[发明专利]一种二氧化碳储能与有机朗肯循环联合发电系统

说明书

本发明涉及一种基于LNG冷能利用的二氧化碳储能与有机朗肯循环联合发电系统，该系统包括二氧化碳储能及释能单元、有机朗肯循环发电单元和LNG供应单元。该系统以优化利用LNG的冷能为目的，通过以二氧化碳为工质的储能和释能过程，结合有机朗肯循环，实现LNG冷能的梯级利用，完成LNG冷能到电能的转化。

技术领域

本发明属于冷能利用技术与储能技术领域，涉及一种二氧化碳储能与有机朗肯循环联合发电系统，具体的说，是一种基于LNG冷能利用的二氧化碳储能与有机朗肯循环联合发电系统。

背景技术

随着社会的发展和进步，人们对于能源的需求也越来越高。而随着传统化石能源的逐渐枯竭，新能源的重要性日益突出。其中，LNG(Liquid Natural Gas，液化天然气)由于其储量充足、无污染性，在全球范围内获得广泛关注。LNG(Liquid Natural Gas，液化天然气)在使用时首先需要经过气化，然后输送给目标用户。而在LNG气化过程中，由于其温度远低于环境温度，理论上LNG在气化过程中会有大量的冷能(约为830kJ/kg)得以释放。如果这部分冷能可以被利用的话，那么将大大提高对LNG的利用效率。

以二氧化碳为工质的储能系统是一种新型的物理储能系统，该系统以二氧化碳为工质，利用富裕电力带动压缩机进行压缩，同时回收压缩过程热，实现能量存储；在释能阶段，通过将高压二氧化碳再加热，推动透平膨胀机对外做功，完成能量释放。二氧化碳储能系统的应用对于减少能量损失、提高能源利用效率具有非常重要的意义。

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)是一种常见的热力循环，它可以将冷能和热能转化为电能对外输出，通常被用于优化利用低品位热能，减少热量的浪费。由于有机朗肯循环在运行过程中，需要利用一定的冷量实现循环工质的相态变化而保证升压和再加热过程的顺利进行，因此，冷却过程是实现有机朗肯循环高效率运行的重要环节。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和不足，为合理的回收LNG中的冷能、提高LNG的冷能利用效率，本发明提出一种二氧化碳储能与有机朗肯循环联合发电系统，该系统可实现对LNG冷能的梯级利用，通过二氧化碳储能系统与有机朗肯循环系统的联合运行，优化LNG冷能的回收利用过程，提高LNG冷能到电能的转化效率，实现更高效率的电力供应。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种基于LNG冷能利用的二氧化碳储能与有机朗肯循环联合发电系统，包括一二氧化碳储能及释能单元、一有机朗肯循环发电单元和一LNG供应单元，其特征在于，

--所述二氧化碳储能及释能单元，包括二氧化碳低压储罐、蓄冷换热装置、二氧化碳压缩机、蓄热换热装置、二氧化碳高压储罐、二氧化碳主膨胀机、二氧化碳膨胀机出口冷却器、二氧化碳低压储罐入口膨胀机，其中：

所述二氧化碳低压储罐的出口通过管路依次经所述蓄冷换热装置的二氧化碳冷侧管路、二氧化碳压缩机、蓄热换热装置的二氧化碳热侧管路后与所述二氧化碳高压储罐的入口相连通；

所述二氧化碳高压储罐的出口通过管路依次经所述蓄热换热装置的二氧化碳冷侧管路、二氧化碳主膨胀机、二氧化碳膨胀机出口冷却器的热侧、蓄冷换热装置的二氧化碳热侧管路、二氧化碳低压储罐入口膨胀机后与所述二氧化碳低压储罐的入口相连通；

--所述有机朗肯循环发电单元，包括循环工质储罐、循环工质换热器、循环工质膨胀机，其中：

所述循环工质储罐的出口通过管路依次经所述循环工质换热器的循环工质冷侧管路、二氧化碳膨胀机出口冷却器的冷侧、循环工质膨胀机、循环工质换热器的循环工质热侧管路后与所述循环工质储罐的入口相连通；

--所述LNG供应单元，包括LNG储罐、LNG用户单元，其中：