[发明专利]一种利用LNG发电制冷的数据中心一体化供能装置

说明书

技术领域

本发明提出一种利用天然气压力能及天然气自身燃烧释放的能量发电制冷，并通过市电辅助保证数据中心及其他高能耗建筑供电供冷稳定性的一体化装置。

背景技术

电和冷是燃气系统节能技术的两个主要产品，正是互联网数据中心的动力能源，他们的有机结合将是很有前景的发展模式。

LNG气化过程释放大量的冷能，约830kJ/kg(LNG汽化所需热量和气态天然气从-162℃升温到环境温度所需能量之和)。目前，世界上大部分的LNG接收站主要以海水或空气作为热源通过开架式的海水气化器，或以部分LNG燃烧热作为热源，通过浸没燃烧式气化器来加热气化LNG。这些冷能不仅白白浪费，而且直接排放到周围环境会对周围的生态产生一定影响。在当前我国极其严峻的能源形势下，我们有责任充分利用这些LNG携带的宝贵的冷能。如果LNG的冷能得以充分利用，则按照深冷项目中0.85元/度的电价计算，LNG冷能的价值可达约510元/吨。可见高效回收利用LNG冷能的经济效益是相当可观的，同时节能减排的社会效益也是非常显著的。

在互联网方面，随着信息化与工业化的深入推进，特别是移动互联网与智能手机产业的发展与普及，大大改变了人们的生活方式，社会组织与运作模式也带来了调整。随着越来越多社会和人类信息的电子化，以及信息交互与计算能力的大大提高和成本逐步下降。人类社会的生产力再次得到飞跃，人们越来越多的精力投入到创新当中。正是由于此轮移动互联网技术发展，造就了数字经济业务的飞速扩张。全球G20数字经济增长率平均为11％，发展中国家平均达到18％，远远高于传统产业。

数字经济的飞速发展，带了大量电子数据的储存、计算和交换的需求。数据中心的需求量突飞猛进，2008年起全球主要市场均开始了数据中心大规模建设的时代，年度投资增长率保持在10％以上。数据中心机房内放置着大量的服务器、交换机和储存设备，这些IT设备需要保持7x24x365的在线工作，满足各类数字业务的需求。IT设备的耗电量是惊人的，每平方米建筑面积的功耗高达1000～2000瓦，甚至更高。而常规的民用或商业建筑，功耗仅70～150瓦。

2016年，在十三五的开局之年，在国家大力倡导互联网+的环境下，LNG冷能及汽化压力能利用的节能技术，与绿色云计算数据中心产业的结合，迎来了最佳发展机遇期。

发明内容

本发明提出一种利用LNG发电制冷的数据中心供能系统和一体化装置，该装置安全性能好，低能耗，易维护，高效率的利用LNG汽化进行发电制冷，并以天然气冷电联供为辅，市电供应为保障，为高能耗、需求波动较大的建筑提供稳定的低成本的绿色能源。

本发明实现上述目的的技术方案为：

一种利用LNG发电制冷的数据中心一体化供能装置，包括LNG发电制冷系统、天然气冷电联供系统、监测调控系统和市电制冷系统，其中LNG发电制冷系统的天然气排气口与天然气冷电联供系统的天然气进气口相连，

所述LNG发电制冷系统包括LNG汽化膨胀发电制冷系统和冷媒膨胀发电制冷系统，所述LNG汽化膨胀发电制冷系统包括通过管路依次连接在LNG储罐和低压管网之间的第一换热器、第二换热器、第二透平膨胀机，第三换热器，所述第二透平膨胀机的输出轴依次连接第二变速器及第二发电机，所述第二发电机的电力输出端通过第二变压同步器向外供电；所述冷媒膨胀发电制冷系统包括依靠管路依次连接形成冷媒循环回路的第一换热器、冷媒泵、冷媒储罐、制冷器、第一透平膨胀机，所述第一透平膨胀机的输出轴依次连接第一变速器及第一发电机，所述第一发电机的电力输出端通过变压同步器向外供电；

所述天然气冷电联供系统包括燃烧发电系统和吸附制冷系统，所述燃烧发电系统包括通过管路依次连接燃烧室、燃气透平、余热锅炉、蒸汽透平，所述燃气透平的输出轴依次连接第三变速器及第三发电机，所述第三发电机的电力输出端通过第三变压同步器向外供电；所述蒸汽透平的输出轴依次连接第四变速器及第四发电机，所述第四发电机的电力输出端通过第四变压同步器向外供电；所述吸附制冷系统通过管路连接在蒸汽透平下游，由吸收式制冷空调组成，蒸汽透平排放的蒸汽作为输入吸收式制冷空调的热源；

所述市电制冷系统通过市电向负载供电，并通过水冷空调向负载供冷，主要由冷水空调组成，通过管路依次包括冷却塔、第五冷水泵、第九流量调节阀、冷水机组冷凝器、冷水机组蒸发器、第六冷水泵、第十流量调节阀；