本发明涉及火力发电，尤其涉及一种火电机组基于沙基储热的调峰调频系统及其方法。
背景技术：
1、构建新型电力系统是实现碳中和、碳达峰的重要手段。随着大量的可再生能源接入电网，可再生能源间歇性、波动性的特点使得火电机组在未来需要承担新的角色，一方面需要在新能源大发时段压低负荷让出容量通道，另一方面还需要在新能源小发时段提高负荷保供电力供应。现有火电机组参与调峰运行，是电网的主要灵活调节手段。为保证火电机组安全运行，配置储能是一条行之有效的手段，而储能主要包括电化学储能、熔盐储能等。在火电厂侧对于电化学储能主要存在储能成本高、运行寿命短以及电对电储能整体效率低的缺点；对于熔盐储能主要存在设施初投资高、运行防凝成本高和功耗大的缺点。因此寻找一种低成本、高适应性的储热介质与火电机组耦合，可经济地提高机组运行负荷范围，调峰调频灵活性高，特别是适合与沙漠、戈壁、荒漠地区建立的风光火储大能源基地配套建设的火电机组的储能技术是亟待解决的问题。
2、现有技术中，一方面，利用沙子储罐与火电机组耦合，储热容量有限，且沙子是流动的，易对换热器及沙泵等设施易造成磨损而损坏；另一方面，结构复杂，调峰灵活性差。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种火电机组基于沙基储热的调峰调频系统及其方法，用以解决上述背景技术中提到的储热容量有限、沙子流动对设施造成磨损、调峰灵活性差等至少一个问题。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，包括：
4、火电机组，所述火电机组用于火力发电；
5、沙基储放热系统，所述沙基储放热系统包括沙子介质和换热盘管组件，所述换热盘管组件埋设于所述沙子介质内，所述换热盘管组件上设有第一管口和第二管口，所述第一管口可通断的与所述火电机组的汽轮机或水处理设施连接，所述第二管口可通断的与所述火电机组的锅炉或汽轮机连接；
6、其中，所述第一管口连通所述火电机组的汽轮机且所述第二管口连通所述火电机组的锅炉时，所述沙子介质通过所述换热盘管组件储热，所述火电机组降负荷调峰；所述第一管口连通所述火电机组的水处理设施且所述第二管口连通所述火电机组的汽轮机时，所述沙子介质通过所述换热盘管组件放热，所述火电机组升负荷调峰。
7、可选的，所述第一管口与所述火电机组的汽轮机之间、所述第一管口与所述火电机组的水处理设施之间、所述第二管口与所述火电机组的锅炉之间及所述第二管口与所述火电机组的汽轮机之间均设有管道和阀门。
8、可选的，所述第一管口和所述第二管口均设有传感器。
9、可选的，所述汽轮机包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸和汽轮机低压缸，所述锅炉、所述汽轮机高压缸、所述汽轮机中压缸、所述汽轮机低压缸和所述水处理设施依次串联设置，所述汽轮机高压缸、所述汽轮机中压缸和所述汽轮机低压缸均用于为所述火电机组的发电机提供动力。
10、可选的，所述锅炉内设有过热器和再热器，所述过热器的进汽口与所述水处理设施的出水口连接，所述过热器的出汽口与所述汽轮机高压缸的进汽口连接，所述汽轮机高压缸的出汽口与所述再热器的进汽口连接，所述再热器的出汽口与所述汽轮机中压缸的进汽口连接。
11、可选的，所述再热器或所述汽轮机低压缸的进汽口可通断的与所述第一管口连接，所述过热器的出汽口可通断的与所述第二管口连接，所述汽轮机中压缸或所述汽轮机低压缸的进汽口可通断的与所述第二管口连接。
12、可选的，所述水处理设施包括依次串联的低压加热器、除氧器、给水泵和高压加热器，所述低压加热器的水进口与所述汽轮机的出汽口连接，所述高压加热器的出水口与所述锅炉的进汽口连接，所述高压加热器或所述给水泵的出水口与所述第一管口连通。
13、可选的，还包括人工蓄热沙池，所述人工蓄热沙池内设有所述沙子介质，所述人工蓄热沙池顶部设有防水保温层，所述防水保温层上穿设有所述第一管口和所述第二管口，所述人工蓄热沙池的侧壁上设有防水层。
14、可选的，还包括电加热组件和供电装置，所述电加热组件穿设于所述换热盘管组件的换热盘管间隙内，所述电加热组件与所述供电装置的输出端连接，所述供电装置的输入端用于连接所述火电机组和/或外界电网。
15、一种火电机组基于沙基储热的调峰调频方法，利用上述任一项实施例提供的火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，包括：
16、利用所述第一管口连通所述火电机组的汽轮机且所述第二管口连通所述火电机组的锅炉，所述火电机组的锅炉的部分高温蒸汽进入所述换热盘管组件内与所述沙子介质换热，热量从蒸汽向所述沙子介质的转移，经过换热后的低温蒸汽汇入所述火电机组的汽轮机中，实现降负荷调峰或参与降频调频电力辅助服务；
17、利用所述第一管口连通所述火电机组的水处理设施且所述第二管口连通所述火电机组的汽轮机，所述火电机组的水处理设施的部分水进入所述换热盘管组件内与所述沙子介质换热，热量从所述沙子介质向水的转移，换热产生的高温蒸汽返回所述火电机组的汽轮机中，实现升负荷调峰或参与升频调频电力辅助服务。
18、本发明的有益效果是：
19、本发明的火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，解决现有技术中储热容量有限、沙子流动对设施造成磨损、调峰灵活性差等技术问题，实现有益效果：1)用沙子作为储热介质，沙子介质廉价易得，节省了投资和能量损耗，尤其适用于易获取大量储热用沙子的区域，开发成本低；2)采用自然沙体，储热容量大；3)采用自然沙体或人工建设的沙池，沙子不需要流动，避免了设备损坏，节约了成本；4)利用自然沙体，预埋换热盘管组件，结构简单；5)利用换热盘管与火电机组耦合对装置内部循环线路进行调整，使得沙子介质可直接通过所述换热盘管组件进行储热和换热，进而使得所述火电机组调峰灵活，尤其适合沙戈荒风光火储大型能源基地的灵活性调峰使用。
20、本发明的火电机组基于沙基储热的调峰调频方法，解决现有技术中调峰灵活性差、操作复杂等技术问题，实现有益效果：1)采用沙子作为储热介质，简单环保，降低了成本，可以满足更高温度的储热要求，且提高了蓄热容量；2)采用换热盘管组件耦合火电机组，利用内部循环线路调整实现火电机组调峰，操作简单、技术要求低、安全稳定、调峰调频灵活性高。
1.一种火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，其特征在于，所述第一管口(61)与所述火电机组的汽轮机(2)之间、所述第一管口(61)与所述火电机组的水处理设施(4)之间、所述第二管口(62)与所述火电机组的锅炉(1)之间及所述第二管口(62)与所述火电机组的汽轮机(2)之间均设有管道(63)和阀门(64)。
3.根据权利要求1所述的火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，其特征在于，所述第一管口(61)和所述第二管口(62)均设有传感器。
4.根据权利要求1所述的火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，其特征在于，所述汽轮机(2)包括汽轮机高压缸(21)、汽轮机中压缸(22)和汽轮机低压缸(23)，所述锅炉(1)、所述汽轮机高压缸(21)、所述汽轮机中压缸(22)、所述汽轮机低压缸(23)和所述水处理设施(4)依次串联设置，所述汽轮机高压缸(21)、所述汽轮机中压缸(22)和所述汽轮机低压缸(23)均用于为所述火电机组的发电机(3)提供动力。
5.根据权利要求4所述的火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，其特征在于，所述锅炉(1)内设有过热器(11)和再热器(12)，所述过热器(11)的进汽口与所述水处理设施(4)的出水口连接，所述过热器(11)的出汽口与所述汽轮机高压缸(21)的进汽口连接，所述汽轮机高压缸(21)的出汽口与所述再热器(12)的进汽口连接，所述再热器(12)的出汽口与所述汽轮机中压缸(22)的进汽口连接。
6.根据权利要求5所述的火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，其特征在于，所述再热器(12)或所述汽轮机低压缸(23)的进汽口可通断的与所述第一管口(61)连接，所述过热器(11)的出汽口可通断的与所述第二管口(62)连接，所述汽轮机中压缸(22)或所述汽轮机低压缸(23)的进汽口可通断的与所述第二管口(62)连接。
7.根据权利要求1所述的火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，其特征在于，所述水处理设施(4)包括依次串联的低压加热器(41)、除氧器(42)、给水泵(43)和高压加热器(44)，所述低压加热器(41)的水进口与所述汽轮机(2)的出汽口连接，所述高压加热器(44)的出水口与所述锅炉(1)的进汽口连接，所述高压加热器(44)或所述给水泵(43)的出水口与所述第一管口(61)连通。
8.根据权利要求1所述的火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，其特征在于，还包括人工蓄热沙池(7)，所述人工蓄热沙池(7)内设有所述沙子介质(5)，所述人工蓄热沙池(7)顶部设有防水保温层(71)，所述防水保温层(71)上穿设有所述第一管口(61)和所述第二管口(62)，所述人工蓄热沙池(7)的侧壁上设有防水层(72)。
9.根据权利要求1所述的火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，其特征在于，还包括电加热组件(9)和供电装置(8)，所述电加热组件(9)穿设于所述换热盘管组件(6)的换热盘管间隙内，所述电加热组件(9)与所述供电装置(8)的输出端连接，所述供电装置(8)的输入端用于连接所述火电机组和/或外界电网。
10.一种火电机组基于沙基储热的调峰调频方法，其特征在于，利用权利要求1-9任一项所述的火电机组基于沙基储热的调峰调频系统，包括：
