天然气作为一种清洁、高效的能源,其应用领域越来越广泛,在我国国民经济中发挥越来越重要的作用。天然气液化后,体积骤缩为原来的1/600,将所耗的能量转化为储存在液化天然气中的冷能；液化天然气气化过程中的冷能回收利用则是将储存的冷能转化为其他形式的能量。本文以热力学理论为基础,以降低流程功耗、提高流程经济收益为目的,对液化天然气冷能储存与回收耦合流程的模拟与优化进行了详细的研究。天然气液化冷能储存与液化天然气气化冷能回收的耦合利用可实现夜间天然气液化、白天天然气气化间歇运行,因而对于电网平稳运行、城市经济效益和节能减排具有重要意义,但至今关于天然气液化冷能储存和液化天然气气化冷能回收耦合过程蓄能的研究尚未见报道。本文采用化工流程模拟软件Aspen Plus对液化天然气冷能储存与回收耦合流程进行了模拟,得到了耦合流程各节点的计算数据,包括各节点的压力、温度、焓、熵、气相分率和流量等状态参数,以及耗电和发电设备的耗电量和发电量,还有各热流的热负荷。模拟结果表明,耦合流程符合热力学理论和要求,真实反映了耦合流程的运行效果。在流程模拟的基础上,以泵和透平的压缩比、天然气和制冷剂在泵和压缩机中的状态、节流阀的压降为约束条件,以混合制冷剂制冷循环压缩机的压缩比、开口天然气液化循环节流阀的进口温度、混合制冷剂的流量、朗肯循环的冷凝温度,以及开口液化天然气循环透平和朗肯循环透平的进出口压力为操作调节变量,进行了各操作变量的灵敏度分析,建立了以年经济收益最大为目标函数的液化天然气冷能储存与回收耦合流程的优化模型。以Aspen Plus软件为平台,编写FORTRAN程序对耦合流程的优化模型进行了求解,最终获得了理想的优化结果。本文所研究的液化天然气冷能储存与回收耦合流程,具有重大的社会效益和经济效益,对社会生产具有一定的理论指导作用和实用价值。