加快由电站汽轮机向燃机联合循环转型,是实现国家可持续发展的现实选择。本文以PG9171E型燃气轮机的燃气—蒸汽联合循环机组为研究对象,首先建立联合循环机组的数学模型,在此基础上借助计算机商用软件对联合循环变工况性能进行研究分析,并和实际电站性能试验的方法和修正曲线作比较,分析其实际运行时的性能。然后,讨论一种以超临界二氧化碳为工作流质的新型清洁能源发电技术,从热力学角度出发分析其在燃气轮机系统上的运用可行性。主要研究内容:首先,进行燃气—蒸汽联合循环热力系统建模。分别建立了燃气轮机（压气机、燃烧室、透平）、余热锅炉、汽轮机三大模块的性能计算模型,并分析每一子块的变工况特性。其次进而建立了联合循环性能计算模型。基于商用软件的联合循环机组变工况计算分析,对联合循环变工况进行计算,与设计值进行比较,验证了上述性能计算模型的准确性。其次,考虑到现场实际运行情况,分别对燃料热值、大气环境、机组负荷、机组供热情况四个方面对联合循环性能和经济性进行分析,得到相应的变工况曲线。并利用软件得出的性能曲线进行联合循环电站的性能试验分析。选取相应的性能计算公式,利用商用软件针对燃气轮机在现场工况下的性能试验进行模拟,得到燃气轮机性能试验模拟结果,并对结果进行分析。最后,对超临界CO₂循环及其在燃气轮机中的应用进行分析。运用热力学第一、第二定律对超临界CO₂布雷顿循环进行了热力学分析,以改进再压缩循环为基础,分析了不同气体种类的循环热力学性能,重点讨论了超临界CO₂作为燃气轮机底循环工作流体的热力学性能。