火电单元机组动力系统建模与电网稳定性仿真研究

本文主要探讨了火电机组动力系统在电力系统中的关键作用及其在电网稳定性分析中的应用。火电作为电力供应的主要来源，其运行特性对电力系统的仿真研究至关重要。当前的系统仿真软件通常侧重于暂态过程，但在处理大型互联电网的复杂动态稳定性问题时，如中长期的动态失稳，非线性、参数慢时变以及迟滞与大惯性等因素显得尤为重要。因此，作者的研究工作集中在以下几个方面： 1. **火电单元机组数学模型建立**: 文章构建了火电单元机组的非线性数学模型，该模型充分考虑了机组在变工况下的动态特性。通过机理模型和系统辨识技术，结合实际超临界机组的数据，确保模型的准确性和实用性。此外，还针对大型火力发电机组的特点，增加了考虑回热系统的模型，通过仿真对比，展示了回热系统对机组动态特性的影响。 2. **增量式观测器协调控制系统设计**: 针对火电单元机组的特性，设计了一种基于增量式观测器的协调控制系统。这种系统不仅能够确保整体被控对象的渐近稳定性，还能实现汽门开度调节与燃煤量变化之间的解耦控制，提高了控制效率和精度。 3. **模型验证与仿真应用**: 建立的模型在机电暂态过程和中长期动态仿真中得到了验证，结果显示模型能有效反映火电单元机组的真实动态行为。进一步地，将该模型应用于实际区域电网的仿真研究，为电网的稳定分析提供了更为全面的方法。 4. **时空并行全过程动态仿真**: 随着电力系统复杂性的增加，传统的电磁暂态仿真和机电暂态仿真已不足以应对现代电力系统的动态稳定性问题。因此，文章提出了一个时空并行的全过程动态仿真框架，这有助于更精确地模拟电力系统中不同时间尺度下的相互关联过程。 关键词：火电单元机组、动力系统、非线性、增量式函数观测器、控制系统、稳定性。这一系列工作对于提升电力系统的安全性和可靠性具有重要意义，也为电力系统的设计、运行和优化提供了重要的理论支持。