摘要
为了方便天然气（NG）运输，通常会将开采出的天然气液化成液化天然气（LNG）。而液化天然气（LNG）在使用时会进行再汽化释放冷能，如果直接排放不仅会造成环境冷污染，同时也会导致能源的浪费。针对现阶段LNG冷能利用系统输出方式单一，冷能利用率低，本文从多级利用LNG冷能的思路出发，提出了串联耦合的多联产系统来改善这一问题。经过研究，串联耦合多联产系统会出现不同冷能利用方式温度区间重叠的问题，进一步提出混联耦合的多联产系统。除了对多联产系统的耦合方式进行探究，本文还对多联产系统的操作特性进行研究。以最优的混联耦合系统为基础，比较了四种不同储罐配置的系统结构，并以总年化成本为目标函数，确定最佳的运行策略。 为了提高LNG冷能的利用率，提出了采用多级串联的方式增大系统对LNG冷能利用的温度区间。从热力学的角度对不同温度段的利用方式进行排列组合提出了三种串联耦合的多联产系统。通过对多联产系统的参数分析发现，一级冷凝温度、二级冷凝温度、发电单元蒸发温度、循环工质组成、制冷单元蒸发温度、制冷单元冷凝温度对系统热力学性能和经济性都有着重要的影响。对比系统的?效率和净现值发现，发电-制冷-海水淡化系统的性能最优，最符合“高能高用，低能低用”的准则。 为了进一步提升系统的?效率，在串联耦合的多联产系统的基础上提出了混联耦合的多联产系统，解决了串联耦合的多联产系统中存在的不同利用方式温度区间重叠的问题。在热力学第一定律、热力学第二定律的基础上进行分析对比，并对四个系统进行经济性分析。在参数分析的基础上进行多目标优化，结果发现混联耦合系统较串联耦合系统有着明显的优势。在四种混联耦合的多联产系统中，系统C为最优系统。其?效率最高可以达到42.27%，净现值为587M$。 基于第三章最优的混联耦合系统，研究了四种不同的储罐耦合方案（不增加储罐的多联产系统、储水罐+多联产系统、储冷罐+多联产系统、储水罐+储冷罐+多联产系统）在用户需求下的运行策略，体现了储罐在系统运行中的重要性。以总年化成本为目标函数，通过遗传算法进行优化。结果发现在多联产系统+储冷罐+储水罐的配置下会取得最低的总年化成本，为2.77M$，与不加储罐的多联产系统、储水罐+多联产系统、储冷罐+多联产系统相比，该系统的总年化成本要降低26.90%、26.23%、1.08%，大大减小了系统的运行成本。
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