生物质能作为清洁的可再生能源,具有储量大、分布广、低污染的特点,是传统能源良好的替代能源。作为实现生物质气化发电的手段之一,燃气内燃机可以提高生物质发电的能源转换效率。为了充分利用新能源,通常将生物质燃气内燃发电机与光储电源等组成一个多能互补的微电网供电系统,为负荷提供电能。微电网离网运行时,生物质燃气内燃机组作为主电源来保证微电网频率的稳定。由于生物质燃气内燃机自身的特点,导致其瞬时功率响应速度较慢,当负荷端发生波动时,微电网的频率会发生较大的跌落或上升,超出电力系统规定的频率标准,对负荷和电源产生不利的影响。本文针对生物质微电网离网运行时的频率控制进行研究,具有重要的理论及实用价值。论文的主要研究工作如下:目前燃气内燃机的模型大多采用燃油发电机模型代替,点火提前角通常为一定值。由于燃气内燃机采用的燃料为气体燃料,点火提前角的选取将影响燃料在单位时间内燃烧所释放的热值,所以现有的燃油发电机模型不能直接用来模拟燃气内燃机的功率响应特性。本文采用平均值模型的建模方法,考虑节气门处气体流量、转速和压力等信号对燃气内燃机点火提前角的影响,提出一种确定点火提前角的方法,给出了符合燃气内燃机运行特性的数学模型。生物质微电网离网运行时,频率的波动是由微电网的功率不平衡引起的。研究燃气内燃机和光储的功率响应特性,可以为解决微电网的频率波动问题提供理论支撑。本文对燃气内燃机组的调速特性进行分析,阐述主要参数对功率响应特性的影响及负荷功率变化时所引起的频率问题。然后对光储系统的功率响应特性进行分析,结果表明,光储系统的功率响应速度远快于燃气内燃机组,利用光储系统参与微电网负荷波动时的功率调节,可有效与生物质燃气内燃机组互为补足。生物质燃气内燃机自身的特点,导致其瞬时功率响应速度较慢,仅靠燃气内燃机组无法保证微电网频率的稳定。为改善系统的调频特性,提出了一种燃气内燃机与光储功率协同调节的频率控制策略,并给出了具体的实现方法。协同的关键是在燃气内燃机和光储系统的功率控制模型中引入延时环节,将微电网负荷端发生的功率波动先由光储系统瞬时承担,然后再以一设定速率将光储系统瞬时承担的功率转移至燃气内燃机组,以保证系统频率的稳定。协同控制过程的实质是将燃气内燃机组所需响应大的负荷有功功率变化量变小,从而使微电网的频率最大变化量减小。该控制策略可以让燃气内燃机组继续作为生物质微电网的主电源,光储系统仅参与负荷波动时的功率调节,从而满足生物质微电网的调频需求。延时环节的时间常数会影响微电网的功率调节能力,本文以燃气内燃机初始功率运行点、负荷最大有功功率变化量、频率恢复时间和频率最大偏差量作为约束条件,确定了延时时间常数的取值。在MATLAB/SIMULINK仿真实验平台搭建模型,仿真结果表明,燃气内燃机与光储的功率协同控制能够保证系统频率的稳定。