電験三種 令和6年度上期 電力 問3｜発電（火力発電）

電験三種「電力」の「発電（火力発電）」に関する問題（令和6年度上期 問3）。正答は(4)です。

ガスタービンは外気温が上昇すると空気密度が下がり出力が低下しやすく、コンバインドサイクル発電は同一出力の汽力発電と比べて外気温変化の影響をむしろ「大きく」受けます。(4)「外気温の最大出力に与える影響が小さい」は実際と逆であり誤りです。(1)(2)(3)(5)はコンバインドサイクルの特徴として正しく、正答は(4)です。

【コンバインドサイクル発電と汽力発電の比較の各選択肢の検討】（令和6年度上期 問3）

(1) 正しい：ガスタービンは起動が速く、コンバインドサイクルは汽力発電より始動・停止時間が短い。

(2) 正しい：ガスタービンは負荷変化への応答が速く、コンバインドサイクルは負荷追従性が高い。

(3) 正しい：高温のガスタービンで発電したうえ、その排気の熱も蒸気タービンで回収して発電するため、熱効率は汽力発電より高い。

(4) 誤り：ガスタービンは外気温が上がると吸入空気密度が下がり出力が低下しやすいため、コンバインドサイクルは汽力発電より外気温の最大出力への影響が「大きい」。「小さい」は逆。

(5) 正しい：蒸気タービンが受け持つのは出力の一部で、復水器で冷却する蒸気の量が同一出力の汽力発電より少ないため、温排水量が少ない。

誤っているものは(4)。

【ガスタービンの外気温依存性とコンバインドサイクルの特性】（令和6年度上期 問3）

ガスタービンコンバインドサイクル発電（CCGT）は、ガスタービンの排気熱を利用して蒸気を発生させ蒸気タービンでも発電する複合発電方式であり、同一出力の汽力発電（蒸気タービンのみ）と比べて熱効率が高い。高温の燃焼ガスで直接ガスタービンを回し、なお高温の排気を排熱回収ボイラで利用するので、燃料の熱を二段階で使えるためである。また、大きなボイラを持つ汽力発電に比べて熱容量が小さく、始動・停止時間が短く、負荷変化への追従性にも優れる。さらに出力の一部しか蒸気タービンが受け持たないので、復水器から捨てる熱（温排水）も少ない。

一方で、ガスタービンを持つことによる弱点が外気温依存性である。ガスタービンは圧縮機で吸い込んだ空気を燃焼させて膨張仕事を取り出す構造であり、出力は吸入空気の質量流量に大きく依存する。外気温が上昇すると空気の密度が下がり、同じ体積を吸い込んでも質量流量が減るため、ガスタービンの最大出力は夏季など高温時に低下しやすい。これに対し、汽力発電（蒸気タービンのみ）はボイラでの燃焼・蒸気発生が主体であり、外気温変化による出力への影響はガスタービンよりも小さい。

したがって、コンバインドサイクル発電は汽力発電と比べて「外気温の最大出力に与える影響が大きい」のが実態であり、本問の選択肢(4)はこれを「小さい」と逆に記述している点が誤りである。実務では、夏季のガスタービン出力低下を補うため、吸気冷却を導入する発電所もある。コンバインドサイクルの利点（効率・応答性・温排水低減）と、この外気温依存性という弱点をセットで理解しておくことが、本問のような比較形式の正誤判定を正確に解く鍵になる。