1.理论基础
    火力发电技术主要是由锅炉和汽轮机来完成的，为了节约能源，必须提高机组的发电效率。众所周知，从锅炉出来的蒸汽初参数对整个发电的效率有着直接影响（见图1）。由Rankine循环可知：提高汽压、汽温的主要目的是改善热循环效率。汽压与汽温不是能相互完全独立的两个变量，必须予以协调考虑，以做到排汽不过热，也不含湿过多，对再热机组都是有可能的。提高蒸汽参数的得益部分来自排汽量的减少，即排至凝汽器热量的减少。提高蒸汽压力还可增加抽气量，这样又进一步减少了排气量。

 

欲获取最大的热耗收益，汽温与汽压必须同步增加。以某一定汽压、汽温为基准，提高汽压，热耗随之减少，至一定程度后，热耗的减少量会逐渐缩小，此时，如能同时提高汽温，节能效果仍能有较显著的提高。蒸汽压力高则高压级的容积流量减少，泄漏损失及其他叶片损失相应增加。其他改善工况以降低热耗的措施，如增加再热次数、加热级数、提高给水温度及蒸汽温度等也都存在类似制约条件，也有优化间题。
    由图1可知，1～2是蒸汽在汽轮机中绝热膨胀，并对外做功；2～3是膨胀终了的湿蒸汽在冷凝器中对冷却水定温定压放热并凝结成饱和水；3～4为凝结水在给水泵中被绝热压缩，压力升高，再次进入锅炉；4～1为高压水在锅炉中定压吸热，从未饱和水加热到过热蒸汽。
    1.1蒸汽初温的影响
    由图1可以看出，在初压p₁和背压p₂不变的情况下，提高初温可提高循环的平均吸热温度，从而提高循环的热效率。此外提高初温还可以增大乏汽的干度从而改善汽轮机的工作。但是初温的提高受到锅炉中过热器和汽轮机中叶片材料耐高温的限制，不能一味地追求高温。从理论上讲：当压力不变，主蒸汽和再热蒸汽温度从538℃提高到566℃时，汽轮机热耗约下降0.6%～0.7%。
    1.2蒸汽初压的影响
    在保持背压p₂和初温T₁不变而升高初压P₁的情况下，提高p1可以提高平均吸热温度于 _{1，从而提高循环的热效率，然而提高初压会降低汽轮机排汽的干度，排汽中含水过多将会危及汽轮机的安全，并降低最后几级的工作效率。从理论上讲：当主蒸汽压力从16.5MPa提高到24.1MPa，汽轮机热耗约下降1.8％～2.0%。
    总之，提高蒸汽初参数P1和T1，降低乏汽压力p2均可以提高循环效率。}

2.超临界汽轮机发电的技术特点
    火电机组蒸汽参数的提高和单机容量的增大是火电技术进步的重要标志。大型超临界汽轮机的应用，将明显降低热耗率，提高经济性，是当今世界动力工业的发展趋势之一。对于超临界火电机组技术经济指标主要有：
    2.1可用率
    国外在发展超临界技术初期，由于参数选择过高，超越了当时的冶金技术水平，因而投运后事故频繁，可靠性、可用率低。后来通过降低参数和改进技术，超临界机组可用率不断提高，目前已经达到亚临界机组的水平。日本的超临界机组可用率大多在99；我国石洞口二厂的2台进口超临界机组的可用率也达到了90％以上。
    2.2机组效率和供电煤耗
    根据朗肯循环原理，蒸汽参数越高热力循环的热效率就会越高。一般认为，24.1MPa/538℃/566℃的超临界机组可比16.7MPa/538℃/538℃亚临界机组的热效率高2.0％～2.5%，31MPa/566℃/566℃/566℃的超超临界机组热效率提高4%～6%。目前世界上运行的超临界机组的实际供电标准煤耗大体在310～329g/kWh，我国1998年火电机组的平均标准煤耗为404g/kWh，将要关停的3000万kW小火电机组标准煤耗更高达550g/kWh。如果其中的1/3容量用1000万kW超临界机组代替，每年可节约1100～1200万t标准煤，有十分可观的节能效果。
    2.3调峰性能
    国外超临界机组发展过程中，前期多为带基本负荷，随着核电的发展并承担了基本负荷，对大型火电机组的调峰性能越来越高，对机组提出变压运行的特殊要求，通过超临界机组的专有技术开发，现代超临界汽轮机有较好的热机动性，可采用复合变压运行方式，在低负荷下机组仍保持较高的效率，完全能够满足调峰需要。
    2.4投资与收益
    根据国内专家的估算，当把16. 7MPa/538℃/538℃的亚临界参数的机组提高为24.2MPa/538℃/566℃的超临界参数机组时，电站的比投资将增大2.0％左右，相应的供电效率可提高2.5％左右。需要有一定的年限将节省的煤价抵消投资的增量。因此煤价超过一定水平时，采用超临界机组是合适的。如果再考虑减少气体排放收费，可接受的煤价还可以低一些。因此，在煤价较高的地区使用超临界机组比较有利。
    2.5环保效益
    超临界机组煤耗低，与其他火电机组相比较，相同发电量下的SO₂、NO_x气体污染和温室效应气体CO2排放相对减少，有较好的环保效益。根据国家公开发表的统计数据，截至2003年末，我国火电机组装机容量已达285640MW，平均供电煤耗为378g/kWh，较国际先进水平高出10％以上。如果按2003年全国火力发电量15800亿kWh计算，全国一年多耗煤约6000万t，占全国煤炭生产原煤总量的3.6%(16.67亿t)。在燃煤电站使用超临界机组可提高煤炭利用率，实现节能降耗，降低环境污染，有利于环保。与16.7MPa/538℃/538℃的亚临界参数火电机组相比，采用538℃/566℃超临界机组可使CO2的排放量减少10%；采用600℃/620℃超超临界机组可使CO2的排放量减少15%；采用700℃/720℃超超临界机组可使CO₂的排放量减少30%。再者现在的大型超临界机组大都装有脱硫脱硝装置以及除尘装置，所以对环境的污染就会更小。