燃气轮机发电机组具有效率高、启动快、建造周期短、投资省、环境污染小等优点,符合能源行业可持续发展的要求,在我国电力工业中的应用不断得到加强。但是,由于燃气轮机机组具有高度非线性,它的实际工作过程不易被人们掌握。为了解决这一问题,通过建立燃气轮机机组的仿真模型可以预测燃气轮机系统的动态特性、研究机组设计和运行中存在的问题,具有重要意义。本文以单轴燃气轮机为研究对象,进行建模仿真研究。在分析机组结构和特性的基础上,建立了燃气轮机系统的仿真模型,并对其动态特性进行仿真研究。主要内容如下:①建立了燃气轮机系统数学模型,包括压气机、燃烧室、燃气透平、转子四个典型部件的数学模型。压气机的建模采用模糊辨识的方法对压气机的特性曲线进行拟合辨识。燃烧室的数学模型根据燃烧室内的物质平衡、热平衡和压力平衡来建立。透平模型根据气体实际膨胀过程的热力学原理进行建模。另外,燃气轮机系统数学模型中还考虑到了负荷类型的选取,冷却空气量以及机械损失的计算。②由于压气机特殊的背景、工作条件和其特性的高度非线性,使得压气机特性对象在许多情况下很难用精确的数学模型来表达。本文通过熵聚类和竞争学习算法确定输入数据向量的分区情况,以最小二乘法辨识算法、模糊规则模型对输入参数进行计算和辨识。该方法辨识的模型不但精度高而且为局部线性的数学模型,使压气机特性图的拟合方法得以简化,方法实用。③在燃气轮机系统模型的基础上,进行了燃料量阶跃扰动、负荷阶跃扰动、入口导叶开度阶跃扰动和入口温度阶跃扰动仿真试验,对模型在各种阶跃扰动下的动态特性进行了分析。并分析了模型在控制作用下负荷阶跃扰动、入口导叶开度阶跃扰动及入口温度阶跃扰动的动态特性,初步验证了仿真模型的有效性。另外,本文所建立的仿真模型,还考虑了不同燃料成分决定的燃气焓值和温度的关系不同,建立了根据燃料成分计算燃气焓值和温度关系的子程序。所以,根据本文所建立的仿真系统,只要输入不同的压气机特性数据便可用于不同的燃气轮机系统,能够对单轴燃气轮机系统的主要动态特性进行比较全面的考核与分析,也可以作为子系统用于燃气——蒸汽联合循环系统。