[发明专利]基于天然气的气电耦合液态天然气储能调峰系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于天然气的气电耦合液态天然气储能调峰系统及方法，包括天然气液化装置、液化天然气储存罐、内燃机发电装置、动力循环发电装置以及控制装置，控制装置信号连接天然气液化装置、动力循环发电装置、内燃机发电装置。本发明可利用谷时电制取LNG，并在用电高峰时段将利用动力循环发电装置制取电力同时放出部分天然气，动力循环发电装置利用LNG冷能与内燃机废气热能来生产电力，可实现电能的有效回收，具有电力储能与气电联合调峰的综合能力，具有成本低，设备少，可操作性好等优点。

技术领域

本发明涉及电力储能系统技术领域以及能源调配技术领域，具体地，涉及一种基于天然气的气电耦合液态天然气储能调峰系统及方法。

背景技术

按技术原理归类，储能技术路径主要有物理机械储能、电化学储能、电气储能、热储能等几大关键类别。目前，物理机械储能中的抽水蓄能、电化学储能中的锂电池储能是当前储能发展的主流选择。抽水蓄能由于其效率高，蓄电能力大，使得其在电力储能领域应用广泛。但是抽水蓄能系统通常受安装地理环境的影响，且抽水蓄能对河流的生态环境也有一定的影响。

随着越来越多的新能源如风电、太阳能等接入电网，新能源风电、光伏发电量逐年攀升，其强烈的随机性与不稳定性给电网的电力平衡带来了巨大的挑战。当电网供需不平衡时会发生电压波动，频率偏移等现象，造成电能质量下降。储能系统是解决电网供需不平衡的有效手段，为了适应日后更高的新能源发电比例，国家对储能新技术的发展提出了更高的要求。

液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)，主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的化石能源。液化天然气具有无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，且质量仅为同体积水的45％左右。随着城市用气量的不断提升，用于日常用气调峰的液化天然气调峰中心具有不错的潜力。因此，如何使用基于液化天然气进行储能发电显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于天然气的气电耦合液态天然气储能调峰系统及方法。

根据本发明提供的一种基于天然气的气电耦合液态天然气储能调峰系统，包括：

天然气液化装置，采用谷时电制取LNG；

液化天然气储存罐，进口连接所述天然气液化装置并用于储存所述LNG；

内燃机发电装置，利用天然气燃烧发电；

动力循环发电装置，进口通过第一控制阀连接所述液化天然气储存罐，出口连接第二控制阀的进口，所述第二控制阀的出口一路连接所述内燃机发电装置的进口，第二控制阀出口的另一路连接用户端，其中，所述第一控制阀用于控制液化天然气储存罐输出的LNG总量，所述第二控制阀用于调节天然气分配到内燃机发电装置和用户端的流量以匹配电力需求量和用户端天然气的需求量，其中，所述动力循环发电装置发电所需的热量利用内燃机发电装置发电产生的废气余热，所述动力循环发电装置通过LNG冷能回收与内燃机发电装置产生废气热量的梯级利用实现膨胀发电；

控制装置，信号连接所述天然气液化装置、动力循环发电装置、内燃机发电装置、第一控制阀、第二控制阀。

优选地，所述动力循环发电装置采用跨临界二氧化碳循环与LNG直接膨胀组合的双级膨胀做功的方式发电。

优选地，所述动力循环发电装置包括LNG直接膨胀单元以及CO₂临界单元，所述CO2临界单元包括第二增压泵、回热器、高温烟气换热器、第二透平以及第二发电机，所述LNG直接膨胀单元包括第一增压泵、第一冷凝换热器、低温烟气换热器、第二冷凝换热器、第一透平以及第一发电机；