護的成本。
[0040]結合圖1和圖2分別所示的本發明的液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸系統結構圖和本發明復合能源傳輸子系統的結構圖；其中，復合能源產生子系統包括頁巖氣發電設備1、交直流變流站4、頁巖氣液化設備2和氮氣液化設備3。復合能源傳輸子系統包括液氮傳輸管道5、液化頁巖氣傳輸管道6和超導直流電纜7。復合能源接收子系統包括:直流-交流變流站8、變電站9、液化頁巖氣接收站10和液氮接收站11。
[0041]具體地，頁巖氣發電設備I利用氣態頁巖氣產生電能，并將其產生的部分電能為頁巖氣液化設備2和氮氣液化設備3供電，其余部分電能經交流-直流變流站4轉化為直流電后，通過超導直流電纜7輸送至直流-交流變流站8 ;頁巖氣液化設備2產生的液化頁巖氣通入液化頁巖氣傳輸管道6中，氮氣液化設備3產生的液氮通入液氮傳輸管道5中。
[0042]在復合能源傳輸子系統中，液化頁巖氣傳輸管道6和超導直流電纜7均設置在液氮傳輸管道5內。液化頁巖氣傳輸管道6和超導直流電纜7由于浸泡在液氮傳輸管道5內的液氮而致冷，消除了液化頁巖氣在液化頁巖氣傳輸管道6中的氣化現象，并為超導直流電纜7提供其低溫的工作環境。
[0043]在復合能源接收子系統中，直流-交流變流站8用于將超導直流電纜7中的直流電轉換為交流電。變電站9用于接收所述直流-交流變流站8輸出的交流電并提供給用戶使用。液化頁巖氣接收站10用于接收所述液化頁巖氣傳輸管道6中的液化頁巖氣并提供給用戶使用。液氮接收站11用于接收所述液氮傳輸管道5中的液氮并提供給用戶使用。
[0044]結合圖3所示的本發明復合能源傳輸子系統的優選結構圖；其中，液化頁巖氣傳輸管道6和超導直流電纜7均設置在液氮傳輸管道5內，超導直流電纜7同軸設置在液化頁巖氣傳輸管道6的外部。在直徑相同的液氮傳輸管道5中，同軸安裝方式下的超導直流電纜7，其一方面增加了電纜本體的臨界工作電流，另一方面還提高了電纜與液氮之間的接觸表面積和致冷功率，因而具有更高的輸電容量，適應于大容量電能傳輸應用。
[0045]本發明采用的超導直流電纜7由BSCCO高溫超導導線或ReBCO高溫超導導線繞制
ntjD
[0046]結合圖4所示的本發明補液泄壓控制系統的結構圖；其中，液氮傳輸管道5上設置若干節點通道12，每個節點通道12對應連接一個補液泄壓控制系統，補液泄壓控制系統包括液氮補給站15、氮氣回收站17、補液泄壓控制裝置。
[0047]其中，液氮補給站15通過液氮補給管道與節點通道12連接，液氮補給管道上設置有液氮閥門16 ;氮氣回收站17通過氮氣回收管道與節點管道12連接，氮氣回收管道上設置有氮氣閥門18。
[0048]具體地，補液泄壓裝置包括控制電路、液位傳感器13和壓力傳感器14。控制電路根據液位傳感器13檢測出液氮傳輸管道5內液氮的液位，當液位低于液位閾值時，即液氮傳輸管道5中的液氮不足時，則開啟液氮閥門16，使液氮補給站15的液氮進入液氮傳輸管道5，直到液氮傳輸管道5中的液位不低于該液位閾值，控制電路則關閉液氮閥門16，從而保證液氮傳輸管道中的液化頁巖氣管道和超導直流電纜的環境溫度維持在一個安全范圍內。
[0049]控制電路根據壓力傳感器14檢測出液氮傳輸管道5內氮氣的壓力，當壓力高于設定閾值時，即氮氣的氣化現象變強時，則開啟氮氣閥門18，使液氮傳輸管道5中的氮氣進入氮氣回收站17，直到液氮傳輸管道5中的壓力不高于壓力閾值，控制電路則關閉氮氣閥門18，從而保證液氮傳輸管道中的氣壓維持在一個安全范圍內。
[0050]上面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了詳細說明，但本發明并不限制于上述實施方式，在不脫離本申請的權利要求的精神和范圍情況下，本領域的技術人員可以做出各種修改或改型。
【主權項】
1.一種液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸系統，其特征在于，包括復合能源產生子系統、復合能源傳輸子系統和復合能源接收子系統，其中，所述復合能源產生子系統在通入氣態頁巖氣后，利用其中一部分氣態頁巖氣而產生電能且將其余部分的氣態頁巖氣轉換為液化頁巖氣，并且將通入所述復合能源產生子系統的空氣中氮氣轉化為液氮；所述復合能源傳輸子系統將所述復合能源產生子系統產生的液化頁巖氣、液氮和電能輸送至所述復合能源接收子系統； 并且，經所述復合能源傳輸子系統傳輸的液氮，用于致冷所述復合能源傳輸子系統中的液化頁巖氣傳輸管道(6)和超導直流電纜(7)，其中，所述液化頁巖氣傳輸管道￠)，用于傳輸液化頁巖氣；所述超導直流電纜(7)，用于傳輸所述復合能源產生子系統產生的電能。2.如權利要求1所述的液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸系統，其特征在于，所述復合能源產生子系統包括頁巖氣發電設備(I)、交流-直流變流站(4)、頁巖氣液化設備(2)和氮氣液化設備(3);其中， 所述頁巖氣發電設備(I)利用氣態頁巖氣產生電能，并將其產生的部分電能為所述頁巖氣液化設備(2)和所述氮氣液化設備(3)供電，其余部分電能經所述交流-直流變流站(4)轉化為直流電后，通過所述超導直流電纜(7)輸送至所述復合能源接收子系統； 所述頁巖氣液化設備(2)產生的液化頁巖氣通入所述液化頁巖氣傳輸管道￠)中，所述氮氣液化設備(3)產生的液氮通入液氮傳輸管道(5)中，并且所述液化頁巖氣傳輸管道(6)和所述超導直流電纜(7)均設置在所述液氮傳輸管道(5)內。3.如權利要求2所述的液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸系統，其特征在于，所述超導直流電纜(7)與所述液化頁巖氣傳輸管道(6)同軸設置，并且所述超導直流電纜(7)位于所述液化頁巖氣傳輸管道￠)的外部。4.如權利要求2或3之一所述的液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸系統，其特征在于，所述液氮傳輸管道(5)上設置若干節點通道(12)，每個所述節點通道(12)對應連接一個補液泄壓控制系統，所述補液泄壓控制系統包括液氮補給站(15)、氮氣回收站(17)、補液泄壓控制裝置；其中， 所述液氮補給站(15)通過液氮補給管道與所述節點通道(12)連接，所述液氮補給管道上設置有液氮閥門(16); 所述氮氣回收站(17)通過氮氣回收管道與所述節點管道(12)連接，所述氮氣回收管道上設置有氮氣閥門(18)。5.如權利要求4所述的液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸系統，其特征在于，所述補液泄壓裝置包括控制電路、液位傳感器(13)和壓力傳感器(14);其中， 所述控制電路根據所述液位傳感器(13)檢測出所述液氮傳輸管道(5)內液氮的液位，當液位低于液位閾值時，開啟所述液氮閥門(16)，使所述液氮補給站(15)的液氮進入所述液氮傳輸管道(5)，直至液位不低于所述液位閾值； 所述控制電路根據所述壓力傳感器(14)檢測出所述液氮傳輸管道(5)內氮氣的壓力，當壓力高于壓力閾值時，開啟所述氮氣閥門(18)，使所述液氮傳輸管道(5)中的氮氣進入所述氮氣回收站(17)，直至壓力不高于所述壓力閾值。6.如權利要求1?3之一所述的液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸系統，其特征在于，所述超導直流電纜(7)由BSCCO高溫超導導線或ReBCO高溫超導導線繞制ntjD7.如權利要求1所述的液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸系統，其特征在于，所述復合能源接收子系統包括: 直流-交流變流站(8)，用于將所述超導直流電纜(7)中的直流電轉換為交流電；變電站(9)，用于接收所述直流-交流變流站(8)輸出的交流電并提供給用戶使用；液化頁巖氣接收站(10)，用于接收所述液化頁巖氣傳輸管道￠)中的液化頁巖氣并提供給用戶使用； 液氮接收站(11)，用于接收所述復合能源傳輸子系統傳輸的液氮并提供給用戶使用。
【專利摘要】本發明公開了一種液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸系統，其包括復合能源產生子系統、復合能源傳輸子系統和復合能源接收子系統，其中復合能源傳輸子系統將復合能源產生子系統產生的液化頁巖氣、液氮和電能輸送至復合能源接收子系統；并且，經復合能源傳輸子系統傳輸的液氮，用于致冷復合能源傳輸子系統中的液化頁巖氣傳輸管道和超導直流電纜，液化頁巖氣傳輸管道用于傳輸液化頁巖氣；超導直流電纜用于傳輸所述復合能源產生子系統產生的電能。本發明具有比單一液化頁巖氣傳輸和超導直流電纜輸電更高的能源傳輸容量和效率，而且本發明不僅無需增加額外的供電設備，還節省了建設高壓架空輸電線路的費用。
【IPC分類】F16L9/19, F16L11/22, H02J1/00
【公開號】CN105179823
【申請號】
【發明人】陳孝元
【申請人】四川師范大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月29日...