【Ziel】Mit der Vertiefung des globalen Trends zur Kohlenstoffreduzierung und der Förderung der großflächigen Anwendung von Wasserstoffenergie ist die technische Umrüstung bestehender Gasturbinenanlagen auf wasserstoffhaltige Verbrennungstechnologie ein wichtiger Weg, um die kohlenstoffarme Transformation im Bereich der Stromerzeugung und Wärmeversorgung zu erreichen. 【Methode】Auf Basis der thermischen Simulationsplattform Ebsilon wurde ein thermisches Systemmodell für ein gekoppeltes Zweidruck-Kombikraftwerk mit einer SGT800-Gasturbine ohne Nachverbrennung aufgebaut. Unter der Bedingung konstanter Gesamteingangsenergie des Brennstoffs und konstanter Turbineneinlasstemperatur wurde die Auswirkung des Wasserstoffmischverhältnisses (0–50 % Massenanteil) und der Gasturbinenlast auf die Betriebsparameter und die thermische Leistung des Kombikreislaufsystems untersucht. 【Ergebnisse】Die Simulationsergebnisse zeigen, dass mit steigendem Wasserstoffmischanteil die Massenstromrate des Brennstoffs allmählich abnimmt. Um die konstante Turbineneinlasstemperatur aufrechtzuerhalten, muss auch der Überschussluftfaktor am Turbineneinlass entsprechend reduziert werden. Allerdings ändern sich die Turbinenaustrittstemperatur, der Durchfluss und die Wärmeleistung nicht monoton mit zunehmendem Wasserstoffanteil, was auf die dynamische Anpassung des Kühlluftstroms durch das System zur Aufrechterhaltung der konstanten Einlasstemperatur zurückzuführen ist. Bei 100 % Gasturbinenlast und dem maximalen Kondensatabsaugungszustand erreichen die Stromerzeugungseffizienz der Gasturbine und die Effizienz des Kombikreislaufsystems ihr Maximum bei einem Wasserstoffmischverhältnis von etwa 20 % mit 41,05 % bzw. 80,79 %, was gegenüber dem reinen Erdgasbetrieb eine Steigerung um 1,38 % bzw. 1,16 % bedeutet. Die weitere Untersuchung des Einflusses der wasserstoffgemischten Verbrennung unter variabler Last zeigt, dass bei einer Erhöhung des Wasserstoffanteils von null auf 50 % die Stromerzeugungseffizienz bei 100 %, 80 % und 60 % Gasturbinenlast um 1,38 %, 1,28 % bzw. 1,12 % steigt, während die Effizienz des Kombikreislaufsystems um 1,16 %, 1,08 % bzw. 0,92 % zunimmt. 【Fazit】Der Einfluss der Wasserstoffbeimischung auf die Anlagenleistung zeigt eine komplexe, doppeldimensionale Lastabhängigkeit. Im Hochlastbereich maximiert die Wasserstoffbeimischung durch Optimierung des Verbrennungsprozesses den absoluten Effizienzgewinn der Anlage; im Teillastbereich hebt die Wasserstoffbeimischung die Leistungsuntergrenze der Anlage an und gewährleistet deren wirtschaftliche Machbarkeit bei tiefgreifender Lastregelung.

Kombikreislauf;Wasserstoffverbrennung;EBSILON;thermische Leistung