风气互补发电系统的燃气轮机控制策略研究

摘要

近些年来我国大力发展风力发电技术，但是由于风能存在随机性，大规模风电并网会严重影响大电网的稳定性，因此出现了严重的弃风现象。因此有学者提出风气互补发电系统，即利用以天然气为原动力的燃气轮发电机组的快速启停及快速负荷调节的特性来弥补风电波动，减小风电并网对电网稳定性造成的不良影响。风气互补发电系统尚处于起步阶段，还有许多待研究的问题。本文针对风气互补发电系统进行研究，提出了基于反步法的控制策略，并通过Simulink进行仿真验证。
　　首先依据燃气轮发电机组的热力循环过程推导出燃气轮机模型，并根据发电机的转子运动方程建立了发电机模型，把二者结合起来从而建立了整个燃气轮发电机组的模型。
　　其次为了提高燃气轮发电机组跟踪负荷设定值的能力，根据燃气轮发电机组的特性设计了基于反步法的功率控制器，并分别针对燃气轮机组在升负荷、变工况下的运行情况进行仿真分析，并与传统PI控制器进行对比分析，仿真结果表明本文所设计的基于反步法的功率控制器提高了燃气发电机组跟踪负荷设定值的能力，提高了系统的稳定性和快速性，实现预期目标。
　　最后建立了风气互补发电系统结构，通过ARMA模型求解风速预测值，根据风速-功率关系曲线模拟得到风功率预测值，并将风功率预测值引入风气互补发电系统中进行仿真分析，仿真结果表明基于反步法的燃气轮机控制系统可以保证互补发电系统有稳定的出力。

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第1章 绪 论

1.1 选题背景

1.2 互补发电系统研究现状

1.3 本文主要工作

第2章 燃气轮发电机组模型

2.1 燃气轮发电机组结构

2.2 燃气轮发电机组机理分析

2.3 燃气轮发电机组模型

2.4 本章小结

第3章 基于反步法的燃气轮机控制策略

3.1 燃气轮机控制系统研究现状

3.2 反步法控制理论基础

3.3 基于反步法的燃气轮机控制系统设计

3.4仿真验证及分析

3.5 本章小结

第4章 风气互补发电系统仿真及分析

4.1 风气互补发电系统结构

4.2 风功率预测

4.3 风气互补发电系统仿真及分析

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢