【技术实现步骤摘要】
本技术涉及液态空气储能，特别涉及一种基于lng冷能梯级利用和余热回收的储能系统。
技术介绍
1、目前，中国已经成为了世界上最大的清洁能源利用国家之一，利用风能与太阳能等可持续发展能源代替化石原料已经成为全球能源发展主流趋势。液态空气储能具有能量密度高、布置灵活，以及不受地域限制的特点，其可以成为一种解决可再生能源波动性和间歇性的解决方案。但是，独立的液态空气储能系统的效率较低。
2、lng在接收站气化，从低温(-162℃)气化到常温，期间有大量的冷能未利用，这些高品位的冷量具有巨大的利用价值。目前对lng冷能的利用方式采用单一技术，或者专注于特定的温度区间。所以可以在不浪费冷能的前提下，针对不同的温度范围采用多种方式对lng冷能进行串联利用。
3、将液态空气储能系统与lng冷能利用相耦合具有先进性。将lng的冷能用于空气的压缩和液化过程，可以大幅度提升液态空气储能系统的效率。由于现有的lng与液态空气储能技术，使用lng的冷能进行空气压缩或者液化，尚未考虑储能容量和储能的波动性。目前lng耦合的液态空气储能系统不具有灵活性，冷能利用与储能系统不够契合。
4、传统的液态空气储能系统，在空气压缩过程中会压缩机会消耗大量的能量将气体进行压缩。整个系统的效率不高，会导致经济效益有限，建设系统的回本年限较长。
5、目前lng的利用技术比较单一，针对lng冷能利用的温区区间较窄。虽然将lng冷能利用与液态空气储能系统相耦合是一种先进的冷能利用方式，但是耦合系统的效率提升比较有限，空气膨胀阶段由
6、目前玻璃、钢铁、水泥以及石墨等行业，具有高耗热与高耗电的特点，并且具有丰富的余热资源。目前的余热利用技术比较有限，并且效率较低。
7、综上所述，由于传统液态空气储能系统的压缩过程耗费大量的能量，导致效益较低；lng冷能利用方式有限；将lng冷能利用与液态空气储能系统尚未考虑系统储能容量和波动性等问题所以还不够成熟，目前迫切需要一种lng冷能梯级利用和余热回收耦合的高效储能系统。
技术实现思路
1、鉴于此，有必要针对当前lng冷能及余热回收的利用率较低的技术问题的提供一种lng冷能梯级利用和余热回收耦合高效的储能系统。
2、为解决上述问题，本技术采用下述技术方案：
3、本技术目的之一，提供了一种基于lng冷能梯级利用和余热回收的储能系统，包括：预冷器(1)、压缩机组(2)、级后冷却器(3)、液化换热器(4)、节流装置(5)、液态空气储罐(6)、液态空气泵(7)、第一级蒸发器(8)、第一级蓄冷装置(9)、第二级蓄冷装置(10)、第二级蒸发器(11)、预热器(12)、级前加热器(13)、膨胀机组(14)、氨水蒸发器(15)、lng泵(16)、低温丙烷罐(17)、第一级lng换热器(18)、高温丙烷罐(19)、有机工质透平(20)、有机工质蒸发器(21)、有机工质泵(22)、第二级lng换热器(23)、第三级lng换热器(24)、氨水预热器(25)、蒸馏器(26)、卡琳娜透平(27)、吸收器(28)、冷凝器(29)及氨水泵(30)；其中：
4、来流lng通过所述lng泵(16)对lng进行加压，加压后的所述lng经所述lng泵(16)的出口进入所述第一级lng换热器(18)的冷侧入口，经过所述第一级lng换热器(18)的lng在所述第二级lng换热器(23)中将混合有机工质冷凝，冷凝后的有机工质被所述有机工质泵(22)加压后进入至所述有机工质蒸发器(21)中并蒸发为高压蒸汽，所述有机工质蒸发器(21)出口的所述高压蒸汽进入所述有机工质透平(20)做功，所述第二级lng换热器(23)出口的lng经过所述第三级lng换热器(24)加热后进入天然气管网，输送给用户；所述第一级lng换热器(18)还用于将来自所述高温丙烷罐(19)中的丙烷冷却后储存在所述低温丙烷罐(17)中；
5、空气进入所述预冷器(1)预冷后进入所述压缩机组(2)，并经所述压缩机组(2)出口进入所述级后冷却器(3)，所述级后冷却器(3)同时使用lng泵(16)的出口的lng和所述低温丙烷罐(17)的出口的低温丙烷进行冷却；经所述级后冷却器(3)的高压空气由所述级后冷却器(3)出口进入所述液化换热器(4)并在所述液化换热器(4)中被所述第一级蓄冷装置(9)和返流空气同时冷却，冷却后的所述高压空气经所述液化换热器(4)的出口进入所述节流装置(5)，所述节流装置(5)对所述液化换热器(4)出口的空气进行膨胀做功，膨胀做功得到的常压液态空气储存在所述液态空气储罐(6)中，而所述液态空气储罐(6)中的低温气体返流依次流过所述液化换热器(4)和所述预冷器(1)；
6、所述液态空气储罐(6)在释能时期将液态空气通过所述液态空气泵(7)泵送并依次流过所述第一级蒸发器(8)和所述第二级蒸发器(11)，在流过所述第一级蒸发器(8)和所述第二级蒸发器(11)时冷量分别储存在所述第一级蓄冷装置(9)和所述第二级蓄冷装置(10)内；经所述第二级蒸发器(11)出口的气态空气进入所述预热器(12)预热，经所述预热器(12)预热后的空气进入所述级前加热器(13)，并经所述级前加热器(13)加热后进入所述膨胀机组(14)做功；经所述膨胀机组(14)出口的空气进入所述预热器(12)作为热源，之后排入大气；
7、高品位余热通过所述级前加热器(13)加热空气；剩余低品位余热进入所述氨水蒸发器(15)加热液态氨水使氨气蒸发，形成的工质成为第一气液混合物进入所述蒸馏器(26)中；所述第一气液混合物在所述蒸馏器(26)中被分离，低浓度氨水溶液返流进入所述氨水预热器(25)加热液态低温氨水，而高浓度的氨气进入所述卡琳娜透平(27)中膨胀发电以增大电能输出，所述氨水预热器(25)流出的低浓度氨水和膨胀完毕的高浓度氨气在所述吸收器(28)中混合成为第二气液混合物，所述第二气液混合物在所述冷凝器(29)中被冷却水冷凝，冷凝后的第二气液混合物被所述氨水泵(30)泵送至所述氨水预热器(25)。
8、本技术采用上述技术方案，其有益效果如下：
9、本技术提供的基于lng冷能梯级利用和余热回收的储能系统，在用电高峰期将lng高品位冷能用蓄冷装置进行储存，低品位冷能直接用于发电；用电低谷期将lng的冷能直接与空气进行换热，同时将蓄冷装置的冷能施加给空气；最大程度的利用了冷能，增大系统储能容量。通过余热加热膨胀机入口的高压空气对高品位热能的利用，用卡琳娜循环对剩余低品位热量的回收，上述储能系统基于lng冷能梯级利用和余热回收的储能技术路线，利用外部冷源和热源提升储能系统的效率和容量，并且对废冷和废热进行了梯级利用，具有优良的实用价值。
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1.一种基于LNG冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，包括：预冷器(1)、压缩机组(2)、级后冷却器(3)、液化换热器(4)、节流装置(5)、液态空气储罐(6)、液态空气泵(7)、第一级蒸发器(8)、第一级蓄冷装置(9)、第二级蓄冷装置(10)、第二级蒸发器(11)、预热器(12)、级前加热器(13)、膨胀机组(14)、氨水蒸发器(15)、LNG泵(16)、低温丙烷罐(17)、第一级LNG换热器(18)、高温丙烷罐(19)、有机工质透平(20)、有机工质蒸发器(21)、有机工质泵(22)、第二级LNG换热器(23)、第三级LNG换热器(24)、氨水预热器(25)、蒸馏器(26)、卡琳娜透平(27)、吸收器(28)、冷凝器(29)及氨水泵(30)；其中：
2.如权利要求1所述的基于LNG冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，所述压缩机组(2)为多级空气压缩机，所述空气压缩机为活塞式、螺杆式或者离心式。
3.如权利要求2所述的基于LNG冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，所述压缩机组(2)采用串联布置，LNG流股和低温丙烷流股采用并
4.如权利要求1所述的基于LNG冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，所述膨胀机组(14)为多级空气膨胀机，所述空气膨胀机为径流式、轴流式或者径轴流式。
5.如权利要求1所述的基于LNG冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，所述液化换热器(4)、第一级LNG换热器(18)、第二级LNG换热器(23)及第三级LNG换热器(24)为管壳式换热器或板翅式换热器或绕管式换热器。
6.如权利要求1所述的基于LNG冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，所述第一级蓄冷装置(9)和第二级蓄冷装置(10)可以采用固相填充床蓄冷也可以采用液体储罐蓄冷，所述固相填充床可以采用石英砂颗粒或鹅卵石或工业废渣作为填充床材料，采用氦气或空气或有机物气体作为传热介质，所述液体储罐蓄冷的液相蓄冷工质可以采用甲醇或丙烷。
7.如权利要求1所述的基于LNG冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，所述余热包括焦炉余热烟气、轧钢加热炉余热烟气、水泥篦冷机烟气、石墨生产余热烟气。
8.如权利要求1所述的基于LNG冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，所述节流装置(5)包括液力透平或膨胀阀。
9.如权利要求1所述的基于LNG冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，所述有机工质蒸发器(21)采用常温水作为热源。
...【技术特征摘要】
1.一种基于lng冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，包括：预冷器(1)、压缩机组(2)、级后冷却器(3)、液化换热器(4)、节流装置(5)、液态空气储罐(6)、液态空气泵(7)、第一级蒸发器(8)、第一级蓄冷装置(9)、第二级蓄冷装置(10)、第二级蒸发器(11)、预热器(12)、级前加热器(13)、膨胀机组(14)、氨水蒸发器(15)、lng泵(16)、低温丙烷罐(17)、第一级lng换热器(18)、高温丙烷罐(19)、有机工质透平(20)、有机工质蒸发器(21)、有机工质泵(22)、第二级lng换热器(23)、第三级lng换热器(24)、氨水预热器(25)、蒸馏器(26)、卡琳娜透平(27)、吸收器(28)、冷凝器(29)及氨水泵(30)；其中：
2.如权利要求1所述的基于lng冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，所述压缩机组(2)为多级空气压缩机，所述空气压缩机为活塞式、螺杆式或者离心式。
3.如权利要求2所述的基于lng冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在于，所述压缩机组(2)采用串联布置，lng流股和低温丙烷流股采用并联的形式进入级后冷却器(3)。
4.如权利要求1所述的基于lng冷能梯级利用和余热回收的储能系统，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊杰，李俊先，高诏诏，陈六彪，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：新型
国别省市：
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