本文从工程实际需求出发,进行了天然气压气站燃气轮机热能回收利用的燃气-蒸汽联合循环控制系统的研究。首先,本文提出了利用燃气-蒸汽联合循环原理对压气站燃气轮机进行改造的技术方案。技术方案将压气站改造成为独立运行的燃气-蒸汽联合循环电站,在原有设备的基础上,增加余热锅炉、蒸汽轮机、发电机、电动机以及辅助设备,并且根据设备选型的原则确定了主要设备的技术参数。压气站通过电力驱动压缩机为天然气管道加压,充分发挥了“电力拖动”灵活、高效、方便的特点,不仅提高了单台燃机的效率,同时减少了一台燃气轮机使用,提高了压气站燃料的整体效率。其次,本文基于模块化建模思想,研究分析了联合循环各主要部件的结构、原理及运行特性,建立了燃气轮机、余热锅炉及蒸汽轮机的热力学模型,通过各模块间重要参数的相互联系,构建了整体的联合循环热力学模型。并通过与同型燃机实际运行数据的对比,对模型加以验证。然后,针对压气站负荷变化量大、变化频繁、变化可预知不可控的特点,本文设计了模糊PID控制器并对其进行优化。提出了基于负载运行状态监测及负荷变化量预测的燃机-汽机协同负荷分配控制策略,提高了联合循环控制系统应对大负荷冲击时的调节能力。最后,通过联合循环控制系统在各工况点的静态仿真和动态仿真实验,得出了联合循环燃料值与总功率的关系曲线。仿真结果表明,模糊PID控制器与协同负荷分配控制策略大幅改善了联合循环控制系统应对负荷变化的技术指标,使其能够满足压气站负荷变化频繁、变化量的特定的控制要求。本文的研究成果对燃气-蒸汽联合循环的控制系统的工程应用具有理论意义和应用前景。