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本发明公开了一种利用天然气压差的透平膨胀液化系统及其液化方法。高压天然气管路出口经管道分别与第一压缩机、压差发电装置入口连接，从高压天然气管路出口到压差发电装置入口的管道上设有压力传感器，压差发电装置出口通过管道经过换热装置与低压输出客户端入口连接，第一压缩机出口通过管道与换热装置连通，换热装置经管道分别与补压装置、液化天然气储罐连接，液化天然气储罐通过管道与高压天然气管路出口连接，从液化天然气储罐到高压天然气管路出口的管道上设有补压装置，补压装置与压差发电装置电连接。本发明利用天然气压力差获得冷量且进行储能实现降温和液化，通过回收天然气在膨胀过程中的能量，降低整体能耗，提高系统效率。