[发明专利]耦合LNG冷能与可再生能源的储能系统及其使用方法

说明书

本发明涉及一种耦合LNG冷能与可再生能源的储能系统及其使用方法，其中，储能系统包括冷能制备系统，用于产生冷能，以提供给氮气制备系统和液氨制备系统；氮气制备系统，用于制备氮气；氢气制备系统，用于制备氢气并与氮气制备系统制备的氮气进入液氨制备系统混合并反应；液氨制备系统，用于产生液氨产品。本发明能够实现绿电、液氧、液氮、高纯绿氢及绿氨的多联产及LNG接收站零碳化。

技术领域

本发明涉及可再生能源储能及LNG冷能技术领域，具体是关于一种耦合LNG冷能与可再生能源的储能系统及其使用方法。

背景技术

为进一步减少LNG接收站全周期二氧化碳碳排，接收站用电将逐步用可再生能源电力替代，为匹配可再生能源电力波动特性，需进行大规模长周期储能。高温固体氧化物电解池技术相比于碱性电解池及质子交换膜电解池具备更高的能源利用效率，且能耗较低，不仅可以充当电力、燃气和热力网络之间的纽带，其高温产物可直接与现代化工协同生产高附加值化学品。

LNG发电作为一种重要的电网调峰手段，需要气化后再利用燃气轮机发电，然而传统的储能系统在有大量碳排放的同时LNG冷能也未能得到充分利用。同时，氨作为世界上生产及应用最广泛的化学品之一，现阶段合成氨工艺伴随巨大碳排放，在碳减排大环境下，基于化石燃料的传统合成氨工业将很难持续。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种耦合LNG冷能与可再生能源的储能系统及其使用方法，能够实现绿电、液氧、液氮、高纯绿氢及绿氨的多联产及LNG接收站零碳化。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明所述的耦合LNG冷能与可再生能源的储能系统，包括：冷能制备系统，用于产生冷能，以提供给氮气制备系统和液氨制备系统；氮气制备系统，用于制备氮气；氢气制备系统，用于制备氢气并与氮气制备系统制备的氮气进入液氨制备系统混合并反应；液氨制备系统，用于基于氮气和氢气产生液氨产品。

所述的储能系统，优选地，所述冷能制备系统包括：依次连接的电力处理系统、LNG储罐、LNG泵以及梯级冷箱；所述电力处理系统用于将一部分可再生能源电力转换成稳定交流电，所述稳定交流电用于为LNG储罐供电，将另一部可再生能源电力转换成直流电，所述直流电用于为氢气制备系统中的高温固体氧化物电解池供电；所述LNG储罐用于储存LNG；所述LNG泵用于对LNG储罐中的LNG进行增压，增压后的LNG进入梯级冷箱内；所述梯级冷箱用于将LNG转换为天然气并产生冷能，第一部分所述冷能用于提供给氮气制备系统中的空气分离装置，第二部分所述冷能用于提供给液氨制备系统中的氨气提纯液化装置，第三部分所述冷能用于在可再生能源电力不足的情况下，驱动透平膨胀机带动发电机发电并补充电力给电力处理系统。

所述的储能系统，优选地，所述氮气制备系统包括：依次连接的空气分离装置和液氮气化器；所述空气分离装置用于接收冷能和空气，并将空气在冷能的作用下分离成液氮和液氧产品，一部分液氮通入液氮气化器中，另一部分液氮通过液氮储罐储存起来；所述液氮气化器用于将通入其中的液氮转换为氮气，所述氮气用于通入液氨制备系统中的换热系统中。