随着我国天然气产业快速发展,LNG年进口量不断增加,在LNG气化过程中,将释放出大量的冷能,因此,将LNG气化过程释放的冷能进行合理利用是能够带来良好的经济效益。然而,现有的LNG冷能利用工艺仍存在以下问题:LNG气化规模大小与LNG冷能利用温位区间匹配较差,且LNG气化负荷大小是根据下游用气管网的需求而定的,存在LNG气化物流负荷波动大,工艺运行稳定性较差的问题;由于LNG温度过低,LNG冷能利用工艺中存在换热器两端温差大导致LNG冷(火用)耗散问题;LNG冷能用于发电循环的高温热源主要为太阳能,仍存在受季节气候等变化导致太阳能资源不能持续稳定制热的现象。因此,结合中国LNG核心用户为LNG卫星站的国情,根据常用LNG卫星站气化规模大小、温位区间利用、气候特征以及太阳能辐射强度与天然气需求的季节性等重要因素,本文进行了 LNG卫星站冷电联产工艺研究。本文主要创新点如下:1)考虑到太阳能资源受地域、季节变化等条件限制,不能持续稳定制热,提出采用BOG辅助制热的有机朗肯发电循环,增加太阳能-BOG制热模块。采取直接燃烧BOG制取备用热源的方式,不仅弥补太阳能不稳定的缺点,而且进一步提高工艺的整体净发电量;2)考虑到LNG换热器两端温差大导致LNG冷(火用)耗散问题,采取利用中间介质循环模块进行逐层换热,减小换热温差,从而更加有效利用宝贵的超低温LNG冷(火用)。另一方面,针对LNG气化负荷取决于下游用气管网需求导致LNG气化物流负荷波动大等问题,通过中间介质循环模块,可以大幅度提高LNG气化物流与LNG冷能利用集成工艺物流的的匹配性,从而保证工艺的整体稳定性。3)基于LNG冷能温位区间利用原则,结合工艺气化规模大小,提出改进的发电-冷库-冷水集成工艺,新工艺主要由LNG气化模块、发电换热中间介质循环模块、有机朗肯发电循环模块、供冷中间介质循环模块、低温冷库循环模块、空调供冷循环模块以及太阳能-BOG制热模块七个部分组成。根据站场气候特征、太阳能辐射强度、天然气需求的季节性等因素,进行LNG冷能利用工艺优化分析,该结果以期为冷能利用提供科学依据,从而能够更好指导LNG卫星站冷电联产工艺研究。结合山东淄博LNG卫星站实际运行工况,通过HYSYS仿真软件进行可行的LNG冷能利用工艺模拟,以总效益最大为目标,优化LNG冷能利用工艺,确定了一种既高效又切实可行的LNG冷能利用集成工艺,即改进的发电-冷库-冷水集成工艺,主要结论为以下几点:1)工艺年度节电效益主要取决于有机朗肯发电循环,该模块的节电效益所占总体节电效益的百分比高达75%。另一方面,工艺年度节电效益在发电、低温冷库以及空调供冷这三部分的比例与所对应的各循环所利用的LNG温位区间的冷(火用)价值相匹配。即温度越低,其蕴含的冷(火用)价值就越高,该结果也验证本文提出的LNG冷能利用集成工艺的科学性。2)根据相关参数设置,分别得到采用BOG辅助制热的有机朗肯发电循环节电量以及为弥补太阳能季节缺陷的全年电加热器耗能量,两者结果对比发现采用BOG辅助制热方式能够大幅度提高工艺发电效益。3)根据空调供冷量以及空调制冷系数,得到LNG冷能用于空调供冷循环的年度节电量。结果表明虽然LNG冷能用于空调供冷循环的运行季节只有夏季短短的100天,但其折合节电量仍非常可观,表明将高温位区间的LNG冷能用于空调供冷循环具有较高可行性。4)工艺年度总净发电量超过30×104kW·h,折算成当地工业用电价格,可以带来超过25万元的年度节电效益。该工艺回收利用节能环保的太阳能资源以及BOG,不仅节约以煤炭进行发电的燃料费用,而且还减少因煤炭燃烧造成的粉尘或者硫化物以及BOG直接放空造成的环境污染与能源浪费问题。