天然气发电作为目前较为清洁的发电方式,备受瞩目。燃气蒸汽联合循环发电具有启停快、排放低、效率高的特点,是当前天然气发电的主要技术。进一步提高燃气轮机联合循环的效率,降低排放仍然是热力循环研究的重要内容。本文以9HA.02燃气轮机联合循环技术参数为基准,模拟分析了 H级燃气轮机冷却水平下准一维透平冷却模型中关键参数对联合循环性能的影响,并对模型中的参数进行了不确定性分析,开展了燃气轮机新技术对联合循环性能影响的研究。本文的主要研究内容及结果如下:1.基于准一维透平冷却模型和底循环简明估算模型,研究了参数变化对燃气轮机及其联合循环透平冷却空气、效率和比功的影响特性,得到了燃气轮机部件效率、透平冷却及材料技术水平、燃烧室出口温度及循环压比等关键参数的影响。结果表明,在H级燃气轮机的部件技术水平下,仅靠提高温度和压比对联合循环性能提升较小,即使燃烧室出口温度提升至2000℃,在其最佳压比下,联合循环效率也只能提高约2个百分点,联合循环效率的进一步提高需全面提升部件效率和透平冷却-材料技术水平。2.基于蒙特卡罗方法对H级联合循环系统进行了不确定性分析,辨别出对系统性能影响较大的关键参数,并对结果进行验证。基于对关键参数发展提升的预测,讨论了联合循环系统性能进一步提升的可能性。结果表明:在9HA.02燃气轮机联合循环基础上,联合循环效率提升2个百分点的概率为60%。3.基于准一维透平冷却模型和建立的三压再热底循环模型,研究了燃料预热、透平冷却空气预冷、预冷预热相结合以及燃料加湿对H级燃气轮机联合循环性能的影响。结果表明:燃料预热能够提高联合循环效率,应根据燃料需要加热的温度选择底循环中不同部位的热源;对透平冷却空气进行预冷后,联合循环输出功增加,选择底循环中抽取高压给水预冷冷却空气方案最优;利用抽取的底循环换热工质将燃料预热和冷却空气预冷相结合后,当燃料达到一定温度后,联合循环的输出功及效率均能高于不预冷不预热情形下的性能,并将其与冷却空气与燃料换热方案进行了对比,前者方案更优;将燃料加湿到较低含湿量的饱和状态时,联合循环功率以及效率均能随含湿量升高而增长。4.基于余热锅炉优化模型,通过全局优化的方法分别对H级“冷却-材料”水平下和“冷却-材料”水平提升后的联合循环的底循环进行优化,得到更高性能的联合循环。H级“冷却-材料”水平下,燃烧室出口温度为2000℃,压比为30的情景下,联合循环效率达到最高,比底循环未优化的联合循环效率提高了将近一个百分点。