基于MATLAB/Simulink的智能电网可再生能源集成仿真研究：谐波抑制与电压稳定性优化

本研究针对传统电网难以整合波动性可再生能源(VRES)导致的谐波失真、电压不稳定等问题，通过MATLAB/Simulink构建含光伏阵列(PV)、升压电路和RLC滤波器的智能电网模型。结果表明，当可再生能源(RERs)与6600V发电机协同运行时，可输出稳定电压0.6×104 V，工业/民用负载分别维持1100/440V。创新性提出通过优化电阻-电感-电容(RLC)滤波器设计解决多发电机并网谐波问题，为智能电网(SG)的清洁能源转型提供关键技术支撑。

　　

随着全球能源结构转型加速，传统电网(TG)面临严峻挑战：单向电力传输模式难以应对实时定价需求，81%的化石能源依赖导致高碳排放，而波动性可再生能源(VRES)并网会引发谐波失真、电压闪变等问题。据欧盟2030年可再生能源占比27%的目标，亟需解决光伏(PV)和风能并网导致的功率平衡失调、设备寿命缩短等难题。

为此，研究人员通过MATLAB/Simulink R2022b构建了包含2.19MW光伏阵列的智能电网(SG)模型。该系统采用A10J-M60-220型太阳能板(200并×50串)，配合升压电路(电感1mH/电容6mF)和PWM逆变器，经RLC滤波器(电阻1mΩ/电感1mH)消除谐波。电网侧设置6600V主发电机与3300V备用机组，通过100km传输线路(6600/11000V变压器)连接工业(1100V)和民用负载(440V)。

3.1 可再生能源发电
光伏阵列在2000W/m²
辐照下输出1132V/3088A，经升压电路提升至2086V后，通过六管IGBT逆变器转换为交流电。关键发现：RLC滤波器可将总谐波失真(THD)从7.2%降至1.5%，相位锁定环(PLL)确保输出同步。

3.2 电网拓扑结构
多发电机并网测试显示：仅使用3300V备用机组时，电网电压骤降至5200V；而6600V主发电机与PV协同运行时，输出稳定在0.6×10⁴
V(误差<3%)。工业/民用负载电压波动分别控制在±1.8%和±2.7%以内。

3.3 集成对比分析
谐波分析证实：PV并网会引入5次、7次特征谐波，但通过优化RLC参数(电容5600μF/电阻100kΩ)，可使逆变器输出THD<2%。值得注意的是，PV单独供电时系统崩溃，印证了RERs需与传统发电机协同运行。

这项发表于《Next Energy》的研究具有双重意义：技术上，首次验证了升压电路与RLC滤波器联用对6600V级电网的谐波抑制效果；应用上，为智能电网应对27%可再生能源占比目标提供了可落地的解决方案。未来研究可结合最大功率点跟踪(MPPT)技术，进一步优化间歇性能源并网时的功率平衡。