コンバインドサイクル発電とは？初心者にもわかる仕組みとメリット共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

コンバインドサイクル発電の基本

コンバインドサイクル発電とは、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせて発電する仕組みのことです。ガスタービンが燃焼によって高温高圧のガスを回し、その排熱を回収して蒸気を作り蒸気タービンを回すことで、もうひとつの発電機を働かせます。これにより、同じ燃料量でより多くの電気を取り出すことができ、全体の発電効率を高めることが可能になります。

仕組みと流れ

まず、燃料を燃焼させてガスタービンを回します。回転するタービンは発電機を動かして電力を生み出します。次に、ガスタービンの排熱を回収する装置（ヒートレシーブ・スチームゲネレーターと呼ばれることもあります）を通して水を蒸気に変えます。蒸気は蒸気タービンを回し、さらに発電を行います。この二つのタービンを組み合わせることで、より高いエネルギーを取り出せるのです。この組み合わせを「コンバインド」と呼びます。

熱効率とポイント

この発電方式の最大の特徴は高い熱効率です。一般的なガスタービン発電と比べて、約50〜60％程度の熱効率を実現することが多く、同じ燃料から得られる電力量が多くなります。ただし、設備は複雑で、初期投資や保守コストが高くなる傾向があります。

実際の運用と環境影響

現場では、ガスタービンの排熱をそのまま捨てずに回収して蒸気を作るため、燃料の有効活用が進みます。これにより燃料消費の削減とCO2排出の抑制が期待されます。ただし、地域の燃料事情や技術の違いにより、すべての案件で同じ効果が得られるわけではありません。

比較表

特徴	ガスタービン発電	コンバインドサイクル発電
熱利用	排熱の未利用が多い	排熱を蒸気に変換して再利用
熱効率	約30〜40%	約50〜60%
設計の難易度	比較的シンプル	やや複雑で設備が多い
初期コスト	低め	高め

まとめ

コンバインドサイクル発電は高効率な発電方式として、現代の発電インフラで重要な役割を果たしています。燃料を有効活用し、排熱を再利用するため、環境負荷を抑える可能性がある一方で設備投資と保守コストが課題となることがあります。もし学習の入り口として興味があるなら、ガスタービンと蒸気タービンの基本を理解するところから始めると良いでしょう。

コンバインドサイクル発電の同意語

コンバインドサイクル発電: ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせて排熱を再利用する高効率の発電方式。
コンバインドサイクル発電所: この発電方式を実際に運用する発電所を指す表現。
複合サイクル発電: ガスタービンと蒸気タービンを併用する発電方式の総称。
複合サイクル発電所: 複合サイクル発電を行う発電所を指す表現。
複合サイクルプラント: 複合サイクル発電を実施する発電プラントの別称。
ガスタービン-蒸気タービン併用発電: ガスタービンと蒸気タービンを併用して発電する方式。
ガスタービンと蒸気タービン併用発電: ガスタービンと蒸気タービンを併用して発電する方式の表現。
複合循環発電: 複合サイクル発電と同義の表現。
複合循環プラント: 複合循環発電を行う設備を指す表現。

コンバインドサイクル発電の対義語・反対語

単独サイクル発電（シングルサイクル発電）: 二つの熱サイクルを併用せず、ガスタービンまたは蒸気タービンのいずれか一方だけを用いる発電方式。総じてコンバインドサイクル発電より熱効率が低い傾向。
ガスタービンのみの発電: ガスタービンだけを使い、蒸気タービンを使用しない発電方式。二段階の蒸気回収を伴わないため、総合的な効率はコンバインドサイクルより低いことが多い。
蒸気タービンのみの発電: 蒸気タービンだけを使い、ガスタービンを使用しない発電方式。Rankineサイクルのみで運用され、総合的な効率はコンバインドサイクルに比べて低くなることが多い。
非組み合わせ発電: 二つ以上の熱サイクルを組み合わせず、独立したサイクルを用いる発電方式。コンバインドサイクルの対義語的な表現として用いられることがある。
低効率発電: 複数の熱サイクルを併用しないことで相対的に熱効率が低い発電。コンバインドサイクル発電と比較した場合の対照的な特性を示す表現。

コンバインドサイクル発電の共起語

ガスタービン: 高温高圧のガスを燃焼させて回す回転機。コンバインドサイクル発電では第一段階の発電を担い、排熱を熱源として利用します。
蒸気タービン: 蒸気の力で回る発電機。HRSGで作られた蒸気を用いて第二段階の発電を行います。
ヒートリカバリースチームジェネレーター（HRSG）: ガスタービンの排熱を回収して蒸気を作る装置。熱を有効活用して全体の発電効率を高めます。
熱回収: ガスタービンの排熱を利用して熱エネルギーを再利用すること。
排熱回収: 排熱を有効活用する取り組み。HRSGの主役となる装置です。
熱効率: 燃料を使って得られる電力の割合を示す指標。コンバインドサイクル発電は高い熱効率が特徴です。
発電効率: 燃料1単位あたりに得られる発電エネルギーの割合。全体の効率を表します。
天然ガス: 主にこの燃料を使うことが多い。比較的クリーンで燃焼時の排出が少ない特徴があります。
発電所: 電力を長時間安定供給するための設備群。複合サイクル発電所は高効率を狙います。
コスト/費用: 導入費用や運用費用。経済性を評価する際の重要な要素です。
稼働率: 発電所が実際に稼働している時間の割合。需要変動に対応します。
柔軟性: 出力を素早く調整できる能力。需要の変動に対応しやすい点が魅力です。
NOx削減: 窒素酸化物の排出を抑える取り組み。環境規制対応の一環です。
CO2削減: 二酸化炭素の排出を減らす努力。低炭素化の観点で重要です。
排出ガス処理: 排出ガスを浄化・低減させる技術。環境規制対応に含まれます。
環境規制: 政府が定める排出基準や規制。発電方式選択に影響します。
蒸気循環: 蒸気を回して第二段の発電を支える循環系。HRSGと蒸気タービンを結びます。
脱硝/窒素酸化物対策: NOxを抑える技術や設備。発電所の排出基準達成に関わります。
再熱: ガスタービンの効率と出力を安定させるための蒸気再加熱工程。

コンバインドサイクル発電の関連用語

コンバインドサイクル発電: ガスタービンの排熱を熱回収蒸気発生器（HRSG）で蒸気に変え、蒸気タービンを追加回転させて発電する高効率発電方式。環境性能と発電コストのバランスに優れる大型発電の代表格です。
ガスタービン発電: 高温高圧の燃焼ガスでタービンを回して電力を取り出す発電方式。単独でも用いられますが、コンバインドサイクルでは熱回収と組み合わせて効率を高めます。
蒸気タービン発電: 蒸気サイクル（Rankineサイクル）により蒸気を膨張させてタービンを回し発電する方式。CCではHRSG由来の蒸気を用います。
熱回収蒸気発生器: ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させ、蒸気タービンへ供給する熱交換器群。HRSGと呼ばれます。
ブレイソン・サイクル: ガスタービンの基本熱力サイクル。圧縮・燃焼・膨張の過程を繰り返して仕事を得る仕組みです。
ランキン・サイクル: 蒸気タービンの基本熱力サイクル。水を蒸気に変えてタービンを回し、発電します。
複合サイクルプラント: ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせ、排熱を再利用して高効率を追求する発電所の総称。
部分負荷運転: 需要変動に合わせて出力を段階的に調整する運転。排熱回収設備の特性上、適切な運転設計が必要です。
負荷追従: 需要に迅速に対応して出力を合わせる運転方針。CCでは安定性と効率の両立が課題になることがあります。
発電効率: 投入燃料に対して得られる電力の割合。CCではガスタービンと蒸気タービンの組み合わせにより高い総合効率を狙います。
NOx排出: 窒素酸化物の排出。高温燃焼で発生しやすいため低NOx化対策が重要です。
SCR（選択的触媒還元法）: NOxを低減する代表的な技術。触媒を用いてNOxを窒素と水へ還元します。
CO2排出: 化石燃料燃焼による二酸化炭素の排出量。高効率化により排出量を抑える効果が期待されます。
排熱回収: ガスタービンの排熱を有効活用して追加の蒸気を作り、発電量を増やすしくみ。
HRSGの段構成: 熱回収蒸気発生器は通常、一次・二次・再熱など複数段の構成で蒸気条件を段階的に調整します。
再熱: Rankineサイクルで蒸気を途中で再加熱して効率を高める技術。CCでも導入されることがあります。
天然ガス: CCの主な燃料。比較的燃焼効率とクリーン性のバランスが良く、安定した供給が前提となります。
バイパスダクト: HRSG経路における排熱の分岐・迂回用の経路。運転 flexibility や停止時の安全性確保に使われます。
タービン出力制御: ガスタービン・蒸気タービンの出力を制御して、発電量と周波数・電圧を安定させる制御系。
冷却系統: 発電所設備を適切に冷却するための水系・空冷系の設備。安定運用の要となります。