述级间换热器组相连，所述压缩机组与所述第一主换热器相连，所述LNG接收站的LNG冷能能够参与所述第一主换热器的空气降温，利用LNG冷能直接参与空气液化，提高空气的液化率；
所述压缩机组包括多个串联的压缩机，所述级间换热器组包括多个级间换热器，所述级间换热器设置在所述压缩机的进气口处，以实现所述压缩机组的级间冷却，所述LNG接收站的LNG冷能能够参与所述压缩机组的级间冷却，实现降低所述压缩机组的入口温度的同时降低压缩机功率，提高系统效率；
所述储能工段包括依次相连的第二主换热器、液力透平、空气分离器和液态空气储罐，并且所述第二主换热器通过所述第一主换热器与所述压缩机组相连，所述空气分离器的气相出口依次通过所述第二主换热器、所述第一主换热器及所述级间换热器组与所述压缩机组相连；
所述释能工段包括依次相连的液态空气泵、第三主换热器和膨胀压缩机组，所述液态空气泵还与所述液态空气储罐相连，所述释能工段的热源为LNG接收站提供的海水或所述LNG接收站配套的燃气电厂提供的热水；
所述蓄冷工段包括蓄冷储罐和循环系统，所述蓄冷储罐通过所述循环系统与所述第二主换热器和所述第三主换热器相连，所述蓄冷工段通过蓄冷介质对所述释能工段的液态空气的冷量进行储存，在所述储能工段释放冷量，以提高空气的液化率，减小储能阶段的能耗。
所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，优选地，所述压缩机组包括依次相连的第一压缩机、第二压缩机、第三压缩机、第四压缩机和第五压缩机，所述第一压缩机、所述第二压缩机、所述第三压缩机、所述第四压缩机和所述第五压缩机以实现级间冷却，释放低品位冷量，提高LNG冷能的利用率，并且，所述第五压缩机与所述第一主换热器相连，所述第一主换热器与所述第三压缩机相连。
所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，优选地，所述压缩工段还包括吸附装置，所述吸附装置设置在所述第二压缩机与所述第三压缩机之间，以及设置在所述膨胀压缩机组的出气端，所述吸附装置用于脱除二氧化碳和水，所述吸附装置能够通过所述膨胀压缩机组排出的空气进行再生。
所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，优选地，所述级间换热器组包括第一级间换热器、第二级间换热器和第三级间换热器，所述第一级间换热器设置在所述第五压缩机的进气口处，所述第二级间换热器设置在所述第四压缩机的进气口处，所述第三级间换热器设置在所述第三压缩机的进气口处，所述LNG接收站与所述第一主换热器、所述第一级间换热器、所述第二级间换热器和所述第三级间换热器分别相连，所述第一级间换热器、所述第二级间换热器和所述第三级间换热器之间依次相连，所述第三级间换热器还通过所述第一主换热器及所述第二主换热器与所述空气分离器的气相出口相连。
所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，优选地，所述释能工段还包括级间加热器组，所述级间加热器组包括多个级间加热器，所述膨胀压缩机组包括多个串联的膨胀压缩机，所述级间加热器设置在所述膨胀压缩机的进气端，以实现对所述热源的级间加热。
所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，优选地，所述膨胀压缩机组包括依次相连的第一膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机和第四膨胀机，所述级间加热器组包括第一级间加热器、第二级间加热器、第三级间加热器和第四级间加热器，所述第一膨胀机还与所述第三主换热器相连，所述第一膨胀机组的进气端设有所述第一级间加热器，所述第二膨胀机的进气端设有所述第二级间加热器，所述第三膨胀机的进气端设有所述第三级间加热器，所述第四膨胀机的进气端设有所述第四级间加热器，以实现对所述热源的级间加热。
所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，优选地，所述蓄冷储罐包括第一蓄冷储罐和第二蓄冷储罐，所述循环系统包括第一循环管路和第二循环管路，所述第二主换热器、所述第一蓄冷储罐和所述第三主换热器通过所述第一循环管路相连，所述第二主换热器、所述第二蓄冷储罐和所述第三主换热器通过所述第二循环管路相连，所述所述第一蓄冷储罐和所述第二蓄冷储罐中分别设有蓄冷填充床，所述蓄冷填充床中能够使用固相蓄冷介质或相变蓄冷材料，两个所述蓄冷填充床同时启动、运行和停止，以实现在所述储能工段和所述释能工段不断进行循环，能够保证所述第一主换热器、所述第二主换热器和所述第三主换热器的低温状态，防止所述第一主换热器、所述第二主换热器和所述第三主换热器回温造成温度应力产生的结构破坏。
所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，优选地，所述蓄冷工段的蓄冷介质为丙烷蓄冷介质或氮气蓄冷介质，能够满足具有中间介质气化器的LNG接收站或者不具有中间介质气化器的LNG接收站的工作。
所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，优选地，所述第一主换热器、所述第二主换热器和第三主换热器为板翅换热器或绕管式换热器。
所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，优选地，所述液力透平为低温液力透平或J-T节流阀。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，整体系统可采用开式循环或闭式循环，在大能量密度储能场景下可采用闭式循环，空气在释能工段释能后直接进入压缩段入口，可以减少纯化用空气压缩机能耗，提高系统效率；在大功率间歇运行储能场景下可采用开式循环，空气在释能工段释能后直接排放大气，可以减少液态空气储能等储能设施的数量，降低系统成本。
2、所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，由于空气要进行液化且液态温度较低，故需要脱除其中的二氧化碳和水，防止液化过程中掺杂进固体介质，破坏系统内的装置设备。压缩工段设置吸附装置脱除二氧化碳和水，吸附装置可通过膨胀工段排除的空气进行再生。
3、LNG冷能利用方式有2条路径，其一直接参与压缩机组级间冷却，降低压缩机入口温度的同时降低压缩机功率，提高系统效率；其二直接参与主换热器的空气降温，利用LNG冷能直接参与空气液化，提高空气的液化率。低温段LNG优先参与主换热器的空气降温，再参与压缩机组级间冷却，先运用LNG高品位的冷能，再运用LNG低品位的冷能，符合LNG梯级利用的原则，同时充分运用LNG蕴含的冷能，提高了LNG的利用率和整体系统的
Figure BDA0004110728230000041
效。
4、液态空气储能系统具有蓄冷功能，通过蓄冷介质在释能阶段液态空气的冷量进行储存，在储能阶段释放冷量，提高空气的液化率，减小储能阶段的能耗。蓄冷工段可采用丙烷蓄冷介质或氮气蓄冷介质进行蓄冷循环，本身具有中间介质气化器的LNG接收站可以利用本身的丙烷系统进行蓄冷。如本身LNG接收站中本身不包含丙烷系统，可以利用氮气进行蓄冷循环。
5、蓄冷工段采用高低温位双循环同时进行冷却，通过改变氮气循环量区分循环的温位。以氮气蓄冷循环为例，小流量氮气在低温位进行循环，经液态空气换热后温度降至-180℃左右，后将冷量传递给液化前的空气温度升至-170℃左右。大流量氮气在高温位进行循环，经液态空气换热后温度降至-180℃左右，后将冷量传递给液化前的空气温度升至-154℃左右。
6、高温位和低温位氮气同时进行循环充分利用了氮气的熵增效应，相比单循环降低了提整体系统的
Figure BDA0004110728230000042
损失。同时保持双循环在全时间段进行循环，保持了主换热器的低温状态，改善了温度应力可能会产生的结构损坏。
7、蓄冷工段中的蓄冷介质的冷量由蓄冷填充床中进行保存，填充床中可使用固相蓄冷介质或相变蓄冷材料。两个填充床同时启动、运行和停止，在储能阶段和释能阶段不断进行循环，可以不断保持主换热器的低温状态，防止主换热器回温造成温度应力产生的结构破坏。
8、由于梯级利用了LNG冷能，压缩级级间入口通过LNG带走了热量，因此不再对压缩机级间入口的热量进行回收和利用，另外采用LNG接收站提供的热源。释能工段有LNG接收站提供的海水作为热源或LNG接收站配套燃气电厂提供的热水作为热源，对膨胀机组入口进行级间加热，提高系统效率。
9、压缩机组和膨胀机组的等熵效率不应低于85％，空气压缩机组和膨胀机组按照压比进行平均分配每台机器的出入口压力。空气压缩机组和膨胀机组各由多级压缩机和多级膨胀机组成，通过级间的管道可以进行热量的传递。
本发明通过利用LNG接收站的LNG冷能，大幅度提高了液态空气储能的系统效率，提高了LNG冷能的利用率。通过冷能的梯级利用，提高了液态空气储能系统的
Figure BDA0004110728230000043
效率，并省去了蓄热系统的配置，降低了液态空气储能的系统成本。通过采用氮气蓄冷双循环，保持了主换热器的低温状态，提高了换热器低温状态下间歇运行的可靠性。
本发明使用效果优异，具有很高的使用及推广价值。
附图说明
图1为本发明的系统流程图。
图中：
1-1、第一压缩机；1-2、第二压缩机；1-3、第三压缩机；1-4、第四压缩机；
1-5、第五压缩机；2、吸附装置；3、第一主换热器；4、第二主换热器；
5、液力透平；6、空气分离器；7、液态空气储罐；8-1、第一蓄冷储罐；
8-2、第二蓄冷储罐；9、液态空气泵；10、第三主换热器；11-1、第一膨胀机；
11-2、第二膨胀机；11-3、第三膨胀机；11-4、第四膨胀机；12、LNG接收站；
13-1、第一级间换热器；13-2、第二级间换热器；13-3、第三级间换热器；
14-1、第一级间加热器；14-2、第二级间加热器；14-3、第三级间加热器；
14-4、第四级间加热器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种基于LNG冷能利用的液态空气储能系统。本发明包括LNG接收站、压缩工段、储能工段、蓄冷工段和释能工段，压缩工段包括压缩机组，储能工段包括依次相连的主换热器组、液力透平、空气分离器和液态空气储罐，主换热器组还与压缩机组相连，LNG接收站、主换热器组和压缩机组依次相连，释能工段包括依次相连的液态空气泵、第一主换热器和膨胀压缩机组，液态空气泵还与液态空气储罐相连，蓄冷工段包括蓄冷储罐和循环系统，蓄冷储罐通过循环系统与主换热器组和第一主换热器相连。
发明揭示了一种基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，适用于液态空气储能，包括但不仅限于在LNG接收站周边的液态空气储能系统。通过进行LNG冷能利用提高了接收站LNG冷能利用率，通过采用液态空气储能系统调节附近电力系统的峰谷差，促进电力系统的平衡，同时，可进一步结合LNG接收站附近燃气电厂的余热资源和LNG接收站本身的冷能资源提升液态空气储能的效率。
参阅图1所示，一种基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，包括压缩工段、储能工段、蓄冷工段和释能工段，所述系统与LNG接收站12相连；
所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，整体系统可采用开式循环或闭式循环，在大能量密度储能场景下可采用闭式循环，空气在释能工段释能后直接进入压缩段入口，可以减少纯化用空气压缩机能耗，提高系统效率；在大功率间歇运行储能场景下可采用开式循环，空气在释能工段释能后直接排放大气，可以减少液态空气储能等储能设施的数量，降低系统成本。
参阅图1所示，所述压缩工段包括空气压缩机组、吸附装置2和第一主换热器3，所述空气压缩机组包括第一压缩机1-1、第二压缩机1-2、第三压缩机1-3、第四压缩机1-4和第五压缩机1-5，第一压缩机1-1、第二压缩机1-2、吸附装置2、第三压缩机1-3、第四压缩机1-4、第五压缩机1-5和第一主换热器3依次连接。
所述压缩工段还包括级间换热器组，所述级间换热器组包括第一级间换热器13-1、第二级间换热器13-2和第三级间换热器13-3，第一级间换热器13-1设置在第五压缩机1-5的进气口处，第二级间换热器13-2设置在第四压缩机1-4的进气口处，第三级间换热器13-3设置在第三压缩机1-3的进气口处。LNG接收站12与第一主换热器3、第一级间换热器13-1、第二级间换热器13-2和第三级间换热器13-3分别相连，第一级间换热器13-1、第二级间换热器13-2和第三级间换热器13-3依次相连，第三级间换热器13-3还通过第一主换热器3及第二主换热器4与空气分离器6相连。
LNG冷能通过第一主换热器3先与增压后的空气进行换热，再逐级通过压缩机1-5、压缩机1-4、压缩机1-3的级间管道进行压缩机的级间冷却。
LNG先经由第一主换热器3释放高品位冷量，后对所述压缩机组进行级间冷却释放低品位冷量，提高了LNG冷能的利用率，降低了整体能量的
Figure BDA0004110728230000061
损失。
LNG冷能利用方式有两条路径，其一，直接参与所述压缩机组级间冷却，降低所述压缩机组的入口温度的同时降低压缩机功率，提高系统效率；其二，直接参与第一主换热器3的空气降温，利用LNG冷能直接参与空气液化，提高空气的液化率。低温段LNG优先参与第一主换热器3的空气降温，再参与所述压缩机组级间冷却，先运用LNG高品位的冷能，再运用LNG低品位的冷能，符合LNG梯级利用的原则，同时充分运用LNG蕴含的冷能，提高了LNG的利用率和整体系统的
Figure BDA0004110728230000062
效率。
由于空气要进行液化且液态温度较低，故需要脱除其中的二氧化碳和水，防止液化过程中掺杂进固体介质，破坏系统内的装置设备。所述压缩工段设置吸附装置2脱除二氧化碳和水，吸附装置2可通过膨胀工段排除的空气进行再生。
继续参阅图1所示，所述储能工段包括第二主换热器4、液力透平5、空气分离器6和液态空气储罐7，第一主换热器3、第二主换热器4、液力透平5、空气分离器6和液态空气储罐7依次连接，空气分离器6的气相出口、第二主换热器4、第一主换热器3、第三级间换热器依次相连，其中，液力透平5为低温液力透平或者J-T节流阀，采用低温液力透平5可以同时增加液化率，并回收电能和动能，提高整体系统的效率。
在储能工段，电网中的电力输入给压缩机，空气经压缩机1-1和压缩机1-2加压后由2吸附装置进行纯化，脱除二氧化碳和水，再经压缩机1-3、压缩机1-4、压缩机1-5增压后进入第一主换热器3进行降温，再经第二主换热器4进一步进行降温，后经液力透平5进行空气液化，再经空气分离器6进行乏气分离，液态空气进入液态空气储罐7，空气分离器6进行气液分离之后气相经第二主换热器4、第一主换热器3进一步释放冷量后回到吸附装置2之后重新进入空气循环。
继续参阅图1所示，所述蓄冷工段包括蓄冷储罐8和循环系统，蓄冷储罐8分别通过循环系统与第二主换热器4和第三主换热器10相连。
继续参阅图1所示，所述循环系统包括用于连接蓄冷储罐、第二主换热器4和第三主换热器10的第一循环管路和第二循环管路，并且在所述第一循环管路和所述第二循环管路上设有风机，蓄冷储罐包括两个，其中一个为第一蓄冷储罐8-1，另外一个为第二蓄冷储罐8-1，第一蓄冷储罐8-1与第二主换热器4和第三主换热器10通过所述第一循环管路形成一个循环，第二蓄冷储罐8-2与第二主换热器4和第三主换热器10通过所述第二循环管路形成一个循环。在释能阶段，液态空气的冷量在第三主换热10由第一蓄冷储罐8-1和第二蓄冷储罐8-2带走并将冷量储存在蓄冷储罐8中，在储能阶段，第一蓄冷储罐8-1和第二蓄冷储罐8-2中的冷量由第二主换热器4带走促进第二主换热器4中空气温度的降低。
继续参阅图1所示，第一主换热器3、第二主换热器4和第三主换热器10能够为板翅换热器或绕管式换热器，板翅式换热器更适用于大容量型液态空气储能系统。
蓄冷阶段中的蓄冷介质的冷量由蓄冷填充床中进行保存，填充床设置在蓄冷储罐8中，填充床中可使用固相蓄冷介质或相变蓄冷材料。两个填充床同时启动、运行和停止，在所述储能工段和所述释能工段不断进行循环，可以不断保持主换热器的低温状态，防止主换热器回温造成温度应力产生的结构破坏。
通过蓄冷介质在释能阶段液态空气的冷量进行储存，在储能阶段释放冷量，提高空气的液化率，减小储能阶段的能耗。蓄冷工段可采用丙烷蓄冷介质或氮气蓄冷介质进行蓄冷循环，本身具有中间介质气化器的LNG接收站可以利用本身的丙烷系统进行蓄冷。如本身LNG接收站中本身不包含丙烷系统，可以利用氮气进行蓄冷循环。
蓄冷工段采用高低温位双循环同时进行冷却，通过改变氮气循环量区分循环的温位。以氮气蓄冷循环为例，小流量氮气在低温位进行循环，经液态空气换热后温度降至-180℃左右，后将冷量传递给液化前的空气温度升至-170℃左右。大流量氮气在高温位进行循环，经液态空气换热后温度降至-180℃左右，后将冷量传递给液化前的空气温度升至-154℃左右。
继续参阅图1所示，所述释能工段包括液态空气泵9、第三主换热器10和膨胀压缩机组，膨胀压缩机组包括第一膨胀机1-1、第二膨胀机11-2、第三膨胀机11-3和第四膨胀机11-4，液态空气储罐7、液态空气泵9、第三主换热器10、第一膨胀机1-1、第二膨胀机11-2、第三膨胀机11-3和第四膨胀机11-4依次相连。
所述释能工段还包括级间加热器组，所述级间加热器组包括，第一级间加热器14-1、第二级间加热器14-2、第三级间加热器14-3和第四级间加热器14-4。第一膨胀机组1-1的进气端设有第一级间加热器14-1，第二膨胀机11-2的进气端设有第二级间加热器14-2，第三膨胀机11-3的进气端设有第三级间加热器14-3，第四膨胀机11-4的进气端设有第四级间加热器14-4。
在释能阶段，液态空气储罐7中的液态空气经液态空气泵9加压后输出，经第三主换热器10进行复温成气态空气，后经第一膨胀机11-1、第二膨胀机11-2、第三膨胀机11-3和第四膨胀机11-4做功输入电力至电网。
海水通过逐级通过第一膨胀机11-1、第二膨胀机11-2、第三膨胀机11-3和第四膨胀机11-4及第一级间加热器14-1、第二级间加热器14-2、第三级间加热器14-3和第四级间加热器14-4进行所述膨胀压缩机组的级间加热。
由于梯级利用了LNG冷能，所述压缩机组的级间入口通过LNG带走了热量，因此不再对所述压缩机组的级间入口的热量进行回收和利用，另外，采用LNG接收站提供的热源。所述释能工段有LNG接收站提供的海水作为热源或LNG接收站配套燃气电厂提供的热水作为热源，对所述膨胀压缩机组入口进行级间加热，提高系统效率。
采用LNG冷能进行所述压缩机组的级间冷却，采用海水余热进行所述膨胀压缩机的级间加热，则不用进行所述压缩机组的级间热量的回收用于所述膨胀压缩机的级间加热，提高了整体系统的效率，降低了整体系统的投资。
所述压缩机组和所述膨胀压缩机组的等熵效率不应低于85％，所述压缩机组和所述膨胀压缩机组按照压比进行平均分配每台机器的出入口压力。所述压缩机组和所述膨胀压缩机组各由多级压缩机和多级膨胀机组成，通过级间的管道可以进行热量的传递。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，所述系统与LNG接收站相连，其特征在于，包括压缩工段、储能工段、蓄冷工段和释能工段；
所述压缩工段包括压缩机组、第一主换热器和级间换热器组，所述LNG接收站通过所述第一主换热器与所述级间换热器组相连，所述压缩机组与所述第一主换热器相连，所述LNG接收站的LNG冷能能够参与所述第一主换热器的空气降温，利用LNG冷能直接参与空气液化，提高空气的液化率；
所述压缩机组包括多个串联的压缩机，所述级间换热器组包括多个级间换热器，所述级间换热器设置在所述压缩机的进气口处，以实现所述压缩机组的级间冷却，所述LNG接收站的LNG冷能能够参与所述压缩机组的级间冷却，实现降低所述压缩机组的入口温度的同时降低压缩机功率，提高系统效率；
所述储能工段包括依次相连的第二主换热器、液力透平、空气分离器和液态空气储罐，并且所述第二主换热器通过所述第一主换热器与所述压缩机组相连，所述空气分离器的气相出口还依次通过所述第二主换热器、所述第一主换热器及所述级间换热器组与所述压缩机组相连；
所述释能工段包括依次相连的液态空气泵、第三主换热器和膨胀压缩机组，所述液态空气泵还与所述液态空气储罐相连，所述释能工段的热源为LNG接收站提供的海水或所述LNG接收站配套的燃气电厂提供的热水；
所述蓄冷工段包括蓄冷储罐和循环系统，所述蓄冷储罐通过所述循环系统与所述第二主换热器和所述第三主换热器相连，所述蓄冷工段通过蓄冷介质对所述释能工段的液态空气的冷量进行储存，在所述储能工段释放冷量，以提高空气的液化率，减小储能阶段的能耗。
2.根据权利要求1所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，其特征在于，所述压缩机组包括依次相连的第一压缩机、第二压缩机、第三压缩机、第四压缩机和第五压缩机，所述第一压缩机、所述第二压缩机、所述第三压缩机、所述第四压缩机和所述第五压缩机以实现级间冷却，释放低品位冷量，提高LNG冷能的利用率，并且，所述第五压缩机与所述第一主换热器相连，所述第一主换热器与所述第三压缩机相连。
3.根据权利要求2所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，其特征在于，所述压缩工段还包括吸附装置，所述吸附装置设置在所述第二压缩机与所述第三压缩机之间，以及设置在所述膨胀压缩机组的出气端，所述吸附装置用于脱除二氧化碳和水，所述吸附装置能够通过所述膨胀压缩机组排出的空气进行再生。
4.根据权利要求2所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，其特征在于，所述级间换热器组包括第一级间换热器、第二级间换热器和第三级间换热器，所述第一级间换热器设置在所述第五压缩机的进气口处，所述第二级间换热器设置在所述第四压缩机的进气口处，所述第三级间换热器设置在所述第三压缩机的进气口处，所述LNG接收站与所述第一主换热器、所述第一级间换热器、所述第二级间换热器和所述第三级间换热器分别相连，所述第一级间换热器、所述第二级间换热器和所述第三级间换热器之间依次相连，所述第三级间换热器还通过所述第一主换热器及所述第二主换热器与所述空气分离器的气相出口相连。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，其特征在于，所述释能工段还包括级间加热器组，所述级间加热器组包括多个级间加热器，所述膨胀压缩机组包括多个串联的膨胀压缩机，所述级间加热器设置在所述膨胀压缩机的进气端，以实现对所述热源的级间加热。
6.根据权利要求5所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，其特征在于，所述膨胀压缩机组包括依次相连的第一膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机和第四膨胀机，所述级间加热器组包括第一级间加热器、第二级间加热器、第三级间加热器和第四级间加热器，所述第一膨胀机还与所述第三主换热器相连，所述第一膨胀机组的进气端设有所述第一级间加热器，所述第二膨胀机的进气端设有所述第二级间加热器，所述第三膨胀机的进气端设有所述第三级间加热器，所述第四膨胀机的进气端设有所述第四级间加热器，以实现对所述热源的级间加热。
7.根据权利要求1所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，其特征在于，所述蓄冷储罐包括第一蓄冷储罐和第二蓄冷储罐，所述循环系统包括第一循环管路和第二循环管路，所述第二主换热器、所述第一蓄冷储罐和所述第三主换热器通过所述第一循环管路相连，所述第二主换热器、所述第二蓄冷储罐和所述第三主换热器通过所述第二循环管路相连，所述所述第一蓄冷储罐和所述第二蓄冷储罐中分别设有蓄冷填充床，所述蓄冷填充床中能够使用固相蓄冷介质或相变蓄冷材料，两个所述蓄冷填充床同时启动、运行和停止，以实现在所述储能工段和所述释能工段不断进行循环，能够保证所述第一主换热器、所述第二主换热器和所述第三主换热器的低温状态，防止所述第一主换热器、所述第二主换热器和所述第三主换热器回温造成温度应力产生的结构破坏。
8.根据权利要求5所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，其特征在于，所述蓄冷工段的蓄冷介质为丙烷蓄冷介质或氮气蓄冷介质，能够满足具有中间介质气化器的LNG接收站或者不具有中间介质气化器的LNG接收站的工作。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，其特征在于，所述第一主换热器、所述第二主换热器和第三主换热器为板翅换热器或绕管式换热器。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的基于LNG冷能利用的液态空气储能系统，其特征在于，所述液力透平为低温液力透平或J-T节流阀。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117220305A (zh) * 2023-08-31 2023-12-12 中海石油气电集团有限责任公司 基于lng冷能回收的高效储能发电调峰系统
CN117367031A (zh) * 2023-11-17 2024-01-09 中绿中科储能技术有限公司 空气纯化模块、液态空气储能回路及储能系统
CN117937775A (zh) * 2024-03-25 2024-04-26 浙江浙能技术研究院有限公司 一种与lng接收转输站联合运行的新型储能发电系统
WO2024183420A1 (zh) * 2023-03-06 2024-09-12 中海石油气电集团有限责任公司 一种基于lng冷能利用的液态空气储能系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190063685A1 (en) * 2017-08-28 2019-02-28 Newpolygen Technologies Ltd. Method for Liquid Air and Gas Energy Storage
CN110761980A (zh) * 2019-11-27 2020-02-07 中国科学院工程热物理研究所 一种功及冷能梯级利用的超临界压缩空气储能系统
CN112254561A (zh) * 2020-10-19 2021-01-22 中国科学院理化技术研究所 利用lng冷能和燃气调峰发电余热的液态空气储能系统
CN213574689U (zh) * 2020-10-27 2021-06-29 西安热工研究院有限公司 一种提高液态压缩空气储能系统转化效率的系统
KR20210126285A (ko) * 2020-04-10 2021-10-20 연세대학교 산학협력단 액화천연가스 재기화 공정 및 액체공기 에너지 저장 시스템
CN217423765U (zh) * 2022-03-18 2022-09-13 西南石油大学 一种耦合液态空气储能的lng冷能梯级利用系统
CN217737678U (zh) * 2022-03-18 2022-11-04 西南石油大学 一种耦合lng冷能及orc的液化空气储能系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116247700B (zh) * 2023-03-06 2023-11-17 中海石油气电集团有限责任公司 一种基于lng冷能利用的液态空气储能系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190063685A1 (en) * 2017-08-28 2019-02-28 Newpolygen Technologies Ltd. Method for Liquid Air and Gas Energy Storage
CN110761980A (zh) * 2019-11-27 2020-02-07 中国科学院工程热物理研究所 一种功及冷能梯级利用的超临界压缩空气储能系统
KR20210126285A (ko) * 2020-04-10 2021-10-20 연세대학교 산학협력단 액화천연가스 재기화 공정 및 액체공기 에너지 저장 시스템
CN112254561A (zh) * 2020-10-19 2021-01-22 中国科学院理化技术研究所 利用lng冷能和燃气调峰发电余热的液态空气储能系统
CN213574689U (zh) * 2020-10-27 2021-06-29 西安热工研究院有限公司 一种提高液态压缩空气储能系统转化效率的系统
CN217423765U (zh) * 2022-03-18 2022-09-13 西南石油大学 一种耦合液态空气储能的lng冷能梯级利用系统
CN217737678U (zh) * 2022-03-18 2022-11-04 西南石油大学 一种耦合lng冷能及orc的液化空气储能系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024183420A1 (zh) * 2023-03-06 2024-09-12 中海石油气电集团有限责任公司 一种基于lng冷能利用的液态空气储能系统
CN117220305A (zh) * 2023-08-31 2023-12-12 中海石油气电集团有限责任公司 基于lng冷能回收的高效储能发电调峰系统
CN117220305B (zh) * 2023-08-31 2024-05-17 中海石油气电集团有限责任公司 基于lng冷能回收的高效储能发电调峰系统
CN117367031A (zh) * 2023-11-17 2024-01-09 中绿中科储能技术有限公司 空气纯化模块、液态空气储能回路及储能系统
CN117937775A (zh) * 2024-03-25 2024-04-26 浙江浙能技术研究院有限公司 一种与lng接收转输站联合运行的新型储能发电系统

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