摘要
随着能源和环境问题的加剧，新的节能技术也不断出现。在应对环境和能源问题的措施中，综合能源系统具有较高能源利用效率的优势，得到了普遍的应用。燃气轮机机组作为综合能源系统的常用发电模块，对整个系统的能源利用效率具有重要影响。保证燃气轮机的高效、稳定运行对综合能源系统中燃气轮机的稳定运行和优化设计都具有重要意义。 本文以Siemens公司V94.2燃气轮机为研究对象，根据压气机、燃烧室和透平的结构特点，结合各部件的工作特性，采用模块化建模思路，建立相应的数学模型。其中压气机和透平的模型均具有非线性，因此其建模计算采用文献推荐的方法。而燃烧室则根据质量和能量守恒定律对其进行建模。 然后进行实际压气机特性曲线的拟合，得到压气机特性公式。根据数学模型，使用Fortran语言编写燃气轮机各部件的仿真程序模块，在仿真平台上搭建燃气轮机整体系统仿真模型。为验证模型的精度，将仿真数据与实际运行数据进行对比，发现误差均在1%以内。 在仿真平台上，通过对压气机入口导叶角、环境温度、外界负荷以及压气机效率分别加入阶跃扰动，对燃气轮机进行仿真实验，研究燃气轮机机组功率、机组效率等的动态响应特性，并分析了上述各扰动量变化对燃气轮机机组输出参数变化的影响。 最后采用粒子群算法和混沌粒子群算法两种不同的智能寻优算法，建立燃气轮机优化模型。对燃气轮机运行参数进行优化计算，得到该系统在运行过程中的最大机组功率以及最大机组效率，并对两种算法的优化情况进行分析比较。结果表明两种算法的最大机组功率以及最大机组效率均得到提升。粒子群算法对压气机耗功、燃烧室温度、透平功率、机组功率以及机组效率五个目标函数分别优化了2.81%，5.50%，9.82%、2.60%和4.60%，混沌粒子群算法对上述五个目标函数分别优化了9.97%，11.67%，11.30%、6.90%和4.90%，显然，混沌粒子群算法对于燃机模型的优化更具有适用性
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