一种集成液氮储能系统的LNG发电系统

一种集成液氮储能系统的lng发电系统
技术领域
1.本技术属于节能技术领域，特别是提供一种集成液氮储能系统的lng发电系统。


背景技术：

2.随着电力市场供需关系的频繁变化，电网的峰谷负荷差异增大。然而，中国70％以上的电力负荷来自燃煤发电机组。为助力实现节能减排目标，电力行业的能源结构转型愈加紧迫。相比燃煤发电，lng发电具有效率高、污染小、灵活性强的特点，是电力转型升级的重要推动力量。lng蕴含大量高品位冷能，在燃烧前，需要经过气化处理。目前的气化处理主要包括利用余热资源复热，或者利用二氧化碳进行冷能交换并液化二氧化碳，前者未利用lng冷能。而在后者的利用方式中，由于二氧化碳液化温度较低，仅需要低品位的冷源提供冷量即可，因而在lng与二氧化碳气体直接交换过程，lng高品位冷能转移到液态二氧化碳，即高品位冷能转移并形成低品位冷能。因此目前的利用方式存在lng冷能利用不合理的问题，进一步，在目前的lng发电系统中，通常采用富氧燃烧的方式，以提高燃烧效率并提高燃烧烟气发电能力，并且燃烧发电连续运行。在该情况下，通过空分设备(asu)生产氧气实现富氧燃烧，但asu同时生产的大量高纯度氮气未得到使用，lng发电连续运行导致电力调峰能力不高，造成资源和能源严重浪费。
3.因此，如何高效、合理地利用lng冷能，以及充分利用asu设备，进一步提升lng灵活发电及调峰能力，是提高lng发电效益、平衡电网的关键，有必要提供一种有效的途径和系统解决上述问题。


技术实现要素：

4.在下文中将给出关于本公开内容的简要概述，以便提供关于本公开内容某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开内容的穷举性概述。它并不是意图确定本公开内容的关键或重要部分，也不是意图限定本公开内容的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
5.本发明目的在于针对现有lng发电系统中lng冷能利用不合理和不具备灵活调峰能力、asu设备利用不充分、系统效益不高的问题，提供了一种集成液氮储能系统的新型lng发电系统。
6.为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
7.本发明提供一种集成液氮储能系统的lng发电系统，其特征在于：包括lng燃烧系统、发电系统和储能系统；
8.其中，所述lng燃烧系统包括lng气化与压缩支路；所述储能系统包括氮气储能支路和液氮释能支路；所述发电系统包括燃气发电支路；
9.所述lng气化与压缩支路出口连接所述燃气发电支路入口；
10.所述lng气化与压缩支路包括依次连接的lng储罐、第一换热器以及ng压缩机；
11.所述氮气储能支路出口与所述液氮释能支路入口连接，所述氮气储能支路包括依
次连接的空气分离设备、氮气压缩机和第二换热器，所述第二换热器连接所述第一换热器，所述液氮释能支路包括依次连接的液氮储罐、液氮泵、蓄冷器、第三换热器、氮气膨胀机、以及与第三换热器连接的蓄热器。
12.进一步的，其中，所述lng燃烧系统还包括氧气压缩支路；所述发电系统还包括循环二氧化碳压缩支路、二氧化碳捕集支路以及蒸汽发电循环支路；所述氧气压缩支路、所述循环二氧化碳压缩支路出口分别连接所述燃气发电支路入口；所述燃气发电支路出口分别连接循环二氧化碳压缩支路和二氧化碳捕集支路入口；所述循环二氧化碳压缩支路与二氧化碳捕集支路并联。
13.进一步的，其中，所述氧气压缩支路包括依次连接的所述空气分离设备和氧气压缩机；所述燃气发电支路包括依次连接的燃烧器、燃气发电机、第四换热器、第一水冷器、气液分离器和二氧化碳分流器；所述循环二氧化碳压缩支路包括循环二氧化碳压缩机；所述二氧化碳捕集支路包括依次连接的捕集二氧化碳压缩机、第二水冷器、所述蓄冷器和液态二氧化碳储罐；所述蒸汽发电循环支路包括依次连接的所述第四换热器、蒸汽发电机、第三水冷器和水泵，以及连接到所述蒸汽发电机的同轴发电机。
14.进一步的，其中，所述ng压缩机出口连接所述燃烧器入口；所述氧气压缩机出口连接所述燃烧器入口；所述循环二氧化碳压缩机出口连接所述燃烧器入口。
15.进一步的，其中，来自所述lng储罐的流股为低温常压lng流股；来自所述空气分离设备中的氮气流股进入氮气压缩机，被加压成高温高压氮气流股，所述高温高压氮气流股经过所述第二换热器换热后成为常温高压氮气流股；所述第一换热器连接所述低温常压lng流股、常温常压ng流股、所述常温高压氮气流股和液氮流股，所述低温常压lng流股在第一换热器中，与所述常温高压氮气流股换热后，所述低温常压lng流股被加热成常温常压ng流股，进入所述ng压缩机，被压缩后形成高温高压的ng流股后进入所述燃烧器。
16.进一步的，其中，所述第二换热器连接环境空气入口流股、环境空气出口流股、所述高温高压氮气流股和常温高压氮气流股，所述高温高压氮气流股进入所述第二换热器，高温高压氮气流股和环境空气入口流股换热后，高温高压氮气流股被冷却形成所述常温高压氮气流股进入所述第一换热器，所述常温高压氮气流股被液化成所述液氮流股，进入所述液氮储罐；所述环境空气入口流股被加热为所述环境空气出口流股进入所述蓄热器。
17.进一步的，其中，所述第二换热器连接第二换热器环境空气入口流股、第二换热器环境空气出口流股、所述高温高压氮气流股和常温高压氮气流股，所述高温高压氮气流股进入所述第二换热器，高温高压氮气流股和第二换热器环境空气入口流股换热后，高温高压氮气流股被冷却形成所述常温高压氮气流股进入所述第一换热器，所述常温高压氮气流股被液化成所述液氮流股，进入所述液氮储罐；所述第二换热器环境空气入口流股被加热为所述第二换热器环境空气出口流股进入所述蓄热器。
18.进一步的，其中，所述蓄热器连接蓄热器环境入口冷流股、蓄热器环境出口热流股、所述第二换热器环境空气出口流股和蓄热器出口冷流股，所述第二换热器环境空气出口流股与所述蓄热器中的蓄热介质换热后，被冷却为所述蓄热器出口冷流股排入环境，所述蓄热器环境入口冷流股与所述蓄热器中的蓄热介质换热，被加热为所述蓄热器环境出口热流股，进入所述第三换热器。
19.进一步的，其中，来自所述液氮储罐的流股为液氮流股；所述蓄冷器连接所述液氮
流股、氮气流股、常温高压二氧化碳流股和液态二氧化碳流股；所述第三换热器连接所述氮气流股、第三换热器出口热流股、所述蓄热器环境出口热流股和第三换热器出口冷流股；所述液氮流股通过所述蓄冷器，与蓄冷器中的蓄冷介质换热，被加热成所述氮气流股，所述常温高压二氧化碳流股通过所述蓄冷器，与蓄冷器中的蓄冷介质换热，被冷却为所述液态二氧化碳流股，进入所述液态二氧化碳储罐。
20.进一步的，其中，所述燃烧器出口连接所述燃气发电机；来自所述燃烧器的高温高压烟气进入所述燃气发电机膨胀发电，成为中温低压烟气流股；所述第四换热器连接常温高压水流股、高温高压蒸汽流股、所述中温低压烟气流股和中低温低压烟气流股；所述中温低压烟气流股进入所述第四换热器，冷却后形成所述中低温低压烟气流股，随后进入所述第一水冷器，形成气液两相流流股；所述气液两相流流股进入所述气液分离器，被分离为水流股和二氧化碳流股；所述二氧化碳流股进入所述二氧化碳分流器，被分离成循环二氧化碳流股和捕集二氧化碳流股。
21.进一步的，其中，所述循环二氧化碳流股进入所述循环二氧化碳压缩机，形成所述高温高压二氧化碳流股，进入所述燃烧器；所述捕集二氧化碳流股进入捕集二氧化碳压缩机，形成高温高压二氧化碳流股，再进入所述第二水冷器，冷却后形成所述常温高压二氧化碳流股进入所述蓄冷器。
22.与现有的lng发电系统相比，本发明的有益效果是：
23.1、本发明基于lng冷能高效利用以及lng和氮气液化温度匹配，提出了常压低温的lng与高压常温的氮气换热流程，并有效利用asu生产的高纯度氮气作为低温储能介质，提出了一种集成液氮储能系统的lng发电系统，该系统实现了lng冷能和asu设备的高效利用，大大提升了资源利用效率。
24.2、利用储能系统的蓄冷器储存间歇性运行的液氮释能过程释放的冷能，实现了连续液化二氧化碳以实现碳捕集，进一步节约了能源。
25.3、利用储能系统的蓄热器存储氮气压缩后高温氮气的热量，并在液氮释能过程中用以预热氮气，以进一步提高液氮储能的发电量。
26.4、本发明通过将lng发电系统与液氮储能系统进行有效结合，lng发电系统连续运行，储能系统的液氮释能发电间歇运行，提高了lng发电系统的电力调峰能力，在峰谷电价差的背景下，提升了lng系统的发电效益，使系统整体具有更高的经济价值。
附图说明
27.参照附图下面说明本公开内容的具体内容，这将有助于更加容易地理解本公开内容的以上和其他目的、特点和优点。附图只是为了示出本公开内容的原理。在附图中不必依照比例绘制出单元的尺寸和相对位置。
28.图1为本发明集成液氮储能系统的lng发电系统的结构示意图。
具体实施方式
29.在下文中将结合附图对本公开内容的示例性公开内容进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实现本公开内容的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实现本公开内容的过程中可以做出很多特定于本公开内容的决定，以便实现开发人员的具
体目标，并且这些决定可能会随着本公开内容的不同而有所改变。
30.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开内容，在附图中仅仅示出了与根据本公开内容的方案密切相关的管网结构，而省略了与本公开内容关系不大的其他细节。
31.应理解的是，本公开内容并不会由于如下参照附图的描述而只限于所描述的实施形式。本文中，在可行的情况下，不同实施方案之间的特征可替换或借用、以及在一个实施方案中可省略一个或多个特征。
32.本发明基于氮气和天然气液化温度较为接近，考虑利用asu设备生产的氮气作为低温储能介质并利用lng的高品位冷能作为冷资源，提供一种集成液氮储能系统的lng发电系统，在提升资源和能源利用率的同时，进一步提高了lng发电系统调峰能力，通过峰谷电价差，提升系统经济效益。
33.为了避免lng与氮气在换热中过程，因不同液化温度导致的温度交叉，本发明将常压低温，例如0.1mpa、-170℃的lng与高压常温，例如3.0mpa、30℃的氮气进行换热。此外，为了保证lng发电系统中二氧化碳捕集流程的连续稳定进行，通过将间歇性运行的氮气释能过程释放的冷量储存在蓄冷器中，并提供给二氧化碳液化过程使用。由于lng蕴含的冷能品位高、冷量大，因此氮气释能过程释放的冷量可以满足工艺中二氧化碳捕集流程所需。
34.图1示出了本发明的集成液氮储能系统的lng发电系统的结构，包括lng燃烧系统、发电系统和储能系统，lng燃烧系统包括lng气化与压缩支路100，氧气压缩支路200，储能系统包括氮气储能支路300和液氮释能支路400，发电系统包括燃气发电支路500，循环二氧化碳压缩支路600，二氧化碳捕集支路700，蒸汽发电循环支路800。lng气化与压缩支路100出口连接着燃气发电支路500入口，氧气压缩支路200、循环二氧化碳压缩支路600的出口也分别连接着燃气发电支路500的入口。氮气储能支路300出口与液氮释能支路400的入口相连。燃气发电支路500出口分别连接着循环二氧化碳压缩支路600和二氧化碳捕集支路700的入口。循环二氧化碳压缩支路600与二氧化碳捕集支路700相并联。
35.其中，lng气化与压缩支路100包括lng储罐0、第一换热器1和ng压缩机2，具体地，lng储罐0、第一换热器1和ng压缩机2依次连接，ng压缩机2出口连接燃气发电支路500的燃烧器4入口；氧气压缩支路200包括依次连接的空气分离设备5和氧气压缩机7，氧气压缩机7出口连接燃气发电支路500的燃烧器4入口；氮气储能支路300包括依次连接的空气分离设备5、氮气压缩机10和第二换热器11，第二换热器11连接第一换热器1；液氮释能支路400包括依次连接的液氮储罐12、液氮泵37、蓄冷器13、第三换热器14、氮气膨胀机15，以及与第三换热器14连接的蓄热器17；燃气发电支路500包括依次连接的燃烧器4、燃气发电机20、第四换热器21、第一水冷器22、气液分离器24和二氧化碳分流器25；循环二氧化碳压缩支路600包括循环二氧化碳压缩机29，循环二氧化碳压缩机29出口连接燃气发电支路500的燃烧器4入口；二氧化碳捕集支路700包括依次连接的捕集二氧化碳压缩机26、第二水冷器28、蓄冷器13和液态二氧化碳储罐18；蒸汽发电循环支路800包括依次连接的第四换热器21、蒸汽发电机31、第三水冷器34和水泵36，以及连接到所述蒸汽发电机31的同轴发电机32。
36.本发明的lng发电系统的工作原理如下，lng气化与压缩支路100中，第一换热器1一端分别与ng压缩机2和第二换热器11相连，另一端分别与液氮储罐12和lng储罐0相连，具体的，第一换热器1连接低温常压lng流股1-1、常温常压ng流股1-2、常温高压氮气流股1-3
和液氮流股1-4，来自lng储罐0的低温常压lng流股1-1在第一换热器1中，与来自第二换热器11的常温高压氮气流股1-3充分换热，低温常压lng流股1-1被加热成常温常压ng流股1-2，进入ng压缩机2，被压缩后形成高温高压的ng流股3后进入燃烧器4。
37.氧气压缩支路200中，空气分离设备5中的氧气流股6进入氧气压缩机7，被加压成高温高压的氧气流股8并进入燃烧器4。
38.氮气储能支路300中，空气分离设备5中的氮气流股9进入氮气压缩机10，被加压成高温高压氮气流股11-1并进入第二换热器11，第二换热器11连接第二换热器环境空气入口流股11-3、第二换热器环境空气出口流股11-4、高温高压氮气流股11-1和常温高压氮气流股1-3，高温高压氮气流股11-1和第二换热器环境空气入口流股11-3换热后，高温高压氮气流股11-1被冷却形成常温高压氮气流股1-3进入第一换热器1。常温高压氮气流股1-3被液化成液氮流股1-4，并进入液氮储罐12，完成氮气储能过程。这样可以充分利用lng的冷能和asu生产中提供的富余的高纯度氮气，进一步结合蓄冷器储存释能过程的冷量，可以实现lng富氧燃烧发电的连续性运行和液氮释能发电的间歇性运行，提升lng发电系统的电力调峰能力。
39.液氮释能支路400中，第二换热器11的第二换热器环境空气入口流股11-3被加热为第二换热器环境空气出口流股11-4进入蓄热器17，蓄热器17连接蓄热器环境入口冷流股17-2、蓄热器环境出口热流股17-3、第二换热器环境空气出口流股11-4和蓄热器出口冷流股17-1。第二换热器环境空气出口流股11-4与蓄热器17中填充的蓄热介质换热后，将连续运行的储能系统产生的热量储存在蓄热器17中，第二换热器环境空气出口流股11-4被冷却为蓄热器出口冷流股17-1排入环境，蓄热器环境入口冷流股17-2与蓄热器17中填充的蓄热介质换热后，被加热为蓄热器环境出口热流股17-3，进入第三换热器14与氮气流股13-2换热后，被冷却为第三换热器出口冷流股14-1排入环境。利用储能系统的蓄热器17储存连续运行的氮气储能系统产生的热量，实现间歇性运行的液氮释能发电前液氮的预热，相比利用空气进行预热，不仅合理利用了资源，同时提高了释能发电的发电量。
40.蓄冷器13连接液氮流股13-1、氮气流股13-2、常温高压二氧化碳流股13-3和液态二氧化碳流股13-4。第三换热器14连接氮气流股13-2、第三换热器出口热流股14-2、蓄热器环境出口热流股17-3和第三换热器出口冷流股14-1。通过液氮泵37的启停控制来自液氮储罐12的液氮流股13-1，使液氮流股13-1通过蓄冷器13，与蓄冷器13中的蓄冷介质充分进行热交换，将间歇性运行的液氮释能发电过程释放的冷能储存在蓄冷器13中，液氮流股13-1被加热成氮气流股13-2，常温高压二氧化碳流股13-3与蓄冷器13中的蓄冷介质充分进行热交换，被冷却为液态二氧化碳流股13-4，进入液态二氧化碳储罐18。利用储能系统的蓄冷器13储存间歇性运行的液氮释能发电过程释放的冷能，实现连续液化二氧化碳，完成碳捕集，进一步节约了能源。氮气流股13-2经第三换热器14预热后，进入氮气膨胀发电机15发电，通过氮气膨胀机15的启停来控制该发电过程间歇运行，即只在用电高峰期运行，提高了lng发电系统的电力调峰能力。随后常温常压流股16排入环境，液氮释能发电过程可以通过液氮泵37的启停与氮气膨胀机15的启停来控制，实现发电过程的间歇运行。具体地，lng燃烧发电过程是24小时连续性生产，因此，lng气化与压缩支路100，氧气压缩支路200，氮气储能支路300，燃气发电支路500，循环二氧化碳压缩支路600，二氧化碳捕集支路700，蒸汽发电循环支路800均是连续运行，只有液氮释能支路400是在电力需求高峰期运行，属于间歇性运
行。为了保证二氧化碳捕集支路700连续性运行，通过蓄冷器13储存释能过程的冷量，实现了连续液化二氧化碳以实现碳捕集，进一步节约了能源，并且利用第二换热器11和蓄热器17存储氮气储能支路300中氮气压缩后高温氮气的热量，并在液氮释能发电过程中用以预热氮气，进一步提高了液氮释能的发电量，也进一步提升了lng发电系统的调峰能力。
41.燃气发电支路500中，燃烧器4入口连接ng压缩机2、氧气压缩机7和循环二氧化碳压缩机29。燃烧器4出口连接燃气发电机20。高温高压氧气流股8、高温高压ng流股3和高温高压二氧化碳流股30进入燃烧器4，充分燃烧后形成高温高压烟气19。高温高压烟气19进入燃气发电机20膨胀发电。第四换热器21其中两端分别连接燃气发电机20和第一水冷器22，第四换热器21另外两端分别连接水泵36和蒸汽发电机31。第四换热器21连接常温高压水流股21-3、高温高压蒸汽流股21-4、中温低压烟气流股21-1和中低温低压烟气流股21-2。发电后的中温低压烟气流股21-1，进入第四换热器21，冷却后形成中低温低压烟气流股21-2，随后进入第一水冷器22，形成气液两相流流股23。气液两相流流股23进入气液分离器24中，被分离成两股，即水流股24-2和二氧化碳流股24-1。优选的，所述分离器24采用底部分离水流股24-2，上部分离二氧化碳流股24-1。二氧化碳流股24-1进入二氧化碳分流器25，被分离成循环二氧化碳流股25-1和捕集二氧化碳流股25-2。
42.循环二氧化碳压缩支路600中，来自二氧化碳分流器25的循环二氧化碳流股25-1进入循环二氧化碳压缩机29，被压缩后形成高温高压二氧化碳流股30，随后进入燃烧器4。
43.二氧化碳捕集支路700中，捕集二氧化碳流股25-2进入捕集二氧化碳压缩机26，被压缩后形成高温高压二氧化碳流股27，再进入第二水冷器28，冷却后形成常温高压二氧化碳流股13-3进入蓄冷器13。
44.蒸汽发电循环支路800中，来自水泵36的常温高压水流股21-3进入第四换热器21，被加热后形成高温高压蒸汽流股21-4，随后进入蒸汽发电机31并带动同轴发电机32发电。蒸汽发电机31出口的中低温低压蒸汽流股33进入第三水冷器34中，被冷却形成常温低压水流股35，进入水泵36加压成为常温高压水流股21-3，进入第四换热器21再次循环，完成循环蒸汽发电。
45.优选的，本发明的第一换热器1、第二换热器11、第三换热器14、第四换热器21、蓄冷器13和蓄热器17均可采用逆流式，也可以采用其他形式，在此不做具体限定。
46.下面给出一个具体应用实例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。
47.lng气化与压缩支路100包括lng储罐0存储的lng压力为0.1mpa，温度为-170℃，质量流量为1kg/s。环境空气压力为0.1mpa，温度为25℃。lng压缩机2的节间水冷器保证出口温度为40℃。此外，空气分离设备5出口的氧气和氮气的压力和温度均分别为0.1mpa和35℃。氧气、氮气、ng、循环二氧化碳和捕集二氧化碳的加压压力均为3.0mpa，质量流量分别为3.92kg/s、2.86kg/s、1kg/s、25.18kg/s和2.79kg/s。循环水的质量流量为6.54kg/s，水泵的加压压力为12mpa。燃气发电机20和蒸汽发电机31的出口压力分别为0.1mpa和0.2mpa。
48.假设压缩机等熵效率和机械效率分别为0.85和0.88，氮气膨胀机15的等熵效率和机械效率分别为0.88和0.98，发电机的效率为0.9。在该假设的基础上，氮气压缩总耗电量为1505.90kw，而在释能发电过程中，氮气膨胀发电量为2722.82kw。氮气储能过程24h连续运行，而液氮释能发电过程仅在电力高峰期运行，假设为8h，通过液氮泵37的启停与氮气膨胀机15的启停来控制该发电过程的运行。因此，液氮释能发电过程减少了766.92kw净电力
需求。
49.假设每日谷时、平时和峰时时长均为8h，而对应电价分别为0.30元/kwh、0.60元/kwh和1.03元/kwh。在该假设前提下，氮气储能过程耗电引起的每日额外支出18570.87元，氮气释能发电过程电力输出对应的每天效益为22389.40元，每日净效益为3818.53元。
50.本发明充分利用lng的冷能和asu生产中提供的富余的高纯度氮气，通过结合低温液氮储能系统和lng发电系统，通过低温液氮储能系统的蓄冷器储存释能过程的冷量，可以实现lng富氧燃烧发电的连续性运行和液氮释能发电的间接性运行，高效、合理地利用了lng冷能，最大化利用了asu设备，提升了lng发电系统的调峰能力，有效实现了节能减排和避免能源浪费。
51.上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的技术特点所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。
52.以上结合具体的实施方案对本公开内容进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本公开内容的保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本公开内容的精神和原理对本公开内容做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本公开内容的范围内。

技术特征：
1.一种集成液氮储能系统的lng发电系统，其特征在于：包括lng燃烧系统、发电系统和储能系统；其中，所述lng燃烧系统包括lng气化与压缩支路；所述储能系统包括氮气储能支路和液氮释能支路；所述发电系统包括燃气发电支路；所述lng气化与压缩支路出口连接所述燃气发电支路入口；所述lng气化与压缩支路包括依次连接的lng储罐、第一换热器以及ng压缩机；所述氮气储能支路出口与所述液氮释能支路入口连接，所述氮气储能支路包括依次连接的空气分离设备、氮气压缩机和第二换热器，所述第二换热器连接所述第一换热器，所述液氮释能支路包括依次连接的液氮储罐、液氮泵、蓄冷器、第三换热器、氮气膨胀机、以及与第三换热器连接的蓄热器。2.根据权利要求1所述的lng发电系统，其特征在于：所述lng燃烧系统还包括氧气压缩支路；所述发电系统还包括循环二氧化碳压缩支路、二氧化碳捕集支路以及蒸汽发电循环支路；所述氧气压缩支路、所述循环二氧化碳压缩支路出口分别连接所述燃气发电支路入口；所述燃气发电支路出口分别连接循环二氧化碳压缩支路和二氧化碳捕集支路入口；所述循环二氧化碳压缩支路与二氧化碳捕集支路并联。3.根据权利要求2所述的lng发电系统，其特征在于：所述氧气压缩支路包括依次连接的所述空气分离设备和氧气压缩机；所述燃气发电支路包括依次连接的燃烧器、燃气发电机、第四换热器、第一水冷器、气液分离器和二氧化碳分流器；所述循环二氧化碳压缩支路包括循环二氧化碳压缩机；所述二氧化碳捕集支路包括依次连接的捕集二氧化碳压缩机、第二水冷器、所述蓄冷器和液态二氧化碳储罐；所述蒸汽发电循环支路包括依次连接的所述第四换热器、蒸汽发电机、第三水冷器和水泵，以及连接到所述蒸汽发电机的同轴发电机。4.根据权利要求3所述的lng发电系统，其特征在于：所述ng压缩机出口连接所述燃烧器入口；所述氧气压缩机出口连接所述燃烧器入口；所述循环二氧化碳压缩机出口连接所述燃烧器入口。5.根据权利要求4所述的lng发电系统，其特征在于：来自所述lng储罐的流股为低温常压lng流股；来自所述空气分离设备中的氮气流股进入氮气压缩机，被加压成高温高压氮气流股，所述高温高压氮气流股经过所述第二换热器换热后成为常温高压氮气流股；所述第一换热器连接所述低温常压lng流股、常温常压ng流股、所述常温高压氮气流股和液氮流股，所述低温常压lng流股在第一换热器中，与所述常温高压氮气流股换热后，所述低温常压lng流股被加热成常温常压ng流股，进入所述ng压缩机，被压缩后形成高温高压的ng流股后进入所述燃烧器。
6.根据权利要求5所述的lng发电系统，其特征在于：所述第二换热器连接第二换热器环境空气入口流股、第二换热器环境空气出口流股、所述高温高压氮气流股和常温高压氮气流股，所述高温高压氮气流股进入所述第二换热器，高温高压氮气流股和第二换热器环境空气入口流股换热后，高温高压氮气流股被冷却形成所述常温高压氮气流股进入所述第一换热器，所述常温高压氮气流股被液化成所述液氮流股，进入所述液氮储罐；所述第二换热器环境空气入口流股被加热为所述第二换热器环境空气出口流股进入所述蓄热器。7.根据权利要求6所述的lng发电系统，其特征在于：所述蓄热器连接蓄热器环境入口冷流股、蓄热器环境出口热流股、所述第二换热器环境空气出口流股和蓄热器出口冷流股，所述第二换热器环境空气出口流股与所述蓄热器中的蓄热介质换热后，被冷却为所述蓄热器出口冷流股排入环境，所述蓄热器环境入口冷流股与所述蓄热器中的蓄热介质换热，被加热为所述蓄热器环境出口热流股，进入所述第三换热器。8.根据权利要求7所述的lng发电系统，其特征在于：来自所述液氮储罐的流股为液氮流股；所述蓄冷器连接所述液氮流股、氮气流股、常温高压二氧化碳流股和液态二氧化碳流股；所述第三换热器连接所述氮气流股、第三换热器出口热流股、所述蓄热器环境出口热流股和第三换热器出口冷流股；所述液氮流股通过所述蓄冷器，与蓄冷器中的蓄冷介质换热，被加热成所述氮气流股，所述常温高压二氧化碳流股通过所述蓄冷器，与蓄冷器中的蓄冷介质换热，被冷却为所述液态二氧化碳流股，进入所述液态二氧化碳储罐。9.根据权利要求8所述的lng发电系统，其特征在于：所述燃烧器出口连接所述燃气发电机；来自所述燃烧器的高温高压烟气进入所述燃气发电机膨胀发电，成为中温低压烟气流股；所述第四换热器连接常温高压水流股、高温高压蒸汽流股、所述中温低压烟气流股和中低温低压烟气流股；所述中温低压烟气流股进入所述第四换热器，冷却后形成所述中低温低压烟气流股，随后进入所述第一水冷器，形成气液两相流流股；所述气液两相流流股进入所述气液分离器，被分离为水流股和二氧化碳流股；所述二氧化碳流股进入所述二氧化碳分流器，被分离成循环二氧化碳流股和捕集二氧化碳流股。10.根据权利要求9所述的lng发电系统，其特征在于：所述循环二氧化碳流股进入所述循环二氧化碳压缩机，形成所述高温高压二氧化碳流股，进入所述燃烧器；所述捕集二氧化碳流股进入捕集二氧化碳压缩机，形成高温高压二氧化碳流股，再进入所述第二水冷器，冷却后形成所述常温高压二氧化碳流股进入所述蓄冷器。

技术总结
本发明提供一种集成液氮储能系统的LNG发电系统，包括LNG燃烧系统、发电系统和储能系统；所述LNG燃烧系统包括LNG气化与压缩支路；所述储能系统包括氮气储能支路和液氮释能支路；所述发电系统包括燃气发电支路；所述LNG气化与压缩支路出口连接所述燃气发电支路入口；所述LNG气化与压缩支路包括依次连接的LNG储罐、第一换热器以及NG压缩机；所述氮气储能支路出口与所述液氮释能支路入口连接，所述氮气储能支路包括依次连接的空气分离设备、氮气压缩机和第二换热器，所述第二换热器连接所述第一换热器，所述液氮释能支路包括依次连接的液氮储罐、液氮泵、蓄冷器、第三换热器、氮气膨胀机、以及与第三换热器连接的蓄热器。以及与第三换热器连接的蓄热器。以及与第三换热器连接的蓄热器。


技术研发人员：童莉葛 孔福林 尹少武 王立 刘传平 张培昆
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/5/31