本发明涉及电力储能与调度，更具体的说是涉及一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的方法及系统。
背景技术：
1、目前，因地理、水文和气象条件等原因，水电站、风电场和光伏电场一般远离负荷中心，风电场、光伏电场通常无法就地消纳新能源电能，必须将新能源电能外送到较远的负荷中心，才能发挥风、光、水清洁环保能源的功效。但是，因风电场、光伏电场受气象条件的影响，其电力的平稳性能、可调节性能通常比较低，利用有水库的水力发电站的可调节性强的优点，采用风光水一体化输电控制与调度方法，对于风光水清洁能源外输有较重要的意义。
2、风光水一体化输电系统，是以水电站库容提供的电力调节能力为基础，实现水电站近场(如50-80公里范围内)的集中式光伏发电场，风力发电场的新能源电能协调向外输送模式，以满足远端负荷中心用户对电能的需求，解决风力发电、光伏发电等新能源电力外输和新能源发电的消纳问题。风光水一体化输电以水电站的库容调节能力和水电建设的电力外输通道为基础，利用水力发电优异的调节性能平抑风能、光能出力变化特性，提高电网对风能、光能的接纳能力，通过风光水一体化将清洁能源外输到远端用户中心消纳，是破解清洁能源高质量发展的关键，是推动清洁能源大规模集中开发的重大创新。然而水电站的库容量有限，同时受水文条件影响，在近场光伏发电大力开发情况下，尽管风力发电、光伏发电和水力发电在电源调峰上有一定的互补性，但是，受水电站的外送通道规划容量的限制，水电站因通航、生态等强迫水流量以及外送受端电力负荷中心用户对电能需求的时变性，仍然会造成清洁能源的弃风、弃光，甚至弃水的问题，限制清洁能源，尤其是风力发电和光伏发电的大规模开发。同时，因风电的波动性，光电的时段性及非旋转性，大量的风电、光电接入系统后，区域电力系统的旋转惯性动量相对不足，对于电力系统的稳定性不利，需要在风光水一体化电能外送的基础上增加稳定系统调节能力的措施，尤其是平衡大规模光伏发电的反调峰性。
3、因此，针对大规模的风光水一体化输电系统，需要满足电能平衡、电能灵活的调节要求，同时增加区域电力系统旋转惯性动量，以进一步提高与稳定风光水一体化电能外送能力和电力调节能力。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供至少解决上述部分技术问题的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的方法及系统，本发明在风光水一体化电能系统中的光伏发电侧增加二氧化碳储能-放能系统，通过压缩二氧化碳进行储能和放能，实现风光水一体化电能系统中光伏发电场发电高峰所发电能的储存和时移，便于提高区域系统的电能削峰填谷，有利于平衡外送通道容量限制，同时便于增加系统的旋转惯性动量，有助于稳定与提升风光水一体化电能外送能力。
2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
3、第一方面，本发明实施例提供一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的方法，该方法包括：
4、在风光水一体化电能系统中的光伏发电侧增加二氧化碳储能-放能系统；所述二氧化碳储能-放能系统包括：直流高压压缩机组、二氧化碳贮罐群组、交流膨胀发电机组；其中：
5、所述直流高压压缩机组消耗光伏发电场富余直流电能来压缩二氧化碳气体，以高压二氧化碳气体内能的形式存储于所述二氧化碳贮罐群组中；
6、在水电站升压变电站外送电能不足时，利用所述二氧化碳贮罐群组中的高压二氧化碳气体带动所述交流膨胀发电机组进行发电，并通过交流变电所升压后，输送至水电站升压变电站再次进行升压，由水电站升压变电站的电能外送通道输出。
7、在一个优选的实施方式中，所述二氧化碳贮罐群组包括：低压二氧化碳贮罐群和高压二氧化碳贮罐群；所述直流高压压缩机组消耗光伏发电场富余直流电能，将低压二氧化碳贮罐群中的二氧化碳气体压缩至高压状态，并存储于所述高压二氧化碳贮罐群中。
8、在一个优选的实施方式中，所述交流膨胀发电机组包括：膨胀涡轮机和交流发电机；在水电站升压变电站外送电能不足时，释放所述高压二氧化碳贮罐群中的高压二氧化碳气体，带动膨胀涡轮机运转，进而带动所述交流发电机发电，并提供旋转惯性动量，增加区域电力系统的稳定性。
9、在一个优选的实施方式中，所述交流发电机为三相交流同步发电机。
10、在一个优选的实施方式中，所述水电站升压变电站的电能外送通道包括：500kv交流外送通道和800kv直流外送通道。
11、第二方面，本发明实施例还提供一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的系统，应用上述的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的方法，稳定与提升风光水一体化电能外送能力，该系统为在风光水一体化电能系统中的光伏发电侧增加的二氧化碳储能-放能系统，包括：直流高压压缩机组、二氧化碳贮罐群组、交流膨胀发电机组；其中：
12、所述直流高压压缩机组，用于消耗光伏发电场富余直流电能来压缩二氧化碳气体，以高压二氧化碳气体内能的形式存储于所述二氧化碳贮罐群组中；
13、在水电站升压变电站外送电能不足时，利用所述二氧化碳贮罐群组中的高压二氧化碳气体带动所述交流膨胀发电机组进行发电，并通过交流变电所升压后，输送至水电站升压变电站再次进行升压，由水电站升压变电站的电能外送通道输出。
14、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
15、1.本发明提供的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的方法及系统，在风光水一体化电能系统中的光伏发电侧增加二氧化碳储能-放能系统，通过压缩二氧化碳进行储能和放能，实现风光水一体化电能系统中光伏发电场发电高峰所发电能的储存和时移，便于提高区域系统的电能削峰填谷，有利于平衡外送通道容量限制，有助于稳定与提升风光水一体化电能外送能力。
16、2.本发明通过直流高压压缩机压缩二氧化碳储能，可以消纳光伏发电场的发电高峰电能；同时，交流三相同步发电机发电，可以提供旋转惯性动量，在调节负荷高峰的同时，提高电力系统稳定性。本发明技术方案还具有环保性，因为二氧化碳是一种常见的温室气体，通过储存和利用它可以减少其在大气中的排放量，达到减缓气候变化的目的。
17、3.本发明可以不增加水电站原有外送输电通道容量的情况下，根据水电站近场(如50-80公里范围内)风力资源、太阳能资源的实际情况开发新能源发电系统，尤其是对于水电站近场太阳能资源丰富的系统，配以一定容量的二氧化碳直流压缩储能、交流膨胀同步发电系统，实现对光伏发电场高峰发电电能的调节、时移，平滑光伏发电场所发电能的作用。起到电源侧的削峰填谷调节作用，延缓水电站电能外输通道的扩容建设的迫切性，同时起到了对新能源本地消纳的作用，减轻水电站的调节压力，使水电站不因大规模光伏发电场的接入而受到较大的运行方式上的影响。
18、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
19、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的方法，其特征在于，所述二氧化碳贮罐群组包括：低压二氧化碳贮罐群和高压二氧化碳贮罐群；所述直流高压压缩机组消耗光伏发电场富余直流电能，将低压二氧化碳贮罐群中的二氧化碳气体压缩至高压状态，并存储于所述高压二氧化碳贮罐群中。
3.根据权利要求2所述的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的方法，其特征在于，所述交流膨胀发电机组包括：膨胀涡轮机和交流发电机；在水电站升压变电站外送电能不足时，释放所述高压二氧化碳贮罐群中的高压二氧化碳气体，带动膨胀涡轮机运转，进而带动所述交流发电机发电。
4.根据权利要求3所述的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的方法，其特征在于，所述交流发电机为三相交流同步发电机。
5.根据权利要求1所述的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的方法，其特征在于，所述水电站升压变电站的电能外送通道包括：500kv交流外送通道和800kv直流外送通道。
6.一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的系统，其特征在于，应用如权利要求1-5任一项所述的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的方法，稳定与提升风光水一体化电能外送能力，该系统为在风光水一体化电能系统中的光伏发电侧增加的二氧化碳储能-放能系统，包括：直流高压压缩机组、二氧化碳贮罐群组、交流膨胀发电机组；其中：
7.根据权利要求6所述的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的系统，其特征在于，所述二氧化碳贮罐群组包括：低压二氧化碳贮罐群和高压二氧化碳贮罐群；所述直流高压压缩机组消耗光伏发电场富余直流电能，将低压二氧化碳贮罐群中的二氧化碳气体压缩至高压状态，并存储于所述高压二氧化碳贮罐群中。
8.根据权利要求7所述的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的系统，其特征在于，所述交流膨胀发电机组包括：膨胀涡轮机和交流发电机；在水电站升压变电站外送电能不足时，释放所述高压二氧化碳贮罐群中的高压二氧化碳气体，带动膨胀涡轮机运转，进而带动所述交流发电机发电。
9.根据权利要求8所述的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的系统，其特征在于，所述交流发电机为三相交流同步发电机。
10.根据权利要求6所述的一种稳定与提升风光水一体化电能外送能力的系统，其特征在于，所述水电站升压变电站的电能外送通道包括：500kv交流外送通道和800kv直流外送通道。
