一种模块化可移动的冷能发电车的制作方法

本发明涉及一种适用于小型lng接收站的模块化可移动的冷能发电车。

背景技术：

目前lng冷能发电技术相对成熟，如果lng气化产生的冷能全部转化为电能，则每吨lng将产生大约240kwh的能量，2017年我国lng全年进口量3593万吨，如果冷能全部利用发电，为86.2亿kwh。可见其蕴含的电量如此之大，如果将其充分利用，将会节省很多资源。

现有的lng冷能发电技术往往关注大型lng冷能发电的工艺和流程，如：专利《一种大型lng接收站利用液化天然气冷能发电的系统及方法》，关注了发电过程中换热通道。专利《一种lng冷能发电与海水淡化系统及其综合利用方法》，关注了冷能发电与海水淡化的工艺流程。专利《一种液化天然气冷能发电的动力循环系统》通过余热锅炉的设置，将液态工质加热成高温高压的气体，从而通过透平带动电机发电。这些发明专利往往针对于大型的，常年有连续冷能负荷的lng接收站，关注重点也是工艺流程的设计和优化。这些专利对大型的冷能发电具有很好的指导意义。

但是，相比大型lng接收站，小型的卫星式的lng接收站，用户较少，冷能负荷随着下游天然气负荷的波动，具有冷能相对比较少、冷量随着时间波动频繁的特点，国内外专家学者对这部分冷能利用关注程度不深，小型lng气化站冷能没有充分重视利用和发展。然而，小型lng气化站冷能发电也有它自有的优势，例如管网输送距离短，不用大量投资和维护地下管线，而且气化压力低，对这部分冷能进行利用也有比较高的经济价值。

但如果采用大型lng冷能发电的建设模式来利用小型lng气化站冷能发电，则不仅项目投资大，而且难以保证发电系统常年长时间稳定运行，系统经济效益难以保证。

为有效利用lng冷能，在lng接收站规划、建设中就需要考虑下游产业链匹配的为题，但对于小型气化站，由于地理位置、规模等限制很难做到与下游匹配同步等问题。与提供冷负荷相比，冷能发电是下游产业链较短的方式，而且电的用途非常广，便于就地消纳，并网之后还能够缓解电网的负担。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适用于小型lng接收站的模块化可移动的冷能发电车，主要解决小型lng接收站冷能利用问题。

本发明的一种模块化可移动的冷能发电车，其特征在于，主要包括：设于所述冷能发电车主体内部的透平膨胀机，所述透平膨胀机的天然气入口通过管道与高压天然气接入口相连；所述透平膨胀机与发电机相连；所述发电机的电力通过电力并网接口输出；所述透平膨胀机的天然气出口通过管道与换热器相连；所述换热器的天然气出口通过管道与中压天然气接入口相连；所述换热器的换热介质入口与热泵相连；所述热泵所需的电力来自所述发电机输出的电力。

进一步地，本发明的一种模块化可移动的冷能发电车，其内还配备有光伏发电装置9和储能设备10，二者通过电线与所述发电机3相连，并与所述的电力并网接口8为并联状态；所述光伏发电装置9和发电机3产生的电力一部分送入储能设备10贮存起来，在所述的冷能发电车离网时可以作为备用电源，保障冷能发电车的安全可靠运行。

进一步地，本发明的一种模块化可移动的冷能发电车，所述的透平膨胀机可以是2台以上的透平膨胀机多级串联使用，优选的串联级数为2～5级。

本发明的一种模块化可移动的冷能发电车，采用共享经济模式，以模块化、小型化的设计理念，采用模块化设计方法，将冷能发电系统安装在运输车上，集光储、lng冷能发电装置于一体；在并网工况下，可以就地消纳可再生能源，离网时，可以作为微网的主电源，保障电力的安全可靠运行。

本发明的冷能发电车，主要用于小型lng接收站冷能负荷波动频繁的场合，根据每个lng卫星站的冷负荷大小，可灵活安排若干辆冷能发电车进行冷能发电，快捷方便，充分利用冷能，解决小型lng接收站冷能相对比较少、波动频繁、冷能发电投资大等问题，满足冷能发电的需求；用户可以选择设备租赁或分批采购等多种模式，避免了项目建设一次性投入巨大资金的弊端，风险大幅降低。

本发明对于大型lng接收站冷能发电同样适用。

附图说明

图1为本发明的冷能发电车示意图；

图2为具有多级膨胀机的冷能发电车示意图；

图中编号为：1-发电车主体，2-透平膨胀机，3-发电机，4-换热器，5-热泵，6-高压天然气接入口，7-中压天然气接入口，8-电力并网接口，9-光伏发电装置，10-储能设备。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果作进一步说明，本实施例的内容不能作为限制本发明技术所要保护的范围。

参照附图1和2所示。

一种模块化可移动的冷能发电车，其特征在于，主要包括：设于所述冷能发电车主体1内部的透平膨胀机2，所述透平膨胀机2的天然气入口通过管道与高压天然气接入口6相连；所述透平膨胀机2与发电机3相连；所述发电机3的电力通过电力并网接口8输出；所述透平膨胀机2的天然气出口通过管道与换热器4相连；所述换热器4的天然气出口通过管道与中压天然气接入口7相连；所述换热器4的换热介质入口与热泵5相连；所述热泵5所需的电力来自所述发电机3输出的电力。

其运行流程为：所述透平膨胀机2通过高压天然气接入口6接收高压天然气管网输送来的高压天然气，高压天然气在透平膨胀机2内膨胀，带动所述发电机3发电将机械能转化为电能，产生的电力通过电力并网接口8输出；膨胀后的天然气温度较低，需经换热器4加热升温，升温后的天然气经中压天然气接入口7送入中压天然气管网；而所述换热器4的加热介质为空气，当外界气温较高时，其加热介质直接为外界空气，当外界气温较低时，其加热介质为经过所述热泵5加热过的空气；所述热泵5所需的电力来自所述发电机3输出的电力。

进一步地，本发明的一种模块化可移动的冷能发电车，其内还配备有光伏发电装置9和储能设备10，二者通过电线与所述发电机3相连，并与所述的电力并网接口8为并联状态；所述光伏发电装置9和发电机3产生的电力一部分送入储能设备10贮存起来，在所述的冷能发电车离网时可以作为备用电源，保障冷能发电车的安全可靠运行。

进一步地，本发明的一种模块化可移动的冷能发电车，所述的透平膨胀机2可以是2台以上的透平膨胀机多级串联使用，串联级数为2～5级时效果最好。

文献《液化天然气冷能利用技术研究及其过程分析》指出：多级直接膨胀发电工艺发电最大发电量为136kwh/t。

假设有冷能车采用多级膨胀发电方式，每天进入冷能车的lng为20吨，电价为0.8元/kwh；测算表明：每年气化量7300tlng，冷能发电车每年可发电量992800kwh，售电效益79.4万元。

技术特征：

技术总结
本发明的一种模块化可移动的冷能发电车，主要包括：设于冷能发电车主体内部的透平膨胀机，透平膨胀机的天然气入口通过管道与高压天然气接入口相连；透平膨胀机与发电机相连；发电机的电力通过电力并网接口输出；透平膨胀机的天然气出口通过管道与换热器相连；换热器的天然气出口通过管道与中压天然气接入口相连；换热器的换热介质入口与热泵相连；热泵所需的电力来自发电机输出的电力。本发明的冷能发电车，主要用于小型LNG接收站冷能负荷波动频繁的场合，使用可灵活快捷方便，充分利用冷能，解决小型LNG接收站冷能相对比较少、波动频繁、冷能发电投资大等问题。

技术研发人员：郭甲生;冯毅;刘伟;唐继旭;唐喜庆;黄鸣;马伟
受保护的技术使用者：上海航天智慧能源技术有限公司
技术研发日：2019.06.06
技术公布日：2019.09.13