本发明涉及液化天然气汽车，具体涉及一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统。
背景技术：
1、现有的发电技术因诸多限制，如噪声问题、寿命短和维护不便等，促使全世界的研究者积极寻找创新的能源发电解决方案。虽然新能源技术如太阳能发电绿色且环保，但由于其低下的发电效率及对天气的高度依赖，其应用受到限制。
2、此背景下，温差发电技术因为其长寿命、无噪声和简单的结构等优点，成为研究者极为关注的领域。从工业反应炉到汽车余热，温差发电技术的应用范围正在不断拓展。而冷能指液化天然气在气化过程中释放的冷量，主要用于液化天然气运输车中。此类车辆在运输过程中，由于液化天然气的低温性质会产生大量冷能。温差发电技术将部分冷能转为电能供汽车运行，以提高能源利用。目前，在现有文献对基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统研究中仍存在一些缺陷，如现有技术申请号为cn202080078074.0的中国专利公开了冷能回收系统、具备冷能回收系统的船舶以及冷能回收方法，该专利提供一种冷能回收系统，该冷能回收系统能够抑制因热介质的凝固而导致的热交换器阻塞，并且能够提高在使用小型的热交换器时的冷能回收系统的可靠性。此外，在现有技术申请号为cn202111340405.6的中国专利公开了一种采用温差发电技术的热管堆地面试验装置，该专利通过加热棒模拟反应堆核变释热，由高温热管将热量从加热棒传导至温差发电器进行热电转换，能够开展模拟反应堆启动、升功率、降功率等多个工况下的热电转换试验。但在液化天然气汽车的长途运输中，温差发电器可能存在隐患，包括：热电偶或热电模块损坏、热电偶连接问题、环境条件变化和电路或控制系统故障等；严重影响液化天然气冷能转化为电能的效率。
3、为了解决以上的问题，本发明提出一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统。
技术实现思路
1、本发明涉及一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统。首先，从历史数据和汽车装置中获取第一数据集、第二数据集、第三数据集和理论发电效率。其次，通过上述获取数据测算得到液化天然气的冷量压力冷能和温差发电器的实际发电值，提出了基于温度和压力的液化天然气冷能表达式，综合分析了温度和压力对液化天然气冷能回收的影响，量化温度和压力对冷能回收的作用。最后，本发明提出一种关于温差发电器的损耗函数，根据液化天然气冷能和理论效率计算温差发电器理论发电值，通过比较理论发电值和实际发电值，准确评估温差发电器的损耗情况，确保系统长期稳定运行并优化能源利用效率。
2、为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统，包括：数据获取单元、冷量测算单元、压力测算单元、冷能获取单元、理论发电值测算单元和温差发电器异常识别单元；
4、所述数据获取单元包括获取第一数据集、第二数据集、第三数据集和理论发电效率；
5、所述第一数据集包括第一温度、第二温度、液化天然气的流量和流速；
6、所述第二数据集包括第一压力和第二压力、液化天然气的流量和流速；
7、所述第三数据集包括温差发电器输出功率、温差发电器冷端放出的冷能、发电时间、塞贝克系数、温差发电器电阻、温差发电器材料热传导系数、温差发电器电流和温差发电器的两端实际温度；
8、所述理论发电效率通过历史数据获取的输入功率和输出功率测算获得；
9、所述冷量测算单元，根据所述第一数据集测算得到冷量
10、所述压力测算单元，根据所述第二数据集测算得到压力
11、所述冷能获取单元，通过所述冷量和所述压力测算得到液化天然气冷能
12、所述理论发电值测算单元，通过所述液化天然气冷能和所述理论发电效率测算得到理论发电值；
13、温差发电器异常识别单元，依据所述第三数据集获得实际发电值，通过所述理论发电值和所述实际发电值的计算得到温差发电器故障系数。
14、优选的，所述第一温度和所述第二温度通过温度传感器测量，所述第一压力和所述第二压力通过压力传感器测量，液化天然气的流量和流速通过流量计测量。
15、优选的，所述液化天然气冷能通过空气分离装置进行获取。
16、优选的，所述空气分离装置包括截止阀、空压系统、空气预冷系统、空气纯化系统、低压换热系统、高压换热系统和膨胀机系统；所述空压系统、所述空气预冷系统、所述空气纯化系统顺次连接；所述空气纯化系统与所述低压换热系统顺次连接；所述空压系统、所述膨胀机系统和所述高压换热系统顺次连接；空气经空压系统、所述空气预冷系统、所述空气纯化系统、所述低压换热系统、所述高压换热系统和所述膨胀机系统进行液化分离。
17、优选的，所述液化天然气冷能在第一状态下进行回收；所述第一状态为环境温差和压差趋于平衡态；通过所述低压换热系统和所述高压换热系统调节液化天然气的温度，形成第一温度；控制通过所述截止阀的所述液化天然气流量与接触空气后降低的温度，形成第二温度；所述第一温度与所述第二温度形成温差；
18、由所述温差引起的所述液化天然气冷量解析表达为：
19、
20、其中，ec为液化天然气冷量ts为第一温度，t0为第二温度，r为汽化潜热，cp为定压比热容；
21、调节所述压力调节阀调节所述液化天然气的压力，形成第一压力；调节控制通过所述截止阀的所述液化天然气流速来调节管道中的压力，形成第二压力；所述第一压力与所述第二压力形成压差；
22、由压差引起的所述液化天然气压力的具体公式为：
23、
24、其中，ep为液化天然气压力z为实际气体压缩方程中的压缩因子，r1为气体常数，p为气体压力，t0为第二温度，ps为第一压力，p0为第二压力。
25、优选的，通过同时调节所述液化天然气进入所述空气分离装置前的温度、压力和通过所述截止阀的流量和流速，形成所述温差和所述压差；
26、基于温度与压力的液化天然气冷能具体公式为：
27、
28、其中，e为液化天然气冷能ec为液化天然气冷量ep为液化天然气压力ts为第一温度，t0为第二温度，r为汽化潜热，cp为定压比热容，ps为第一压力，p0为第一压力，z为实际气体压缩方程中的压缩因子。
29、优选的，通过历史数据获得温差发电器的理论发电效率，通过冷能、理论发电效率和发电时间，获得理论发电值。
30、优选的，所述温差发电器的输出功率达到最大时，系统的负载电阻与所述温差发电器内部的电阻r相同，负载电压u为开路电压的一半，电流i是短路电流的一半；所述温差发电器的第一发电值为：
31、pg1＝p1*t；
32、其中，pg1为温差发电器的第一发电值，p1为输出功率，t为发电时间；
33、所述温差发电器输出功率为：
34、
35、其中，u为负载电压，i为负载电流。
36、优选的，所述实际发电值包括所述温差发电器从热端吸收热量和冷端放出的冷能，具体公式为：
37、
38、其中，qh和qc为从温差发电机热端吸收的热量和冷端放出的冷量，s为塞贝克系数，r为温差发电机材料的电阻即温差发电器的内阻，k为温差发电机材料的热传导系数，i为工作电流，δt＝th-tc，th和tc分别是温差发电机的两端实际温度；
39、从而得到所述温差发电器发电值的表达公式为：
40、pg＝pg1+qc；
41、其中，pg为所述温差发电器实际发电值，p1为输出功率，qc为冷端放出冷能。
42、优选的，根据理论温差发电器发电值和实际温差发电器发电值计算温差发电装置的故障系数；
43、所述温差发电装置的故障系数具体表达为：
44、
45、其中，v为故障系数，pg为温差发电器所述发电值，r为温差发电器内部电阻，u为电压，t为发电时间；当v≥0.9时，表示温差发电器工作在最佳状态，无任何故障；当0＜v＜0.9时，表示存在故障；当v＝0时，实际发电值为零，表示温差发电器完全无法工作。
46、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
47、1.本发明提出天然气冷量和天然气压力解析表达式，通过对液化天然气进入空气分离装置前的温度、压力和通过截止阀的流量和流速进行调整，量化了温度和压力分别对天然气冷量和天然气压力的影响，实现对天然气冷量和天然气压力的准确识别。
48、2.本发明提出一类基于温度和压力的液化天然气冷能表达式。为了提高液化天然气冷能回收，综合考虑温度与压力对液化天然气冷能的影响，量化液化天然气冷能，实现对天然气冷能的准确识别。
49、3.本发明提出了故障系数，通过对温差发电器的理论发电值和实际发电值进行分析，量化系统中温差发电装置的故障程度，实现对温差发电器工作状态的准确识别，提高了系统的可靠性与能源利用率。
1.一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统，其特征在于，包括：数据获取单元、冷量测算单元、压力测算单元、冷能获取单元、理论发电值测算单元和温差发电器异常识别单元；
2.根据权利要求1所述的一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统，其特征在于，所述第一温度和所述第二温度通过温度传感器测量，所述第一压力和所述第二压力通过压力传感器测量，液化天然气的流量和流速通过流量计测量。
3.根据权利要求1所述的一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统，其特征在于，所述液化天然气冷能通过空气分离装置进行获取。
4.根据权利要求3所述的一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统，其特征在于，所述空气分离装置包括截止阀、空压系统、空气预冷系统、空气纯化系统、低压换热系统、高压换热系统和膨胀机系统；所述空压系统、所述空气预冷系统、所述空气纯化系统顺次连接；所述空气纯化系统与所述低压换热系统顺次连接；所述空压系统、所述膨胀机系统和所述高压换热系统顺次连接；空气经空压系统、所述空气预冷系统、所述空气纯化系统、所述低压换热系统、所述高压换热系统和所述膨胀机系统进行液化分离。
5.根据权利要求4所述的一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统，其特征在于，所述液化天然气冷能在第一状态下进行回收；所述第一状态为环境温差和压差趋于平衡态；通过所述低压换热系统和所述高压换热系统调节液化天然气的温度，形成第一温度；控制通过所述截止阀的所述液化天然气流量与接触空气后降低的温度，形成第二温度；所述第一温度与所述第二温度形成温差；
6.根据权利要求5所述的一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统，其特征在于，通过同时调节所述液化天然气进入所述空气分离装置前的温度、压力和通过所述截止阀的流量和流速，形成所述温差和所述压差；
7.根据权利要求1所述的一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统，其特征在于，通过历史数据获得温差发电器的理论发电效率，通过冷能、理论发电效率和发电时间，获得理论发电值。
8.根据权利要求1所述的一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统，其特征在于，所述温差发电器的输出功率达到最大时，系统的负载电阻与所述温差发电器内部的电阻r相同，负载电压u为开路电压的一半，电流i是短路电流的一半；所述温差发电器的第一发电值为：
9.根据权利要求8所述的一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统，其特征在于，所述实际发电值包括所述温差发电器从热端吸收热量和冷端放出的冷能，具体公式为：
10.根据权利要求9所述的一种基于温差发电的液化天然气汽车冷能回收系统，其特征在于，根据理论温差发电器发电值和实际温差发电器发电值计算温差发电装置的故障系数；
