KR101864935B1 - Cryogenic energy storage system using LNG gasification process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 액화천연가스 공급원과 연결되는 분리기; 분리기로부터 각각 분리되어 연결되는 제1라인 및 제2라인; 제1라인에 설치되는 제1열교환기; 제1열교환기와 연결되고, 액화천연가스와 열교환되는 제1작동유체가 순환하는 제1순환라인; 제1순환라인에 설치되어 제1작동유체에 의해 전기를 생산하는 제1터빈; 제2라인에 설치되는 제2열교환기; 저장가스 공급원 및 제2열교환기와 각각 연결되는 제3라인; 제2열교환기와 연결되고, 제2열교환기에서 액화천연가스와의 열교환을 통해 액화된 저장가스를 저장하는 저장탱크; 저장탱크와 연결되는 제4라인; 및 제4라인에 설치되어 저장가스에 의해 전기를 생산하는 제2터빈을 포함하는 발전 및 에너지 저장 시스템을 제공한다.The present invention relates to a cryogenic energy storage system using a liquefied natural gas gasification process, comprising: a separator connected to a liquefied natural gas source; A first line and a second line separately connected from the separator; A first heat exchanger installed in the first line; A first circulation line connected to the first heat exchanger and circulating the first working fluid that is heat-exchanged with the liquefied natural gas; A first turbine installed in the first circulation line for producing electricity by a first working fluid; A second heat exchanger installed in a second line; A third line connected to the storage gas supply source and the second heat exchanger, respectively; A storage tank connected to the second heat exchanger and storing the liquefied storage gas through heat exchange with the liquefied natural gas in the second heat exchanger; A fourth line connected to the storage tank; And a second turbine installed in the fourth line for producing electricity by the storage gas.

Description

액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템{Cryogenic energy storage system using LNG gasification process}[0001] The present invention relates to a cryogenic energy storage system using a liquefied natural gas (LNG) gasification process,

본 발명은 액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cryogenic energy storage system using a liquefied natural gas gasification process.

천연가스는 가장 청정한 에너지원 중 하나이고, 상대적으로 적은 이산화탄소 방출로 인해 다른 화석연료에 대한 대안으로 고려되고 있다. 비점이 약 -160℃인 천연가스는 일반적으로 장거리 수송을 위해 액체 상태로 전달되는데, 그 이유는 600배 이상의 엄청난 부피 감소 때문이다. 장거리 극저온 해상 운송의 어려움에도 불구하고, 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)의 거래는 다음 30년 동안 300% 증가할 것으로 예상된다. 따라서, 에너지 농축 공정으로 알려진 천연가스 액화 공정에 많은 연구가 집중되었다.Natural gas is one of the cleanest energy sources and is considered an alternative to other fossil fuels due to its relatively low carbon dioxide emissions. Natural gas with a boiling point of about -160 ° C is typically delivered in liquid form for long-distance transport, due to a massive volume reduction of over 600 times. Despite the difficulty of long-distance cryogenic maritime transport, Liquefied Natural Gas (LNG) trading is expected to increase 300% over the next 30 years. Therefore, much research has been concentrated on the natural gas liquefaction process known as the energy concentration process.

또한, 수송된 LNG는 사용되거나 육지의 파이프라인을 통해 전달되도록 천연가스로 전환되어야 한다. 따라서, LNG 인수 터미널에서 재가스화 공정은 전력으로서 LNG 냉열 에너지를 이용하기 위해 연구되었다. Dispenza 등 및 Rocca는 전기를 생산하기 위해 LNG의 극저온 엑서지(exergy)를 연구하였지만, 주로 냉열 전달에 중점을 두었다. Szargut 등은 작동 유체로서 에탄을 이용한 캐스케이드(cascade) LNG 냉열 발전 사이클을 연구하였다. Choi 등은 작동 유체로서 메탄, 에탄 및 프로판을 이용하여 LNG로부터 전기를 생산하였다. Garcia 등도 캐스케이드 LNG 냉열 발전소를 연구하였다. 이들은 산업적 전기 수요를 위해 천연가스의 직접 팽창을 고려하였다. Garcia 등은 LNG 냉열 발전소에 잔열의 적용을 연구하였다. 상술한 연구들은 주로 LNG의 냉열 에너지를 이용한 발전에 중점을 두었다.In addition, the transported LNG should be converted to natural gas to be used or transported through land pipelines. Therefore, the re-gasification process at the LNG terminal has been studied to use LNG cold energy as power. Dispenza et al. And Rocca have studied the cryogenic exergy of LNG to produce electricity, but have focused primarily on cold transfer. Szargut et al. Studied a cascade LNG cold energy cycle using ethane as the working fluid. Choi et al. Produced electricity from LNG using methane, ethane and propane as working fluids. Garcia and others also studied cascade LNG cooling plants. They considered direct expansion of natural gas for industrial electricity demand. Garcia et al. Have studied the application of residual heat to LNG cooling plants. The above-mentioned studies mainly focused on the generation of LNG using cold energy.

다른 한편, 에너지 저장 기술이 경쟁적으로 연구되었다. 에너지 저장은 현재 에너지 구조에서 중요한 역할을 하고 에너지 생산 증가를 대체할 것이다. 극저온 에너지 저장(CES: Cryogenic Energy Storage) 시스템은 최근에 가장 주목되는 에너지 저장 기술 중 하나이다. CES 시스템은 공기 또는 질소를 이용한 Smith에 의해 처음 도입되었다. Yang 등은 LNG 극저온 저장 탱크의 벽 온도를 연구하였고, Preston 등은 극저온 저장 탱크의 단열을 연구하였다. Kishimoto 등은 1998년에 파일럿 플랜트를 이용하여 CES 시스템의 실현가능성을 시험하였다. Li 등은 열역학 및 경제학 분석을 통해 CES 시스템을 연구하였다. Abdo 등은 다양한 CES 시스템의 성능을 평가하였다. Zhang 등에 따르면, CES 시스템은 상대적으로 높은 에너지 밀도(100 내지 200 Wh/kg), 단위 에너지 당 적은 자본 비용을 가질 수 있으며, 환경에 우호적이고 상대적으로 긴 저장 기간을 갖는다.On the other hand, energy storage technology has been studied competitively. Energy storage will play an important role in the current energy structure and will replace increasing energy production. Cryogenic Energy Storage (CES) systems are one of the most notable energy storage technologies in recent years. The CES system was first introduced by Smith using air or nitrogen. Yang et al. Studied the wall temperature of LNG cryogenic storage tanks, and Preston et al. Studied the insulation of cryogenic storage tanks. In 1998, Kishimoto et al. Tested the feasibility of a CES system using a pilot plant. Li et al. Studied CES systems through thermodynamics and economics analysis. Abdo et al. Evaluated the performance of various CES systems. According to Zhang et al., CES systems can have relatively high energy densities (100 to 200 Wh / kg), low capital cost per unit energy, and are environmentally friendly and have a relatively long storage period.

본 발명의 목적은 액화천연가스 가스화 공정 및 극저온 에너지 저장 시스템을 통합하여 에너지 저장 효율 등을 높일 수 있는 발전 및 에너지 저장 시스템 그리고 이를 이용한 발전 및 에너지 저장 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a power generation and energy storage system capable of enhancing energy storage efficiency by integrating a liquefied natural gas gasification process and a cryogenic energy storage system, and a power generation and energy storage method using the same.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 액화천연가스 공급원과 연결되는 분리기; 분리기로부터 각각 분리되어 연결되는 제1라인 및 제2라인; 제1라인에 설치되는 제1열교환기; 제1열교환기와 연결되고, 액화천연가스와 열교환되는 제1작동유체가 순환하는 제1순환라인; 제1순환라인에 설치되어 제1작동유체에 의해 전기를 생산하는 제1터빈; 제2라인에 설치되는 제2열교환기; 저장가스 공급원 및 제2열교환기와 각각 연결되는 제3라인; 제2열교환기와 연결되고, 제2열교환기에서 액화천연가스와의 열교환을 통해 액화된 저장가스를 저장하는 저장탱크; 저장탱크와 연결되는 제4라인; 및 제4라인에 설치되어 저장가스에 의해 전기를 생산하는 제2터빈을 포함하는 발전 및 에너지 저장 시스템을 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a separator for a liquefied natural gas, comprising: a separator connected to a source of liquefied natural gas; A first line and a second line separately connected from the separator; A first heat exchanger installed in the first line; A first circulation line connected to the first heat exchanger and circulating the first working fluid that is heat-exchanged with the liquefied natural gas; A first turbine installed in the first circulation line for producing electricity by a first working fluid; A second heat exchanger installed in a second line; A third line connected to the storage gas supply source and the second heat exchanger, respectively; A storage tank connected to the second heat exchanger and storing the liquefied storage gas through heat exchange with the liquefied natural gas in the second heat exchanger; A fourth line connected to the storage tank; And a second turbine installed in the fourth line for producing electricity by the storage gas.

본 발명에 따른 시스템은 제1라인에서 분리기 및 제1열교환기 사이에 설치되는 제1펌프; 및 제2라인에서 분리기 및 제2열교환기 사이에 설치되는 제2펌프를 추가로 포함할 수 있다.A system according to the present invention comprises a first pump installed in a first line between a separator and a first heat exchanger; And a second pump installed between the separator and the second heat exchanger in the second line.

본 발명에 따른 시스템은 제1순환라인에 설치되고, 제1열교환기와 연결되는 제3펌프; 제1순환라인에 설치되고, 제3펌프, 제1터빈 및 제1열교환기와 각각 연결되는 제3열교환기; 및 제1순환라인에 설치되고, 제3열교환기 및 제1터빈과 각각 연결되는 제4열교환기를 추가로 포함할 수 있다.The system according to the present invention comprises a third pump installed in the first circulation line and connected to the first heat exchanger; A third heat exchanger installed in the first circulation line and connected to the third pump, the first turbine and the first heat exchanger, respectively; And a fourth heat exchanger installed in the first circulation line and connected to the third heat exchanger and the first turbine, respectively.

본 발명에서 복수의 제1터빈 및 복수의 제4열교환기가 교대로 직렬 설치될 수 있다.In the present invention, a plurality of first turbines and a plurality of fourth heat exchangers may be alternately installed in series.

본 발명에 따른 시스템은 제1라인에서 제1열교환기 이후에 설치되는 제5열교환기; 제5열교환기와 연결되고, 액화천연가스와 열교환되는 제2작동유체가 순환하는 제2순환라인; 및 제2순환라인에 설치되어 제2작동유체에 의해 전기를 생산하는 제3터빈을 추가로 포함할 수 있다.The system according to the present invention comprises a fifth heat exchanger installed after the first heat exchanger in the first line; A second circulation line connected to the fifth heat exchanger and circulating a second working fluid to be heat-exchanged with the liquefied natural gas; And a third turbine installed in the second circulation line and producing electricity by the second working fluid.

본 발명에 따른 시스템은 제2순환라인에 설치되고, 제5열교환기와 연결되는 제4펌프; 제2순환라인에 설치되고, 제4펌프, 제3터빈 및 제5열교환기와 각각 연결되는 제6열교환기; 및 제2순환라인에 설치되고, 제6열교환기 및 제3터빈과 각각 연결되는 제7열교환기를 추가로 포함할 수 있다.The system according to the present invention comprises a fourth pump installed in a second circulation line and connected to a fifth heat exchanger; A sixth heat exchanger installed in the second circulation line and connected to the fourth pump, the third turbine and the fifth heat exchanger, respectively; And a seventh heat exchanger installed in the second circulation line and connected to the sixth heat exchanger and the third turbine, respectively.

본 발명에서 복수의 제3터빈 및 복수의 제7열교환기가 교대로 직렬 설치될 수 있다.In the present invention, a plurality of third turbines and a plurality of seventh heat exchangers may be alternately installed in series.

본 발명에 따른 시스템은 제1라인에서 제1열교환기 이후에 설치되는 제8열교환기; 및 제1라인에 설치되고, 제8열교환기와 연결되는 팽창기를 추가로 포함할 수 있다.The system according to the present invention comprises an eighth heat exchanger installed after the first heat exchanger in the first line; And an expander installed in the first line and connected to the eighth heat exchanger.

본 발명에서 복수의 제8열교환기 및 복수의 팽창기가 교대로 직렬 설치될 수 있다.In the present invention, a plurality of eighth heat exchangers and a plurality of expanders may be alternately installed in series.

본 발명에 따른 시스템은 제1라인 및 제2라인의 각 말단과 연결되는 혼합기를 추가로 포함할 수 있다.The system according to the present invention may further comprise a mixer coupled to each end of the first line and the second line.

본 발명에 따른 시스템은 제3라인에 설치되고, 저장가스 공급원과 연결되는 압축기; 및 제3라인에 설치되고, 압축기와 연결되는 제9열교환기를 추가로 포함할 수 있다.The system according to the present invention comprises a compressor installed in a third line and connected to a storage gas source; And a ninth heat exchanger installed in the third line and connected to the compressor.

본 발명에서 복수의 압축기 및 복수의 제9열교환기가 교대로 직렬 설치될 수 있다.In the present invention, a plurality of compressors and a plurality of ninth heat exchangers may be alternately installed in series.

본 발명에 따른 시스템은 제4라인에 설치되고, 저장탱크와 연결되는 제5펌프; 및 제4라인에 설치되고, 제5펌프 및 제2터빈과 각각 연결되는 제10열교환기를 추가로 포함할 수 있다.The system according to the present invention comprises a fifth pump installed in the fourth line and connected to the storage tank; And a tenth heat exchanger installed in the fourth line and connected to the fifth pump and the second turbine, respectively.

본 발명에서 복수의 제10열교환기 및 복수의 제2터빈이 교대로 직렬 설치될 수 있다.In the present invention, a plurality of tenth heat exchangers and a plurality of second turbines may be alternately installed in series.

본 발명에서 저장가스는 공기, 질소 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the storage gas may be at least one selected from air and nitrogen.

본 발명에서 제1작동유체 및 제2작동유체는 각각 독립적으로 메탄, 아르곤, 프로판, 부탄 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the first working fluid and the second working fluid may independently be at least one selected from methane, argon, propane, and butane.

본 발명에서 압축기의 압축비율은 1 내지 3일 수 있다.In the present invention, the compression ratio of the compressor may be 1 to 3.

본 발명에서 제1터빈 및 제2터빈의 팽창비율은 0 초과 및 1 미만일 수 있다.In the present invention, the expansion ratio of the first turbine and the second turbine may be more than 0 and less than 1.

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또한, 본 발명은 상술한 시스템을 이용하고, 액화천연가스의 가스화와 함께 전기를 생산하는 제1모드; 액화천연가스의 가스화와 함께 저장가스를 액화하여 에너지를 저장하는 제2모드; 및 액화천연가스의 가스화와 함께 전기를 생산하고, 액화된 저장가스를 통해 전기를 추가로 생산하는 제3모드; 중에서 선택되는 하나 이상의 모드로 작동 가능한 발전 및 에너지 저장 방법을 제공한다.The present invention also relates to a first mode of using the above system and producing electricity with the gasification of liquefied natural gas; A second mode of liquefying the storage gas with gasification of liquefied natural gas to store energy; And a third mode for producing electricity with the gasification of the liquefied natural gas and further producing electricity through the liquefied storage gas; ≪ RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >

본 발명에 따른 방법에 있어서, 평상 시간대에서 제1모드로 작동하고, 오프-피크 시간대에서 제2모드로 작동하며, 온-피크 시간대에서 제3모드로 작동할 수 있다.In the method according to the invention, it is possible to operate in the first mode in the normal time zone, in the second mode in the off-peak time zone, and in the third mode in the on-peak time zone.

본 발명에서는 LNG 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템을 개발함으로써, LNG의 보다 효율적인 냉열 이용으로 95.2%의 높은 에너지 저장 효율을 얻을 수 있다.In the present invention, by developing a cryogenic energy storage system using the LNG gasification process, it is possible to obtain a high energy storage efficiency of 95.2% by using the LNG more efficiently.

또한, 본 발명에서는 에너지 저장 시스템을 개발함으로써, 총 전력량을 효율적으로 배분하여 사용할 수 있기 때문에, 전기의 수요가 적은 시간에 낭비되는 에너지를 절약할 수 있다.Further, in the present invention, by developing an energy storage system, the total amount of power can be efficiently distributed and used, so that energy that is wasted at a time when electricity demand is low can be saved.

도 1은 본 발명에 따른 액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템의 제1모드의 상세도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템의 제2모드의 상세도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템의 제3모드의 상세도이다.
도 5는 본 발명에 따른 액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템의 제2모드 및 제3모드의 스트림을 나타낸 상세도이다.
도 6은 본 발명에 따른 액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템의 제2모드 및 제3모드의 온도-엔트로피(T-S) 선도(a) 및 압력-엔트로피(P-S) 선도(b)이다.
도 7은 본 발명에 따른 액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템의 제2모드 및 제3모드의 온도-엔탈피(T-H) 선도(a) 및 압력-엔탈피(P-H) 선도(b)이다.
1 is a schematic diagram of a cryogenic energy storage system using a liquefied natural gas gasification process in accordance with the present invention.
2 is a detailed view of a first mode of a cryogenic energy storage system using a liquefied natural gas gasification process according to the present invention.
3 is a detailed view of a second mode of the cryogenic energy storage system using the liquefied natural gas gasification process according to the present invention.
4 is a detailed view of a third mode of the cryogenic energy storage system using the liquefied natural gas gasification process according to the present invention.
FIG. 5 is a detailed view showing streams of the second mode and the third mode of the cryogenic energy storage system using the liquefied natural gas gasification process according to the present invention.
6 is a temperature-entropy (TS) diagram (a) and a pressure-entropy (PS) diagram (b) of a second mode and a third mode of a cryogenic energy storage system using a liquefied natural gas gasification process in accordance with the present invention.
7 is a temperature-enthalpy (TH) diagram (a) and a pressure-enthalpy (PH) diagram (b) of a second mode and a third mode of a cryogenic energy storage system using a liquefied natural gas gasification process in accordance with the present invention.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템의 개략도이다. 가스화 공정은 장거리 수송 시 극저온 상태인 LNG를 산업적으로 사용 가능한 가스 상태로 기화시키는 것이 목적이며, 이 과정에서 LNG의 냉열을 이용하여 전기를 생산한다. 극저온 에너지 저장 시스템은 액체 공기나 액화 질소를 에너지 저장 매체로 이용하는 대용량 에너지 저장 시스템이다. LNG 가스화 공정과 극저온 에너지 저장 시스템은 모두 극저온 특성을 갖는 공정이기 때문에, 두 공정을 통합하게 되면 에너지 저장 효율을 높일 수 있다.1 is a schematic diagram of a cryogenic energy storage system using a liquefied natural gas gasification process in accordance with the present invention. The gasification process is intended to vaporize LNG, which is in a cryogenic state during long-distance transportation, into an industrially usable gas state. In this process, LNG is used to generate electricity. A cryogenic energy storage system is a high energy storage system that uses liquid air or liquid nitrogen as an energy storage medium. Since the LNG gasification process and the cryogenic energy storage system both have cryogenic properties, the integration of the two processes can increase energy storage efficiency.

본 발명에서는 LNG의 냉열을 시간에 따라 다른 방식으로 이용하여 전기를 생산할 뿐만 아니라, 에너지 저장 또한 가능하게 하는 시스템을 개발하였다. 에너지 저장 매체로는 공급과 배출이 용이한 공기 등을 사용할 수 있다. 시스템의 운영은 일반 전기 생산, 에너지 저장, 전기 추가 생산의 3가지 모드로 작동될 수 있다.In the present invention, a system has been developed which not only produces electricity using energy of LNG in a different manner according to time, but also enables energy storage. As the energy storage medium, air which can be easily supplied and discharged can be used. The operation of the system can be operated in three modes: general electricity production, energy storage and electricity production.

1. 일반 전기 생산 모드(도 1의 청색선, 제1모드)에서는, 기존 LNG 가스화 발전과 같은 방식으로, 전기를 생산함과 동시에 천연가스를 생산한다.1. In the general electric production mode (blue line in FIG. 1, first mode), electricity is produced at the same time as natural gas is produced in the same manner as conventional LNG gasification power generation.

2. 에너지 저장 모드(도 1의 황색선, 제2모드)에서는, LNG의 냉열을 이용하여 에너지를 극저온 상태로 저장한다. 해당 시간대에는 외부에서 전기를 공급받아 압축기에 제공하게 된다. 따라서 전기는 공기를 압축하는데 쓰이며, 공기는 압축되어 비점이 상대적으로 높아지게 된다. 이후, 고압 상태의 공기를 LNG의 냉열을 이용하여 극저온 상태의 액체 공기로 만든 후 탱크에 저장한다. 이를 통하여 전기를 극저온 상태의 에너지로 저장하게 된다. 이때, LNG의 냉열은 공기를 액화시키는 데에 쓰이기 때문에, 기존 LNG 가스화 발전의 전기 생산은 중지된다. 하지만, 극저온 에너지 저장 시스템에 의해 LNG가 기화되기 때문에, LNG 가스화 공정 본연의 목적인 천연가스의 생산은 유지된다.2. In the energy storage mode (the yellow line in FIG. 1, the second mode), the energy is stored in a cryogenic state using the cold heat of the LNG. In the corresponding time zone, electricity is supplied from the outside to the compressor. Therefore, electricity is used to compress the air, and the air is compressed, so that the boiling point is relatively high. Then, the air in the high pressure state is made into liquid air at a very low temperature state by using the cold heat of the LNG, and then stored in the tank. This allows electricity to be stored in cryogenic energy. At this time, since the cold heat of the LNG is used to liquefy the air, the electricity production of the existing LNG gasification power generation is stopped. However, since the LNG is vaporized by the cryogenic energy storage system, the production of natural gas, which is the main purpose of the LNG gasification process, is maintained.

3. 전기 추가 생산 모드(도 1의 녹색선, 제3모드)에서는, 기존과 같이 LNG 가스화 발전을 하면서, 탱크에 저장된 액체 공기의 에너지를 방출함으로써 전기 생산량을 획기적으로 높인다. 먼저, 저장되어 있는 고압의 액체 공기를 펌프를 통하여 압력을 더 높여준다. 다음으로, 이를 기화시켜 기체 상태로 만든 후 터빈을 사용하여 전력을 생산하게 된다. 터빈에 의하여 대기압으로 팽창된 공기는 다시 대기 중으로 방출된다.3. Electricity In the additional production mode (the green line in FIG. 1, the third mode), the LNG gasification power generation is performed as before, and the energy of the liquid air stored in the tank is released to dramatically increase the electricity production. First, the pressure of the stored high-pressure liquid air is increased through the pump. Next, it is vaporized into a gaseous state, and then the turbine is used to produce electric power. The air expended by the turbine at atmospheric pressure is again released to the atmosphere.

도 2는 본 발명에 따른 액화천연가스 가스화 공정을 이용한 극저온 에너지 저장 시스템의 제1모드의 상세도이고, 도 3은 제2모드의 상세도이며, 도 4는 제3모드의 상세도로서, 본 발명의 발전 및 에너지 저장 시스템은 액화천연가스 공급원(10), 액화천연가스 공급라인(20), 분리기(30), 제1펌프(40), 제1라인(50), 제1열교환기(60), 제1순환라인(70), 제3펌프(80), 제3열교환기(90), 제4열교환기(100), 제1터빈(110), 제5열교환기(120), 제2순환라인(130), 제4펌프(140), 제6열교환기(150), 제7열교환기(160), 제3터빈(170), 제8열교환기(180), 팽창기(190), 혼합기(200), 제2펌프(210), 제2라인(220), 제2열교환기(230), 저장가스 공급원(240), 제3라인(250), 압축기(260), 제9열교환기(270), 저장탱크(280), 제4라인(290), 제5펌프(300), 제10열교환기(310), 제2터빈(320) 등을 포함할 수 있다.2 is a detailed view of a first mode of the cryogenic energy storage system using the liquefied natural gas gasification process according to the present invention, Fig. 3 is a detailed view of the second mode, Fig. 4 is a detailed view of the third mode, The inventive development and energy storage system includes a liquefied natural gas source 10, a liquefied natural gas supply line 20, a separator 30, a first pump 40, a first line 50, a first heat exchanger 60 The first circulation line 70, the third pump 80, the third heat exchanger 90, the fourth heat exchanger 100, the first turbine 110, the fifth heat exchanger 120, The third circulation line 130, the fourth pump 140, the sixth heat exchanger 150, the seventh heat exchanger 160, the third turbine 170, the eighth heat exchanger 180, the expander 190, The first pump 210, the second pump 220, the second heat exchanger 230, the storage gas supply source 240, the third line 250, the compressor 260, the ninth heat exchanger 270, a reservoir tank 280, a fourth line 290, a fifth pump 300, a tenth heat exchanger 310, a second turbine 320, and the like.

액화천연가스 공급원(10)은 LNG를 공급하는 곳이다.The liquefied natural gas supply source 10 is a place to supply LNG.

액화천연가스 공급라인(20)은 액화천연가스 공급원(10) 및 분리기(30)와 각각 연결되어 액화천연가스 공급원(10)로부터 분리기(30)로 LNG를 공급한다.The liquefied natural gas supply line 20 is connected to the liquefied natural gas supply source 10 and the separator 30 to supply LNG from the liquefied natural gas supply source 10 to the separator 30, respectively.

분리기(30)는 일측으로 액화천연가스 공급라인(20)을 통해 액화천연가스 공급원(10)과 연결되고, 다른 일측으로는 제1라인(50) 및 제2라인(220)과 각각 연결된다. 분리기(30)는 밸브나 스위치 등을 구비하여 LNG를 제1라인(50) 및 제2라인(220) 중 어느 한쪽으로 보낼 수 있다.The separator 30 is connected to the liquefied natural gas supply source 10 through the liquefied natural gas supply line 20 at one side and to the first line 50 and the second line 220 at the other side. The separator 30 may include a valve, a switch, or the like so as to send the LNG to either the first line 50 or the second line 220.

제1펌프(40)는 제1라인(50)에서 분리기(30) 및 제1열교환기(60) 사이에 설치되고, LNG를 고압으로 압축한다.The first pump 40 is installed in the first line 50 between the separator 30 and the first heat exchanger 60 and compresses the LNG at a high pressure.

제1라인(50)은 분리기(30)로부터 분리되어 혼합기(200)까지 길게 이어지는 라인으로서, 제1라인(50)에서 LNG 및 가스화된 천연가스 스트림이 이송된다.The first line 50 is a long line extending from the separator 30 to the mixer 200 where the LNG and the gasified natural gas stream are delivered in the first line 50.

제1열교환기(60)는 제1펌프(40) 이후에 제1라인(50)에 설치되고, 이곳에서 LNG와 제1작동유체의 열교환이 이루어진다. LNG는 제1작동유체와의 열교환을 통해 적어도 부분적으로 가스화될 수 있고, 제1작동유체는 LNG의 냉열 에너지에 의해 응축될 수 있다. 제1작동유체로는 메탄, 아르곤, 프로판, 부탄 중에서 선택되는 1종 이상을 이용할 수 있고, 바람직하게는 메탄 또는 아르곤을 이용할 수 있다.The first heat exchanger (60) is installed in the first line (50) after the first pump (40) where the heat exchange between the LNG and the first working fluid is effected. The LNG can be at least partially gasified through heat exchange with the first working fluid, and the first working fluid can be condensed by the cold energy of the LNG. As the first working fluid, at least one selected from methane, argon, propane and butane can be used, and methane or argon can be preferably used.

제1순환라인(70)은 제1열교환기(60)와 연결되는 랭킨 사이클(rankine cycle) 라인으로서, 이 라인에서 LNG와 열교환되는 제1작동유체가 순환하면서 전기를 생산한다.The first circulation line 70 is a rankine cycle line connected to the first heat exchanger 60 in which the first working fluid that is heat exchanged with the LNG circulates to produce electricity.

제3펌프(80)는 제1순환라인(70)에 설치되고, 제1열교환기(60)와 연결되며, 제1열교환기(60)에서 응축된 제1작동유체가 압축될 수 있다.The third pump 80 is installed in the first circulation line 70 and is connected to the first heat exchanger 60 so that the first working fluid condensed in the first heat exchanger 60 can be compressed.

제3열교환기(90)는 제1순환라인(70)에 설치되고, 제3펌프(80), 제4열교환기(100), 제1터빈(110) 및 제1열교환기(60)와 각각 연결된다. 즉, 제1열교환기(60)에서 제1터빈(110)으로 가는 라인과 제1터빈(110)에서 제1열교환기(60)으로 가는 라인의 교차 지점에 설치되고, 이곳에서 제1작동유체간의 열교환이 이루어진다. 제3열교환기(90)는 랭킨 사이클의 열교환 효율을 개선하기 위해 설치되는 것으로, 필요에 따라 생략 가능하다.The third heat exchanger 90 is installed in the first circulation line 70 and includes a third pump 80, a fourth heat exchanger 100, a first turbine 110 and a first heat exchanger 60, . That is to say at the intersection of the line from the first heat exchanger 60 to the first turbine 110 and the line from the first turbine 110 to the first heat exchanger 60, . The third heat exchanger 90 is installed to improve the heat exchange efficiency of the Rankine cycle, and may be omitted if necessary.

제4열교환기(100)는 제1순환라인(70)에 설치되고, 제3열교환기(90) 및 제1터빈(110)과 각각 연결되며, 이곳에서는 해수 등의 유체와 열교환이 이루어지면서 제1작동유체는 증발될 수 있다.The fourth heat exchanger 100 is installed in the first circulation line 70 and connected to the third heat exchanger 90 and the first turbine 110. The heat exchanger 100 exchanges heat with fluid such as seawater, 1 The working fluid can be evaporated.

제1터빈(110)은 제1순환라인(70)에 설치되고, 제4열교환기(100)와 연결되어 제4열교환기(100)로부터 증발된 제1작동유체에 의해 전기를 생산할 수 있다. 제1터빈(110)은 전기 생산을 위해 발전기(미도시)와 연결될 수 있다. 제1작동유체는 제1터빈(110)에서 팽창될 수 있다.The first turbine 110 may be installed in the first circulation line 70 and connected to the fourth heat exchanger 100 to produce electricity by the first working fluid evaporated from the fourth heat exchanger 100. The first turbine 110 may be connected to a generator (not shown) for electrical production. The first working fluid may be expanded in the first turbine 110.

도면에 예시된 바와 같이, 복수의 제1터빈(110) 및 복수의 제4열교환기(100)가 교대로 직렬 설치될 수 있으며, 각각의 설치 개수는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 1 내지 5개일 수 있다.As illustrated in the figure, a plurality of first turbines 110 and a plurality of fourth heat exchangers 100 may be alternately installed in series, and the number of each of them is not particularly limited and may be, for example, 1 to 5 .

제5열교환기(120)는 제1라인(50)에서 제1열교환기(60) 이후에 설치되며, 이곳에서 LNG는 제2작동유체와의 열교환을 통해 완전히 기화될 수 있고, 제2작동유체는 응축될 수 있다. 제2작동유체로는 메탄, 아르곤, 프로판, 부탄 중에서 선택되는 1종 이상을 이용할 수 있고, 바람직하게는 메탄 또는 아르곤을 이용할 수 있다.The fifth heat exchanger 120 is installed in the first line 50 after the first heat exchanger 60 where the LNG can be fully vaporized through heat exchange with the second working fluid, Can be condensed. As the second working fluid, at least one selected from methane, argon, propane and butane can be used, and methane or argon can be preferably used.

제2순환라인(130)은 제5열교환기(120)와 연결되고, 제1순환라인(70)과 마찬가지로 랭킨 사이클 라인으로서, 이 라인에서 LNG와 열교환되는 제2작동유체가 순환하면서 전기를 생산한다. 제2순환라인(130)은 필요에 따라 생략 가능하고, 또한 제5열교환기(120) 이후에 또 다른 순환라인을 추가로 설치할 수도 있다.The second circulation line 130 is connected to the fifth heat exchanger 120 and, like the first circulation line 70, is a Rankine cycle line in which the second working fluid, which is heat-exchanged with the LNG, circulates and produces electricity do. The second circulation line 130 may be omitted if necessary, and another circulation line may be further provided after the fifth heat exchanger 120.

제4펌프(140)는 제2순환라인(130)에 설치되고, 제5열교환기(120)와 연결되며, 제5열교환기(120)에서 응축된 제2작동유체가 압축될 수 있다.The fourth pump 140 is installed in the second circulation line 130 and is connected to the fifth heat exchanger 120 and the condensed second working fluid in the fifth heat exchanger 120 can be compressed.

제6열교환기(150)는 제2순환라인(130)에 설치되고, 제4펌프(140), 제7열교환기(160), 제3터빈(170) 및 제5열교환기(120)와 각각 연결되며, 이곳에서 제2작동유체간의 열교환이 이루어지고, 필요에 따라 생략 가능하다.The sixth heat exchanger 150 is installed in the second circulation line 130 and includes a fourth pump 140, a seventh heat exchanger 160, a third turbine 170 and a fifth heat exchanger 120, Where the heat exchange takes place between the second working fluid and can be omitted if necessary.

제7열교환기(160)는 제2순환라인(130)에 설치되고, 제6열교환기(150) 및 제3터빈(170)과 각각 연결되며, 이곳에서 해수 등의 유체와 열교환이 이루어지면서 제2작동유체는 증발될 수 있다.The seventh heat exchanger 160 is installed in the second circulation line 130 and connected to the sixth heat exchanger 150 and the third turbine 170. The heat exchanger 160 exchanges heat with a fluid such as seawater, 2 The working fluid can be evaporated.

제3터빈(170)은 제2순환라인(130)에 설치되고, 제7열교환기(160)와 연결되어 제7열교환기(160)로부터 증발된 제2작동유체에 의해 전기를 생산할 수 있다. 제3터빈(170)은 전기 생산을 위해 발전기(미도시)와 연결될 수 있다. 제2작동유체는 제3터빈(170)에서 팽창될 수 있다.The third turbine 170 may be installed in the second circulation line 130 and connected to the seventh heat exchanger 160 to produce electricity by the second working fluid evaporated from the seventh heat exchanger 160. The third turbine 170 may be connected to a generator (not shown) for electrical production. The second working fluid can be expanded in the third turbine 170.

도면에 예시된 바와 같이, 복수의 제3터빈(170) 및 복수의 제7열교환기(160)가 교대로 직렬 설치될 수 있으며, 각각의 설치 개수는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 1 내지 5개일 수 있다.As illustrated in the figure, a plurality of third turbines 170 and a plurality of seventh heat exchangers 160 may be alternately installed in series, and the number of the respective heaters is not particularly limited and may be, for example, 1 to 5 .

제8열교환기(180)는 제1라인(50)에서 제5열교환기(120) 이후에 설치될 수 있고, 이곳에서 해수 등의 유체와 열교환이 이루어질 수 있다.The eighth heat exchanger 180 may be installed in the first line 50 after the fifth heat exchanger 120, where heat exchange with fluid such as seawater may be performed.

팽창기(190)는 제1라인(50)에 설치되고, 제8열교환기(180)와 연결된다. LNG는 두 열교환기(60, 120)를 거쳐 천연가스로 가스화되지만, 여전히 고압 상태인데, 팽창기(190)를 통해 천연가스의 압력을 낮출 수 있다.The inflator 190 is installed in the first line 50 and is connected to the eighth heat exchanger 180. The LNG is gasified to natural gas via two heat exchangers 60 and 120, but is still in a high pressure state, and the pressure of the natural gas can be lowered through the expander 190.

도면에 예시된 바와 같이, 복수의 제8열교환기(180) 및 복수의 팽창기(190)가 교대로 직렬 설치될 수 있으며, 각각의 설치 개수는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 2 내지 10개일 수 있다.As illustrated in the figure, a plurality of the eighth heat exchanger 180 and the plurality of inflator 190 may be alternately installed in series, and the number of each of them is not particularly limited and may be, for example, 2 to 10 have.

혼합기(200)는 제1라인(50) 및 제2라인(220)의 각 말단과 연결되고, 이후 각 라인으로부터 이송된 천연가스는 천연가스 공급라인을 통해 공급될 수 있다.The mixer 200 is connected to the respective ends of the first line 50 and the second line 220, and then the natural gas transferred from each line can be supplied through the natural gas supply line.

제2펌프(210)는 제2라인(220)에서 분리기(30) 및 제2열교환기(230) 사이에 설치되고, LNG를 고압으로 압축한다.The second pump 210 is installed in the second line 220 between the separator 30 and the second heat exchanger 230 and compresses the LNG at a high pressure.

제2라인(220)은 분리기(30)로부터 분리되어 혼합기(200)까지 길게 이어지는 라인으로서, 제2라인(220)에서 LNG 및 가스화된 천연가스 스트림이 이송된다.The second line 220 is a long line extending from the separator 30 to the mixer 200 where the LNG and the gasified natural gas stream are transported in the second line 220.

제2열교환기(230)는 제2펌프(210) 이후에 제2라인(220)에 설치되고, 이곳에서 LNG와 저장가스의 열교환이 이루어진다. LNG는 저장가스와의 열교환을 통해 완전히 가스화될 수 있고, 저장가스는 LNG의 냉열 에너지에 의해 액화될 수 있다. 저장가스로는 공기 및 질소 중에서 선택되는 1종 이상을 이용할 수 있고, 바람직하게는 공기를 이용할 수 있다.The second heat exchanger 230 is installed in the second line 220 after the second pump 210, where heat exchange is performed between the LNG and the storage gas. The LNG can be completely gasified through heat exchange with the storage gas, and the storage gas can be liquefied by the cooling energy of the LNG. As the storage gas, at least one selected from air and nitrogen can be used, and air can be preferably used.

저장가스 공급원(240)은 공기 등의 저장용 가스를 공급하는 곳이다.The storage gas supply source 240 supplies the storage gas such as air.

제3라인(250)은 저장가스 공급원(240) 및 제2열교환기(230)와 각각 연결되고, 저장가스 공급원(240)부터 저장탱크(280)까지 이어지는 라인으로, 이 라인을 통해 기체 저장가스 및 액화 저장가스가 이송된다.The third line 250 is a line connected to the storage gas supply source 240 and the second heat exchanger 230 and extending from the storage gas supply source 240 to the storage tank 280 through which the gas storage gas And the liquefied storage gas are transferred.

압축기(260)는 제3라인(250)에 설치되고, 저장가스 공급원(240)과 연결되며, 기체 상태의 저장가스를 고압으로 압축한다. 압축기(260)의 압축비율은 1 내지 3일 수 있다.The compressor 260 is installed in the third line 250, is connected to the storage gas supply source 240, and compresses the gaseous storage gas to a high pressure. The compression ratio of the compressor 260 may be 1 to 3.

제9열교환기(270)는 제3라인(250)에 설치되고, 압축기(260)와 연결되며, 이곳에서는 압축기(260)를 통해 압축된 저장가스를 해수 등과의 열교환을 통해 냉각시킨다.The ninth heat exchanger 270 is installed in the third line 250 and is connected to the compressor 260. The ninth heat exchanger 270 cools the storage gas compressed through the compressor 260 through heat exchange with seawater or the like.

도면에 예시된 바와 같이, 복수의 압축기(260) 및 복수의 제9열교환기(270)가 교대로 직렬 설치될 수 있으며, 각각의 설치 개수는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 2 내지 10개일 수 있다.As illustrated in the figure, a plurality of compressors 260 and a plurality of ninth heat exchangers 270 may be alternately installed in series, and the number of each compressor is not particularly limited, and may be, for example, 2 to 10 have.

저장탱크(280)는 제2열교환기(230)와 연결되고, 제2열교환기(230)에서 LNG와의 열교환을 통해 액화된 저장가스를 저장한다.The storage tank 280 is connected to the second heat exchanger 230 and stores the liquefied storage gas through heat exchange with the LNG in the second heat exchanger 230.

제4라인(290)은 저장탱크(280)부터 대기 방출 전까지 이어지는 라인으로, 이 라인을 통해 액화 저장가스 및 기체 저장가스가 이송된다.The fourth line 290 is a line extending from the storage tank 280 to atmospheric discharge, through which the liquefied storage gas and the gas storage gas are transferred.

제5펌프(300)는 제4라인(290)에 설치되고, 저장탱크(280)와 연결되며, 액체 상태의 저장가스를 고압으로 압축한다.The fifth pump 300 is installed in the fourth line 290 and is connected to the storage tank 280 and compresses the storage gas in a liquid state to a high pressure.

제10열교환기(310)는 제4라인(290)에 설치되고, 제5펌프(300) 및 제2터빈(320)과 각각 연결되며, 이곳에서는 액체 상태의 저장가스를 해수 등과의 열교환을 통해 증발시킨다.The tenth heat exchanger 310 is installed in the fourth line 290 and is connected to the fifth pump 300 and the second turbine 320. The tenth heat exchanger 310 exchanges the liquid state storage gas with the seawater, Evaporate.

제2터빈(320)은 제4라인(290)에 설치되고, 제10열교환기(310)와 연결되어 제10열교환기(310)로부터 증발된 저장가스에 의해 전기를 생산할 수 있다. 제2터빈(320)은 전기 생산을 위해 발전기(미도시)와 연결될 수 있다. 저장가스는 제2터빈(320)을 통해 순차적으로 대기압까지 팽창된 후 대기 중으로 방출될 수 있다. 터빈(110, 170, 320)의 팽창비율은 0 초과 및 1 미만일 수 있다.The second turbine 320 is installed in the fourth line 290 and connected to the tenth heat exchanger 310 to produce electricity by the storage gas evaporated from the tenth heat exchanger 310. The second turbine 320 may be connected to a generator (not shown) for electrical production. The storage gas may be sequentially expanded to atmospheric pressure through the second turbine 320 and then discharged to the atmosphere. The expansion ratio of the turbines 110, 170, 320 may be greater than zero and less than one.

도면에 예시된 바와 같이, 복수의 제10열교환기(310) 및 복수의 제2터빈(320)이 교대로 직렬 설치될 수 있으며, 각각의 설치 개수는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 2 내지 10개일 수 있다.As illustrated in the drawing, a plurality of tenth heat exchangers 310 and a plurality of second turbines 320 may be alternately installed in series, and the number of the tenth heat exchangers 310 and the plurality of second turbines 320 is not particularly limited and may be, for example, 2 to 10 .

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또한, 본 발명은 상술한 시스템을 이용하고, 액화천연가스의 가스화와 함께 전기를 생산하는 제1모드; 액화천연가스의 가스화와 함께 저장가스를 액화하여 에너지를 저장하는 제2모드; 및 액화천연가스의 가스화와 함께 전기를 생산하고, 액화된 저장가스를 통해 전기를 추가로 생산하는 제3모드; 중에서 선택되는 하나 이상의 모드로 작동 가능한 발전 및 에너지 저장 방법을 제공한다.The present invention also relates to a first mode of using the above system and producing electricity with the gasification of liquefied natural gas; A second mode of liquefying the storage gas with gasification of liquefied natural gas to store energy; And a third mode for producing electricity with the gasification of the liquefied natural gas and further producing electricity through the liquefied storage gas; ≪ RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >

본 발명에 따른 방법에 있어서, 평상 시간대(Conventional time)에서 제1모드로 작동하고, 오프-피크 시간대(Off-peak time)에서 제2모드로 작동하며, 온-피크 시간대(On-peak time)에서 제3모드로 작동할 수 있다. 온-피크 시간대는 전력 피크 시간대로서 예를 들어 10시 내지 12시, 14시 내지 17시, 및/또는 17시 내지 19시일 수 있다. 오프-피크 시간대는 예를 들어 22시 내지 8시 또는 24시 내지 6시일 수 있다. 평상 시간대는 온-피크 시간대 및 오프-시간대를 제외한 나머지 시간대일 수 있다.In the method according to the present invention, the first mode operates at a conventional time, the second mode operates at an off-peak time, an on-peak time, In the third mode. The on-peak time period may be, for example, 10 to 12, 14 to 17, and / or 17 to 19 as the power peak time period. The off-peak time zone may be, for example, 22:00 to 8:00 or 24:00 to 6:00. The normal time zone may be any time zone other than the on-peak time zone and the off-time zone.

[실시예][Example]

1. LPCES 시스템 설계1. LPCES system design

CES 시스템은 LNG 재가스화 발전소에 접목할 때 극저온 특성으로 인해 이점을 갖는다. 본 발명에서는 재가스화 발전 유닛 및 CES 유닛으로 구성되는, CES와 통합된 LNG 재가스화 발전소(LPCES) 시스템이 설계되고 수학적으로 최적화되었다. 산업 및 가정에 걸친 천연가스 수요를 충족하기 위해, LNG 재가스화 발전소는 연속적으로 운전된다. 그러나, 오프-피크 시간대에 전기를 생산할 경우, 온-피크 시간대보다 상대적으로 낮은 수요 및 낮은 가격 때문에 효율적이지 못하다. 또한, 오프-피크 시간대에 다른 발전소에서 생산된 잉여 전기가 있다. 따라서, 시간 변화에 따른 LNG의 다른 이용이 제안되는데, 이 경우 LNG 냉열 에너지를 적용하여 오프-피크 시간대 중에 전기를 저장한다. 온-피크 시간대 동안에는, 이 저장된 전기를 공급함으로써 높은 수요를 충족시켜 전체 전기 공급의 균형을 맞출 수 있다.The CES system has advantages due to its cryogenic characteristics when it is combined with an LNG regasification plant. In the present invention, an LNG regasification plant (LPCES) system integrated with CES, comprising a regasification power generation unit and a CES unit, was designed and mathematically optimized. To meet the demand for natural gas across industries and homes, LNG regasification plants operate continuously. However, producing electricity in off-peak hours is inefficient due to relatively lower demand and lower price than the on-peak time zone. There is also surplus electricity produced at other power plants during off-peak hours. Therefore, another use of LNG according to time changes is proposed. In this case, LNG cold energy is applied to store electricity during the off-peak time period. During the on-peak hours, this stored electricity can be supplied to meet high demand and balance the overall electricity supply.

LPCES 시스템은 재가스화 발전 유닛 및 CES 유닛으로 구성된다. 도 1은 LPCES 시스템이 시간 변화에 따라 어떻게 다르게 작동하는지를 보여준다. 1일 중 3가지 다른 기간이 전력 수요에 따라 구분되는데, 즉 평상 시간대, 오프-피크 시간대 및 온-피크 시간대로 구분된다. 오프-피크 시간대는 사람의 비활동으로 인해 필요한 전기 수요가 낮은 시간대로서, 특히 밤이다. 반대로, 전기의 높은 수요는 온-피크 시간대, 특히 오후에 예상된다. 평상 시간대는 오프-피크 시간대 및 온-피크 시간대 사이다. 평상 시간대에서, 시스템은 재가스화 발전 유닛에 의해 전기를 생산한다. 시스템은 LNG 냉열 에너지를 이용하여 재가스화 발전 유닛에서 작동유체를 액화시킨다. 오프-피크 시간대에서, 시스템은 에너지 저장 모드로 작동하여 CES 유닛에 전기를 저장한다. 이 시간대에서, 재가스화 발전 유닛은 작동하지 않는데, 그 이유는 전체 LNG 냉열 에너지가 CES 유닛에서 공기를 액화시켜 전기를 저장하는데 사용되기 때문이다. 온-피크 시간대에서, 시스템은 에너지 공급 모드로 운전되어 저장된 액체 공기를 방출한다. 이 공정 중에, 액체 공기의 냉열 에너지가 공기 터빈에 의해 전기를 생산하는데 사용된다. 또한, LNG 냉열 에너지는 온-피크 시간대에서 재가스화 유닛에 사용됨으로써 전기는 양쪽 유닛으로부터 생산된다.The LPCES system consists of a regasification power generation unit and a CES unit. Figure 1 shows how the LPCES system behaves differently over time. Three different days of the day are identified by power demand: normal time, off-peak time, and on-peak time. The off-peak time zone is the time zone in which electricity demand is low due to human inactivity, especially at night. Conversely, high demand for electricity is expected in the on-peak time zone, especially in the afternoon. The normal time zone is between the off-peak time zone and the on-peak time zone. In the normal time zone, the system produces electricity by the regasification power generation unit. The system uses LNG cold energy to liquefy the working fluid in the re-gasification power generation unit. In the off-peak time zone, the system operates in an energy storage mode to store electricity in the CES unit. At this time, the regasification unit does not operate because the entire LNG cold energy is used to liquefy the air in the CES unit and store the electricity. In the on-peak time zone, the system operates in an energy supply mode to release stored liquid air. During this process, the cold energy of the liquid air is used to produce electricity by the air turbine. In addition, LNG cold energy is used in the regasification unit in the on-peak time zone, so electricity is produced from both units.

3가지 다른 시간 변화 모드, 즉 평상 모드(Conventional mode), 에너지 저장 모드(Energy storage mode) 및 에너지 공급 모드(Energy release mode)를 묘사하기 위해, 계산 도구로서 Aspen HYSYS가 사용되었다. LNG의 질량 유량은 105 kg/s(약 3백만 톤/년)로 가정하였는데, 이는 상업적 LNG 재가스화 발전소의 용량에 해당한다. CES 유닛에서, 액체 공기는 그 비점보다 5℃ 낮게 저장되었고 냉열 에너지 손실은 무시하였다. 다른 작동 조건은 표 1에 나타나 있다. 표 1은 LPCES 시스템의 작동 조건이다.Aspen HYSYS was used as a calculation tool to describe three different time-varying modes: Conventional mode, Energy storage mode, and Energy release mode. The mass flow rate of LNG is assumed to be 105 kg / s (approximately 3 million tons / year), which corresponds to the capacity of a commercial LNG regasification plant. In a CES unit, the liquid air was stored at 5 [deg.] C below its boiling point and the loss of cooling energy was ignored. Other operating conditions are shown in Table 1. Table 1 shows the operating conditions of the LPCES system.

LNG 입구 온도LNG inlet temperature -162℃-162 ° C LNG 입구 압력LNG inlet pressure 1.3 bar1.3 bar LNG 질량 유량LNG mass flow rate 105 kg/s105 kg / s 천연가스 출구 압력Natural gas outlet pressure 70 bar70 bar 천연가스 출구 온도Natural gas outlet temperature -10℃-10 ° C 공기 압축기의 등엔트로피 효율Isentropic Efficiency of an Air Compressor 0.900.90 공기 터빈의 등엔트로피 효율Isentropic Efficiency of an Air Turbine 0.920.92 발전기 터빈의 등엔트로피 효율Isentropic Efficiency of a Generator Turbine 0.920.92 천연가스 팽창기의 등엔트로피 효율Isentropic Efficiency of a Natural Gas Expander 0.900.90 펌프의 등엔트로피 효율Isentropic Efficiency of a Pump 0.900.90 열교환기에서 최소 온도차Minimum temperature difference in heat exchanger 5℃5 ℃ 해수 온도Sea water temperature 15℃15 ℃

1.1. 평상 모드(제1모드)1.1. Normal mode (first mode)

재가스화 발전 유닛은 평상 시간대 동안 전기를 생산하고, 도 2는 평상 모드를 나타낸다. 이 유닛은 랭킨 사이클에 기반한 2개의 발전기에 의해 운전된다. 우선, LNG가 펌프로 공급되면서 300 bar로 압축된다. 그 후에, LNG는 발전기를 통과하여 LNG 냉열 에너지를 전달하면서 전기를 생산한다. 첫 번째 발전기는 작동 유체로서 아르곤을 사용하고, 두 번째 발전기는 작동 유체로서 메탄을 사용한다. 두 발전기 이후에, LNG는 천연가스가 되지만 여전히 고압을 갖는다. 따라서, 천연가스는 발전을 이용하여 팽창기를 통해 팽창된다. 이 전체 단계에서, 재가스화 발전 유닛은 평상 모드에서 14.136 MW의 전기를 생산한다.The regasification power generation unit produces electricity during the normal time period, and Fig. 2 shows the normal mode. This unit is operated by two generators based on the Rankine cycle. First, LNG is supplied to the pump and compressed to 300 bar. LNG then produces electricity by passing LNG cold energy through the generator. The first generator uses argon as the working fluid, and the second generator uses methane as the working fluid. After both generators, LNG becomes natural gas but still has high pressure. Thus, the natural gas expands through the expander using power generation. In this overall stage, the regasification power generation unit produces 14.136 MW of electricity in the normal mode.

1.2. 에너지 저장 모드(제2모드)1.2. Energy storage mode (second mode)

CES 유닛은 오프-피크 시간대 동안 전기를 저장한다. 도 3은 에너지 저장 모드에서의 유닛 운전을 나타낸다. 이 시간대에서, 공기는 잉여 전기를 이용하는 공기 압축기에 의해 압축된다. 공기가 25.44 bar로 가압될 경우, 열교환기를 통해 LNG에 의해 액화된다. 이 압력은 LNG와의 열교환을 만족하는 최소 압력이다. 최종적으로, 액체 공기는 그 비점보다 5℃ 낮은 -154.5℃로 저장된다. 한편, LNG는 공기와의 열교환을 통해 천연가스로 가스화되어 평상 모드와 동일한 조건으로 배출된다.The CES unit stores electricity for off-peak hours. 3 shows unit operation in the energy storage mode. In this time zone, the air is compressed by an air compressor utilizing surplus electricity. When the air is pressurized to 25.44 bar, it is liquefied by the LNG through the heat exchanger. This pressure is the minimum pressure that satisfies the heat exchange with the LNG. Finally, the liquid air is stored at -154.5 DEG C, which is 5 DEG C lower than its boiling point. On the other hand, LNG is gasified into natural gas through heat exchange with air and discharged under the same conditions as normal mode.

1.3. 에너지 공급 모드(제3모드)1.3. Energy supply mode (third mode)

에너지 공급 모드에서, 재가스화 발전 유닛 및 CES 유닛 모두가 전기를 생산한다. 도 4는 에너지 공급 모드에서의 공정을 나타낸다. 첫째, 재가스화 발전 유닛은 평상 모드로 작동한다. 둘째, CES 유닛은 저장된 액체 공기를 펌프로 방출하여 이를 120 bar로 가압한다. 에너지 저장 모드로부터의 잔열은 공기를 60℃로 가열하여 공기 터빈 효율을 최대화시킨다. 최종적으로, 120 bar의 가스화된 공기는 전기를 생산하는 공기 터빈을 통해 1 bar로 감압된다. CES 유닛에서 전기를 생산함으로써, 시스템은 온-피크 시간대 동안 대량의 전기를 공급할 수 있다.In the energy supply mode, both the regasification power generation unit and the CES unit produce electricity. 4 shows a process in an energy supply mode. First, the regasification power generation unit operates in the normal mode. Second, the CES unit pumps the stored liquid air to the pump and pressurizes it to 120 bar. The residual heat from the energy storage mode heats the air to 60 ° C to maximize air turbine efficiency. Finally, the gasified air at 120 bar is depressurized to 1 bar through an air turbine producing electricity. By producing electricity in a CES unit, the system can supply a large amount of electricity during the on-peak hours.

2. 최적화 모델링2. Optimization Modeling

공기 압축기에서의 전기 소모를 최소화하고 공기 터빈에서의 전기 생산을 최대화하는 것은 CES 시스템에서 더 높은 에너지 저장 효율을 얻는데 있어서 중요하다. 각 설비의 압력 변화는 전력량에 영향을 주며, 그래서 최적의 압축 비율 및 팽창 비율을 찾는 것이 여기에서 설명된다. 두 상업적 소프트웨어가 최적 비율을 찾는데 사용된다. 하나는 최적화 문제를 해결하는 gPROMS 모델 빌더이다. 다른 것은 상태 모델의 Peng-Robinson 식을 이용하여 공기의 열역학 특성을 계산하는 Multiflash이다.Minimizing electrical consumption in air compressors and maximizing electrical production in air turbines is important in achieving higher energy storage efficiencies in CES systems. The pressure variation in each installation affects the amount of power, so it is explained here that finding the optimal compression ratio and expansion ratio. Two commercial software are used to find the optimal ratio. One is the gPROMS model builder that solves the optimization problem. The other is Multiflash, which calculates the thermodynamic properties of the air using the Peng-Robinson equation of the state model.

2.1. 압축기 모델2.1. Compressor model

각 압축기의 압축 비율은 저장 전력에 영향을 준다. 에너지 저장 모드 중에 소모된 전체 전력을 최소화하기 위해, 다음과 같이 최적화되었다.The compression ratio of each compressor affects the storage power. In order to minimize the total power consumed during the energy storage mode, it was optimized as follows.

[수학식 1][Equation 1]

min: CWtotal = ΣCWCi min: CW total =? CW Ci

여기서 CW는 압축기에서 소모된 전력이고, 아래 첨자 Ci는 CES 유닛에서 i번째 압축기를 나타낸다. 각 압축기의 소모 전력은 아래와 같이 계산된다.Where CW is the power consumed by the compressor and the subscript Ci represents the i-th compressor in the CES unit. The power consumption of each compressor is calculated as follows.

[수학식 2]&Quot; (2) "

CW =

Figure 112016067216799-pat00001
(Hout - Hin)CW =
Figure 112016067216799-pat00001
(H out - H in )

[수학식 3]&Quot; (3) "

Hout = (Hout , isentropic - Hin) / (ηisentropic , compressor) + Hin H out = (H out , isentropic - H in ) / (? Isentropic , compressor ) + H in

여기서

Figure 112016067216799-pat00002
은 질량 유속, H는 비엔탈피, η은 등엔트로피 효율이다. 아래 첨자 out은 출구 스트림, 아래 첨자 in은 입구 스트림, 아래 첨자 isentropic은 등엔트로피 조건을 나타낸다. Hout , isentropic은 공기의 열역학 특성에 의해 정의되는데, 여기서here
Figure 112016067216799-pat00002
Is the mass flow rate, H is the non-enthalpy, and η is isentropic efficiency. The subscript out represents the exit stream, the subscript in the inlet stream, and the subscript isentropic represents the entropy condition. H out , isentropic is defined by the thermodynamic properties of the air, where

[수학식 4]&Quot; (4) "

Sout , isentropic = Sin S out , isentropic = S in

[수학식 5]&Quot; (5) "

Sout , isentropic = f(Tout , isentropic,Pout)S out , isentropic = f (T out , isentropic , P out )

[수학식 6]&Quot; (6) "

Hout , isentropic = f(Tout , isentropic,Pout)H out , isentropic = f (T out , isentropic , P out )

[수학식 7]&Quot; (7) "

압축 비율 = Pout / Pin Compression ratio = P out / P in

여기서 S는 비엔트로피, T는 온도, P는 압력, f는 함수이다.Where S is the non-entropy, T is the temperature, P is the pressure, and f is the function.

2.2. 터빈 모델2.2. Turbine model

또한, 각 터빈의 팽창 비율은 공급 전력에 영향을 주며, 따라서 압축기와 유사하게 최적화된다. 다음의 식은 전체 생산 전력을 최대화시키는데 사용된다.In addition, the expansion ratio of each turbine affects the supply power, and thus is optimized similarly to the compressor. The following equation is used to maximize the total production power.

[수학식 8]&Quot; (8) "

max: GWtotal = ΣGWTi max: GW total = GW Ti

여기서 GW는 공기 터빈으로부터 생산된 전력이고, 아래 첨자 Ti는 CES 유닛에서 i번째 공기 터빈을 나타낸다. 각 공기 터빈의 생산 전력은 아래와 같이 계산된다.Where GW is the power produced by the air turbine and the subscript Ti represents the i th air turbine in the CES unit. The production power of each air turbine is calculated as follows.

[수학식 9]&Quot; (9) "

GW =

Figure 112016067216799-pat00003
(Hout - Hin)GW =
Figure 112016067216799-pat00003
(H out - H in )

[수학식 10]&Quot; (10) "

Hout = (Hout , isentropic - Hin) × ηisentropic , turbine + Hin H out = (H out , isentropic - H in ) × η isentropic , turbine + H in

여기서 Hout , isentropic은 압축기 모델과 동일하게 계산되는데, 여기서Where H out , isentropic is calculated in the same way as the compressor model, where

[수학식 11]&Quot; (11) "

Sout , isentropic = Sin S out , isentropic = S in

[수학식 12]&Quot; (12) "

Sout , isentropic = f(Tout , isentropic,Pout)S out , isentropic = f (T out , isentropic , P out )

[수학식 13]&Quot; (13) "

Hout , isentropic = f(Tout , isentropic,Pout)H out , isentropic = f (T out , isentropic , P out )

[수학식 14]&Quot; (14) "

팽창 비율 = Pout / Pin Expansion ratio = P out / P in

2.3. 제약조건2.3. Constraint

제약조건은 불가능 상태의 야기를 방지하는데 필요하다. 배출 온도의 관점에서, 압축기의 압축 비율은 3을 초과할 수 없다. 다음의 제약조건은 일반적으로 설비의 운전을 나타낸다.Constraints are necessary to prevent the occurrence of an impossible state. From the viewpoint of the discharge temperature, the compression ratio of the compressor can not exceed 3. The following constraints generally represent the operation of the installation.

[수학식 15]&Quot; (15) "

1 ≤ 압축 비율 ≤ 31 ≤ compression ratio ≤ 3

[수학식 16]&Quot; (16) "

0 < 팽창 비율 < 10 < Expansion ratio < 1

또한, 설비의 입구 및 출구 스트림은 수학식 17 및 18에 나타낸 바와 같이 액체 상태일 수 없다.In addition, the inlet and outlet streams of the plant can not be in a liquid state as shown in equations (17) and (18).

[수학식 17]&Quot; (17) "

VFin = 1VF in = 1

[수학식 18]&Quot; (18) "

VFout = 1VF out = 1

여기서 VF는 증기 분율이다.Where VF is the vapor fraction.

3. 결과3. Results

CES 유닛과 통합된 재가스화 발전 유닛이 새롭게 제안되고 최적화 모델은 상술한 바와 같다. 최적화에 의한, CES 유닛의 압축 비율, 팽창 비율, 저장 전력 및 공급 전력을 포함한 시뮬레이션 결과가 표 2에 나타나 있다. 표 2는 CES 유닛의 시뮬레이션 결과이다.A regasification unit integrated with the CES unit is newly proposed and the optimization model is as described above. The simulation results including the compression ratio, the expansion ratio, the storage power, and the supply power of the CES unit by the optimization are shown in Table 2. Table 2 shows the simulation results of the CES unit.

압축 비율Compression ratio 저장 전력(MW)Storage Power (MW) 공기 압축기 1Air compressor 1 2.2442.244 19.7319.73 공기 압축기 2Air compressor 2 2.2502.250 19.4619.46 공기 압축기 3Air compressor 3 2.2472.247 19.4119.41 공기 압축기 4Air compressor 4 2.2422.242 19.3119.31 펌프(LNG)Pump (LNG) 1.7451.745 합계Sum 79.65579.655 팽창 비율Expansion ratio 공급 전력(MW)Power Supply (MW) 공기 터빈 1Air turbine 1 0.3150.315 18.8618.86 공기 터빈 2Air turbine 2 0.3020.302 19.9119.91 공기 터빈 3Air turbine 3 0.2970.297 20.4020.40 공기 터빈 4Air turbine 4 0.2950.295 20.5920.59 펌프(공기)Pump (air) -3.896-3.896 합계Sum 75.86475.864

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4. 열역학 분석4. Thermodynamic Analysis

CES 유닛에 중점을 두어, 도 5에서 스트림 번호를 표현하였다. 에너지 저장 모드일 경우, 공기는 스트림 1 내지 9로 압축된다. 각 압축기 이후의 냉각은 해수를 이용하기 때문에, 냉각 온도는 스트림 1 내지 9에서 20℃로 제한된다. 다음, 공기는 스트림 9 내지 10을 통해 LNG 냉열 에너지에 의해 액화된다. 그 후에, 액체 공기는 액체 공기 저장고에 주입된다. 공기가 액체 공기 저장고로부터 방출될 경우, 스트림 10 내지 11을 통해 120 bar로 가압된다. 그 다음, 공기는 스트림 11 내지 19로 공기 터빈을 작동시킨다. 최종적으로, 1 bar의 공기가 대기로 배출된다.We focused on the CES unit and expressed the stream number in Fig. In the energy storage mode, air is compressed to streams 1 through 9. Since cooling after each compressor uses seawater, the cooling temperature is limited to 20 [deg.] C in streams 1-9. Next, the air is liquefied by the LNG cold energy through streams 9-10. Thereafter, the liquid air is injected into the liquid air reservoir. When air is discharged from the liquid air reservoir, it is pressurized to 120 bar through streams 10-11. The air then drives the air turbine into streams 11 through 19. Finally, 1 bar of air is vented to the atmosphere.

도 6a는 공기의 온도-엔트로피 선도를 나타내고, 도 6b는 공기의 압력-엔트로피 선도를 나타낸다. 기포점 라인 및 이슬점 라인은 Multiflash 소프트웨어에 기반하여 그려졌다. 각 선도는 스트림 라인을 통과하는 공기의 거동을 설명한다. 이들 선도에서, 현저한 엔트로피 변화가 스트림 9 내지 10에서 나타난다. LNG 냉열 에너지가 이 단계에서 공기를 액화하는데 사용되기 때문이다.FIG. 6A shows the temperature-entropy diagram of the air, and FIG. 6B shows the pressure-entropy diagram of the air. The bubble point line and the dew point line were drawn based on Multiflash software. Each diagram illustrates the behavior of air passing through the stream line. In these diagrams, significant entropy changes appear in streams 9-10. This is because LNG cold energy is used to liquefy air at this stage.

도 7a는 공기의 온도-엔탈피 선도를 나타내고, 도 7b는 공기의 압력-엔탈피 선도를 나타낸다. 엔탈피는 엔트로피와 유사하게 작용하지만, 압력 변화에 덜 변화되는 것 같다. 스트림 1 내지 9 및 스트림 12 내지 19는 엔탈피가 온도 변화에 의해 주로 영향을 받음을 나타낸다.FIG. 7A shows the temperature-enthalpy curve of the air, and FIG. 7B shows the pressure-enthalpy curve of the air. The enthalpy behaves similarly to the entropy, but seems to be less varied with the pressure change. Streams 1-9 and streams 12-19 indicate that the enthalpy is primarily affected by temperature changes.

10: 액화천연가스 공급원
20: 액화천연가스 공급라인
30: 분리기
40: 제1펌프
50: 제1라인
60: 제1열교환기
70: 제1순환라인
80: 제3펌프
90: 제3열교환기
100: 제4열교환기
110: 제1터빈
120: 제5열교환기
130: 제2순환라인
140: 제4펌프
150: 제6열교환기
160: 제7열교환기
170: 제3터빈
180: 제8열교환기
190: 팽창기
200: 혼합기
210: 제2펌프
220: 제2라인
230: 제2열교환기
240: 저장가스 공급원
250: 제3라인
260: 압축기
270: 제9열교환기
280: 저장탱크
290: 제4라인
300: 제5펌프
310: 제10열교환기
320: 제2터빈
10: Liquefied natural gas source
20: Liquefied natural gas supply line
30: separator
40: first pump
50: First line
60: first heat exchanger
70: 1st circulation line
80: Third pump
90: Third heat exchanger
100: fourth heat exchanger
110: first turbine
120: fifth heat exchanger
130: second circulation line
140: Fourth pump
150: Sixth heat exchanger
160: Seventh heat exchanger
170: Third turbine
180: the eighth heat exchanger
190: inflator
200: Mixer
210: Second pump
220: second line
230: second heat exchanger
240: Storage gas source
250: Line 3
260: Compressor
270: the ninth heat exchanger
280: Storage tank
290: fourth line
300: fifth pump
310: the tenth heat exchanger
320: Second turbine

Claims (21)

액화천연가스 공급원과 연결되는 분리기;
분리기로부터 각각 분리되어 연결되는 제1라인 및 제2라인;
제1라인에 설치되는 제1열교환기;
제1열교환기와 연결되고, 액화천연가스와 열교환되는 제1작동유체가 순환하는 제1순환라인;
제1순환라인에 설치되어 제1작동유체에 의해 전기를 생산하는 제1터빈;
제2라인에 설치되는 제2열교환기;
저장가스 공급원 및 제2열교환기와 각각 연결되는 제3라인;
제2열교환기와 연결되고, 제2열교환기에서 액화천연가스와의 열교환을 통해 액화된 저장가스를 저장하는 저장탱크;
저장탱크와 연결되는 제4라인; 및
제4라인에 설치되어 저장가스에 의해 전기를 생산하는 제2터빈을 포함하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
A separator connected to a liquefied natural gas source;
A first line and a second line separately connected from the separator;
A first heat exchanger installed in the first line;
A first circulation line connected to the first heat exchanger and circulating the first working fluid that is heat-exchanged with the liquefied natural gas;
A first turbine installed in the first circulation line for producing electricity by a first working fluid;
A second heat exchanger installed in a second line;
A third line connected to the storage gas supply source and the second heat exchanger, respectively;
A storage tank connected to the second heat exchanger and storing the liquefied storage gas through heat exchange with the liquefied natural gas in the second heat exchanger;
A fourth line connected to the storage tank; And
And a second turbine installed in the fourth line for producing electricity by the storage gas.
제1항에 있어서,
제1라인에서 분리기 및 제1열교환기 사이에 설치되는 제1펌프; 및
제2라인에서 분리기 및 제2열교환기 사이에 설치되는 제2펌프를 추가로 포함하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
A first pump installed in the first line between the separator and the first heat exchanger; And
And a second pump installed in the second line between the separator and the second heat exchanger.
제1항에 있어서,
제1순환라인에 설치되고, 제1열교환기와 연결되는 제3펌프;
제1순환라인에 설치되고, 제3펌프, 제1터빈 및 제1열교환기와 각각 연결되는 제3열교환기; 및
제1순환라인에 설치되고, 제3열교환기 및 제1터빈과 각각 연결되는 제4열교환기를 추가로 포함하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
A third pump installed in the first circulation line and connected to the first heat exchanger;
A third heat exchanger installed in the first circulation line and connected to the third pump, the first turbine and the first heat exchanger, respectively; And
Further comprising a fourth heat exchanger installed in the first circulation line and connected to the third heat exchanger and the first turbine, respectively.
제3항에 있어서,
복수의 제1터빈 및 복수의 제4열교환기가 교대로 직렬 설치되는 것을 특징으로 하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
The method of claim 3,
Wherein a plurality of first turbines and a plurality of fourth heat exchangers are alternately installed in series.
제1항에 있어서,
제1라인에서 제1열교환기 이후에 설치되는 제5열교환기;
제5열교환기와 연결되고, 액화천연가스와 열교환되는 제2작동유체가 순환하는 제2순환라인; 및
제2순환라인에 설치되어 제2작동유체에 의해 전기를 생산하는 제3터빈을 추가로 포함하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
A fifth heat exchanger installed after the first heat exchanger in the first line;
A second circulation line connected to the fifth heat exchanger and circulating a second working fluid to be heat-exchanged with the liquefied natural gas; And
And a third turbine installed in the second circulation line to produce electricity by the second working fluid.
제5항에 있어서,
제2순환라인에 설치되고, 제5열교환기와 연결되는 제4펌프;
제2순환라인에 설치되고, 제4펌프, 제3터빈 및 제5열교환기와 각각 연결되는 제6열교환기; 및
제2순환라인에 설치되고, 제6열교환기 및 제3터빈과 각각 연결되는 제7열교환기를 추가로 포함하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
6. The method of claim 5,
A fourth pump installed in the second circulation line and connected to the fifth heat exchanger;
A sixth heat exchanger installed in the second circulation line and connected to the fourth pump, the third turbine and the fifth heat exchanger, respectively; And
And a seventh heat exchanger installed in the second circulation line and connected to the sixth heat exchanger and the third turbine, respectively.
제6항에 있어서,
복수의 제3터빈 및 복수의 제7열교환기가 교대로 직렬 설치되는 것을 특징으로 하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 6,
Wherein a plurality of third turbines and a plurality of seventh heat exchangers are alternately installed in series.
제1항에 있어서,
제1라인에서 제1열교환기 이후에 설치되는 제8열교환기; 및
제1라인에 설치되고, 제8열교환기와 연결되는 팽창기를 추가로 포함하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
An eighth heat exchanger installed after the first heat exchanger in the first line; And
Further comprising an expander installed in the first line and connected to the eighth heat exchanger.
제8항에 있어서,
복수의 제8열교환기 및 복수의 팽창기가 교대로 직렬 설치되는 것을 특징으로 하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
9. The method of claim 8,
And a plurality of eighth heat exchangers and a plurality of inflators are alternately installed in series.
제1항에 있어서,
제1라인 및 제2라인의 각 말단과 연결되는 혼합기를 추가로 포함하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a mixer coupled to each end of the first line and the second line.
제1항에 있어서,
제3라인에 설치되고, 저장가스 공급원과 연결되는 압축기; 및
제3라인에 설치되고, 압축기와 연결되는 제9열교환기를 추가로 포함하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
A compressor installed in the third line and connected to the storage gas supply source; And
And a ninth heat exchanger installed in the third line and connected to the compressor.
제11항에 있어서,
복수의 압축기 및 복수의 제9열교환기가 교대로 직렬 설치되는 것을 특징으로 하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
12. The method of claim 11,
And a plurality of compressors and a plurality of ninth heat exchangers are alternately installed in series.
제1항에 있어서,
제4라인에 설치되고, 저장탱크와 연결되는 제5펌프; 및
제4라인에 설치되고, 제5펌프 및 제2터빈과 각각 연결되는 제10열교환기를 추가로 포함하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
A fifth pump installed in the fourth line and connected to the storage tank; And
And a tenth heat exchanger installed in the fourth line and connected to the fifth pump and the second turbine, respectively.
제13항에 있어서,
복수의 제10열교환기 및 복수의 제2터빈이 교대로 직렬 설치되는 것을 특징으로 하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
14. The method of claim 13,
Wherein a plurality of tenth heat exchangers and a plurality of second turbines are alternately installed in series.
제1항에 있어서,
저장가스는 공기, 질소 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the storage gas is at least one selected from air and nitrogen.
제5항에 있어서,
제1작동유체 및 제2작동유체는 각각 독립적으로 메탄, 아르곤, 프로판, 부탄 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the first working fluid and the second working fluid are each independently at least one selected from methane, argon, propane, and butane.
제11항에 있어서,
압축기의 압축비율은 1 내지 3인 것을 특징으로 하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the compression ratio of the compressor is between 1 and 3.
제1항에 있어서,
제1터빈 및 제2터빈의 팽창비율은 0 초과 및 1 미만인 것을 특징으로 하는 발전 및 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the expansion ratio of the first turbine and the second turbine is greater than zero and less than one.
삭제delete 제1항에 따른 시스템을 이용하고,
액화천연가스의 가스화와 함께 전기를 생산하는 제1모드;
액화천연가스의 가스화와 함께 저장가스를 액화하여 에너지를 저장하는 제2모드; 및
액화천연가스의 가스화와 함께 전기를 생산하고, 액화된 저장가스를 통해 전기를 추가로 생산하는 제3모드; 중에서 선택되는 하나 이상의 모드로 작동 가능한 발전 및 에너지 저장 방법.
Use of the system according to claim 1,
A first mode for producing electricity with gasification of liquefied natural gas;
A second mode of liquefying the storage gas with gasification of liquefied natural gas to store energy; And
A third mode for producing electricity with the gasification of the liquefied natural gas and further producing electricity through the liquefied storage gas; ≪ / RTI > wherein said at least one mode is selected from the group consisting of:
제20항에 있어서,
평상 시간대에서 제1모드로 작동하고,
오프-피크 시간대에서 제2모드로 작동하며,
온-피크 시간대에서 제3모드로 작동하는 발전 및 에너지 저장 방법.
21. The method of claim 20,
Operates in the first mode in the normal time zone,
Operates in the second mode in the off-peak time zone,
And a third mode in an on-peak time zone.
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