液氣蓄能與LNG 冷回收一體化初步研究

聶江穩

（山西興新安全生產技術服務有限公司，山西 太原 030000）

引言

可再生能源在全球能源消費中的份額為19%，到2050 年有可能達到100%。由于可再生能源的間歇性，需要儲能來平滑間歇性并轉移峰值負荷。在大規模儲能技術中，液-氣儲能（LAES）因其儲能密度大、無地理限制、響應速度快等優點而備受關注。一些研究表明[1]，將LAES 與外部冷/熱源集成可顯著提高LAES 效率。據研究[2]，LAES 中存在大量過量的壓縮熱。另一方面，LNG 釋放大量冷能，這是一種能源浪費。本文通過布雷頓循環發電整合LAES 中的過剩壓縮熱與LNG 中的浪費冷能（LAES-LNG）。整合后具有較高的往返效率，提高了LAES 在大型儲能技術中的競爭力。

1 LAES 與LNG 的集成

圖1 顯示了LAES-LNG 系統的示意圖，該系統包括基準LAES、布雷頓循環和LNG 循環。基準LAES由一個充氣循環和一個排氣循環組成。

圖1 LAES-LNG 系統示意圖

在非高峰時間，充氣循環產生液體空氣[3]：非高峰電力用于將環境空氣（狀態2）壓縮至高壓（狀態8），同時空氣壓縮過程中產生的熱量儲存在熱油儲罐中；然后，通過在空氣排放循環中從液體空氣中回收的冷能將高壓空氣冷卻至低溫（狀態10）；最后，低溫空氣在低溫渦輪機中膨脹，部分空氣液化，儲存在液體空氣罐中。LNG 循環在任何時間（峰值或非峰值）工作，LNG 的冷能被回收并儲存在加壓丙烷儲罐。在高峰時間，空氣排放循環工作以發電：液態空氣（狀態24）被泵送至高壓，然后逐漸向丙烷和甲醇釋放冷能。

在高峰時間，布雷頓循環用于輔助發電的空氣排放循環[4]：從LNG 中回收的多余熱油和冷能分別作為布雷頓循環的熱源和冷源，氮氣作為布雷頓循環的工作介質。……