1.一种利用LNG冷能的液化空气储能系统,其特征在于:包括充电系统和放电系统,充电系统包括空气液化子系统、双压有机朗肯循环子系统、蓄热子系统,放电系统包括液化空气气化子系统、蓄冷子系统,空气液化子系统与外界的液化天然气管网(G1)连通,空气液化子系统、双压有机朗肯循环子系统、蓄热子系统、液化空气气化子系统、蓄冷子系统依次连接,液化空气气化子系统、蓄冷子系统分别与空气液化子系统连接,双压有机朗肯循环子系统与外界的天然气管网(G2)连通并连通外界常温常压空气(7)。
2.根据权利要求1所述的一种利用LNG冷能的液化空气储能系统,其特征在于:空气液化子系统包括液化空气储罐(Q1)、高压离心泵(P1)、压缩冷却单元、第一换热器(E1)、第二换热器(H1),压缩冷却单元设有多个并依次连接,液化空气储罐(Q1)、高压离心泵(P1)分别与位于首位的压缩冷却单元连接,首位的压缩冷却单元上还设有第一换热器(E1),蓄冷子系统、第二换热器(H1)分别与第一换热器(E1)连接,液化天然气管网(G1)与高压离心泵(P1)连接,位于末位的压缩冷却单元、双压有机朗肯循环子系统分别与第二换热器(H1)连接。
3.根据权利要求2所述的一种利用LNG冷能的液化空气储能系统,其特征在于:压缩冷却单元包括中间冷却器(L1)、压缩机(C1),中间冷却器(L1)与压缩机(C1)连接,位于首位的中间冷却器(L1)与压缩机(C1)之间设有第一换热器(E1),液化空气储罐(Q1)、高压离心泵(P1)分别与位于首位的中间冷却器(L1)连接,位于末位的中间冷却器(L1)和压缩机(C1)分别与第二换热器(H1)连接。
4.根据权利要求1所述的一种利用LNG冷能的液化空气储能系统,其特征在于:双压有机朗肯循环子系统包括一级冷凝器(H2)、二级冷凝器(H3)、回热器(H4)、高压蒸发器(H5)、低压蒸发器(H6)、高压膨胀机(K2)、低压膨胀机(K3)、合流器(M2)、分流器(M3)、高压工质泵(P2)、低压工质泵(P3),高压蒸发器(H5)的冷流出口侧与高压膨胀机(K2)的进口侧相连,高压膨胀机(K2)的出口侧与分流器(M3)进口侧相连,分流器(M3)的出口侧分为两部分,一部分连入低压蒸发器(H6)的冷流进口侧,另一部分连入二级冷凝器(H3)的热流进口侧,低压蒸发器(H6)的冷流出口侧与低压膨胀机(K3)的进口侧相连,低压膨胀机(K3)的出口侧与回热器(H4)的热流入口侧相连,回热器(H4)的热流出口侧与一级冷凝器(H2)的热流进口侧相连,一级冷凝器(H2)的热流出口侧与高压工质泵(P2)进口侧相连,高压工质泵(P2)出口侧与回热器(H4)冷流进口侧相连,二级冷凝器(H3)的热流出口侧与低压工质泵(P3)进口侧相连,低压工质泵(P3)出口侧与回热器(H4)冷流出口侧通过合流器(M2)连入高压蒸发器(H5)的冷流进口侧;一级冷凝器(H2)冷流进口侧与空气液化子系统连接,一级冷凝器(H2)的冷流出口侧连入二级冷凝器(H3)冷流入口侧,天然气管网(G2)、外界常温常压空气(7)、蓄热子系统分别与二级冷凝器(H3)连通。
5.根据权利要求1所述的一种利用LNG冷能的液化空气储能系统,其特征在于:蓄热子系统包括高温储罐(R1)、第二循环泵(P6),高温储罐(R1)的进口与双压有机朗肯循环子系统连接,出口通过第二循环泵(P6)与液化空气气化子系统连接。
6.根据权利要求1所述的一种利用LNG冷能的液化空气储能系统,其特征在于:液化空气气化子系统包括液态空气泵(P4)、加热膨胀单元、合流器(M1)、循环加热器(H7),加热膨胀单元与合流器(M1)以及循环加热器(H7)连接,合流器(M1)与蓄冷子系统连接,循环加热器(H7)与蓄热子系统连接,加热膨胀单元首端通过液态空气泵(P4)与空气液化子系统连接。
7.根据权利要求6所述的一种利用LNG冷能的液化空气储能系统,其特征在于:加热膨胀单元包括中间加热器(A1)、膨胀机(K1),中间加热器(A1)设有多个,相邻两个中间加热器(A1)之间分别通过一个膨胀机(K1)连接,每个中间加热器(A1)的热流出口侧分别与合流器(M1)连接,每个中间加热器(A1)的热流进口侧分别与循环加热器(H7)的冷流出口侧连接,位于首位的中间加热器(A1)与液态空气泵(P4)连接,位于末位的中间加热器(A1)冷流出口输出的常压空气(9)排入外界大气。
8.根据权利要求1所述的一种利用LNG冷能的液化空气储能系统,其特征在于:蓄冷子系统包括低温储罐(W1)、第一循环泵(P5),低温储罐(W1)的进口与液化空气气化子系统连接,出口通过第一循环泵(P5)与空气液化子系统连接。
9.根据权利要求1所述的一种利用LNG冷能的液化空气储能系统,其特征在于:双压有机朗肯循环子系统、蓄热子系统、蓄冷子系统的循环工质均为丙烷。
10.一种权利要求1~9任一所述的利用LNG冷能的液化空气储能系统的工作方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤S1:从液化天然气管网(G1)出来的低温低压液态天然气(1)加压进入空气液化子系统,再经过双压有机朗肯循环子系统加热后变成高温高压天然气(6)产品,并输送到天然气管网(G2)中;与此同时,自于外界的常温常压空气(7)依次经过双压有机朗肯循环子系统、空气液化子系统压缩冷却后变为低温高压液态空气(3),并存储在空气液化子系统中;
步骤S2:在步骤S1的同时,双压有机朗肯循环子系统内部同时工作,双压有机朗肯循环子系统中的低压高温工质经两种换热后分别冷凝为低压低温工质和高压低温工质,低压低温工质经过加压后和高压低温工质进行汇合,汇合后再经加热后进行膨胀做功发电,之后被分别两部分,一部分再次换热,另一部分进行复热升温,升温后再次进行膨胀做功发电,膨胀后工质的冷能被回收后再次换热;
步骤S3:在蓄冷子系统中的低温工质经过加压后进入空气液化子系统,经换热后形成具有中品位冷能的工质,再与具有中品位冷能的天然气一起将冷能传递给空气,具有中品位冷能的工质再次换热后形成具有低品位冷能的工质,在经过双压有机朗肯循环子系统与具有低品位冷能的天然气一起将冷能传递给双压有机朗肯循环工质,最后进入蓄热子系统中进行存储;
步骤S4:存储在空气液化子系统中的低温高压液态空气(3)加压进入液化空气气化子系统,经加热膨胀后变为高温高压空气并膨胀做功发电,最后变成常压空气排入大气中;在蓄热子系统中的高温工质经过加压后进入液化空气气化子系统,经过换热将热量传递给低温空气同时回收低温空气的冷能,换热后进行合流,最后存储在蓄冷子系统中。