今回は令和6年度上期 電力科目 A問題3を解説します。一般的な排熱回収方式のガスタービンコンバインドサイクル発電を、同一出力の汽力発電と比較した記述から誤っているものを選ぶ問題です。
コンバインドサイクルは「効率が高い・起動が速い・追従性がよい・温排水が少ない」といいことずくめですが、弱点が1つあります。それが外気温の影響を受けやすいこと。ガスタービンは空気を吸い込んで燃やす機械だからです。
出題のポイント
令和6年度上期 電力科目 A問題3：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 電力科目 【火力】 令和6年度上期 A問題3
一般的な排熱回収方式のガスタービンコンバインドサイクル発電を、同一出力の汽力発電と比較した記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
コンバインドサイクル発電の方が、始動・停止時間が短い。
コンバインドサイクル発電の方が、負荷変化に対する追従性が高い。
コンバインドサイクル発電の方が、熱効率が高い。
コンバインドサイクル発電の方が、外気温の最大出力に与える影響が小さい。
コンバインドサイクル発電の方が、温排水量が少ない。
ポイント解説：コンバインドサイクルの唯一の弱点は「外気温の影響が大きい」こと
(4)が誤り：ガスタービンは空気を圧縮機で吸い込んで燃焼させる機械なので、出力は吸い込む空気の質量で決まる。夏場のように外気温が高いと空気の密度が小さくなり、同じ体積を吸い込んでも質量が減るため最大出力が低下する。したがって、外気温が最大出力に与える影響はコンバインドサイクル発電のほうが大きい。汽力発電はボイラで燃料を燃やすだけなので外気温の影響はほとんど受けない。問題文は「影響が小さい」としているので誤り。
その他は正しい：(1)大きなボイラに水を張って温める汽力と違い、ガスタービンは始動・停止時間が短い（数十分で起動できる）。(2)そのため負荷変化に対する追従性も高く、需要変動への対応に優れる。(3)ガスタービンの排熱を排熱回収ボイラで蒸気タービンにも使うため熱効率が高い（汽力の約40%台に対し50〜60%台）。(4)以外にもう一つの特徴として、(5)出力の多く（約2/3）をガスタービンが分担し蒸気タービン側が小さくなるので、復水器で海水に捨てる熱が減り温排水量が少ない。よって答えは(4)。
問題の解説
STEP1 ガスタービンの原理から考える
空気を吸い込んで燃やす→出力は吸込空気の質量で決まる。
STEP2 外気温の効果
外気温が高い→空気密度が小さい→吸い込む質量が減る→最大出力が低下。つまり外気温の影響は「大きい」→(4)が誤り。
STEP3 他を確認
(1)始動・停止が速い、(2)追従性が高い、(3)熱効率が高い、(5)温排水が少ない——いずれもコンバインドサイクルの正しい特徴。
答え：(4)
💡 覚え方
排熱回収形コンバインドサイクルの特徴（汽力との比較）：◎熱効率が高い（50〜60%台）／◎始動・停止時間が短い／◎負荷変化への追従性が高い／◎温排水量が少ない（蒸気タービン側が小さい＝復水器の排熱が少ない）／◎部分負荷でも効率低下が小さい（台数運転できる）／◎所内率が小さい／▲**外気温の影響を受けやすい**（気温が高いと空気密度↓→出力↓）／▲単機容量が小さい。弱点は「外気温」——ここだけ押さえれば正誤問題は落とさない。
⚠️ よくある間違い
「外気温の影響が小さい」は誤り——コンバインドサイクルの数少ない弱点。夏に出力が落ちるのはガスタービンが空気を吸い込む機械だから。温排水量は「少ない」（多いではない）。熱効率・始動時間・追従性はすべてコンバインドサイクルが有利で、この3つは迷わなくてよい。
まとめ
| (1)始動・停止時間 | コンバインドサイクルの方が短い→正しい |
| (2)負荷追従性 | コンバインドサイクルの方が高い→正しい |
| (3)熱効率 | コンバインドサイクルの方が高い（50〜60%台）→正しい |
| (4)外気温の影響 | 空気密度が変わるので影響は「大きい」→誤り |
| (5)温排水量 | 蒸気タービン側が小さく少ない→正しい。答えは(4) |
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