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摘 要

能源问题是当今的重要的问题，如今的中国化石能源的储存量逐年下降、生态环境受到了一定程度的破坏，充分运用风和太阳光为代表的无污染，解决环境问题和能源短缺问题刻不容缓，使用可以再生的清洁能源发电，可以改善和优化中国清洁能源占比较少的能源结构，实现人与自然的和谐发展和可持续发展。

文章探究了风光互补发电技术及其目前的发展状况，讨论了风能、太阳能的互补特性，详细分析了风光互补发电的系统结构，建立了风力机和太阳能发电的数学模型，介绍了两种发电方式的原理。其次，阐述了风光互补发电无功特点和补偿原理，阐述了各种常见无功功率补偿器的工作原理，还对无功补偿方式进行了选择，并且介绍了基本的无功控制策略。最后，在 Matlab软件的Simulink仿真环境下建立逆变器和SVC的仿真模型，并进行仿真实验，对逆变器仿真模型进行了多次改进，以达到更好的输出效果。

关键词：新能源；风光互补发电；无功功率补偿；逆变器；SVC。

ABSTRACT

Energy is an important issue today. Today, China’s fossil energy storage has been declining year by year, and the ecological environment has been damaged to a certain extent. It is imperative to make full use of the pollution-free represented by wind and sunlight to solve environmental problems and energy shortages. The use of renewable clean energy for power generation can improve and optimize China"s energy structure, which is relatively small in terms of clean energy, and realize the harmonious development and sustainable development of man and nature.

The article explores wind and solar hybrid power generation technology and its current development status, discusses the complementary characteristics of wind and solar power, analyzes in detail the system structure of wind and solar hybrid power generation, establishes a mathematical model of wind turbine and solar power generation, and introduces two power generation methods The principle. Secondly, it expounds the reactive power characteristics and compensation principles of wind-solar hybrid power generation, expounds the working principles of various common reactive power compensators, selects reactive power compensation methods, and introduces basic reactive power control strategies. Finally, a simulation model of the inverter and SVC was established under the Simulink simulation environment of Matlab software, and simulation experiments were carried out. The inverter simulation model was improved many times to achieve better output effects.

Keywords: new energy; wind and solar hybrid power generation; reactive power compensation; inverter; SVC.

目录

第一章 引言 1

1.1课题的研究背景 1

1.2新能源及风光互补发电的发展情况 2

1.3无功功率补偿器的发展概况 2

第二章 风光互补发电系统的基本原理 3

2.1风光互补发电系统的基本结构 3

2.2风光互补发电系统原理 3

2.2.1风力发电原理 3

2.2.2光伏发电原理 4

2.3建立风光互补发电的稳态数学模型 5

2.3.1风力发电的数学模型 5

2.3.2光伏发电的数学模型 6

2.4逆变器 7

2.4.1逆变器种类及其特点 7

第三章 无功功率补偿 9

3.1无功功率传统补偿方式 9

3.1.1并联电容器 9

3.1.2并联电抗器 9

3.1.3串联电容器串联电抗器 10

3.2静止无功补偿器 10

3.2.1晶闸管控制电抗器 10

3.2.2晶闸管投切电容器（TSC） 11

3.3静止无功补偿器配置 11

3.4无功控制策略的分析 12

第四章 MATLAB中Simulink逆变器的仿真 14

4.1 逆变器在Simulink中的搭建 14

4.2 逆变器仿真的不足与改进 16

4.2.1增加LC滤波 16

4.2.2增加闭环PI 17

4.3建立SVC无功功率补偿模型 18

4.4对所建立模型的总结 19

第五章 结语 20

致谢 21

参考文献 22

引言

1.1课题的研究背景

2021年，国家提出了促进平台经济健康发展，实现碳峰值和碳中和的基础思路和主要所要采取的措施。在许多会议上，都强调了中国努力在2030年实现碳峰值和2060年实现碳中和。随着全球化石能源的储存量减少和日益加剧的环境污染问题，人类急需找到代替传统化石能源发电的新型清洁可持续利用的发电模式。“十四五”是碳峰值的关键时期和窗口时期。要建设相对清洁，低碳排放量的，相对较为安全，高效的能源体系，控制和减少不可再生能源使用总量占比，着手于提高能源利用效率，采用清洁以及可再生能源替代不可再生能源，深入改造电力系统能源结构。建立以清洁可再生新能源为主体的新电力系统。当前，我国的发电能源结构如下图1.1所示。可再生能源的装机容量仅为41.1％，发电量已增长27.3％，与“基于可再生能源的新电力系统”相距甚远。

图1.1我国发电能源占比

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