随着煤炭资源的日益减少和愈来愈严重的生态环境问题,符合清洁绿色低碳主题的燃气轮机及其联合循环发电机组得到广泛的关注。燃气轮机联合循环发电系统因其污染小、供电效率高、建设周期短、运行可靠性高以及启停快等特性有利于电网的调峰过程及安全运行。在调峰过程中,燃气-蒸汽联合循环机组常常处于变工况下工作,此时机组效率以及各个重要部分的性能均发生变化。因此建立可靠的燃气轮机联合循环变工况模型以及提升机组变工况性能尤为重要。针对西门子V94.3A燃气轮机,合理选取透平初温、各级透平冷却流量及压气机各级压比等设计参数数值,基于逐级叠加法和简化的Flugel公式分别对压气机和燃气透平建立精确的模型,将计算出的不同环境温度下的燃气轮机全工况性能与实际运行数据比较发现,燃机负荷高于75%时模型较为精确;由于缺乏实际压气机各级主要结构参数数据,模拟压气机的流量与负荷的对应关系跟实际情况存在偏差,在低负荷时可能存在模拟的燃机压比和透平入口温度略高于实际运行参数,误差逐渐增大。总的来说,采用的变工况建模方法对于燃气轮机全工况性能的理论研究是较为可靠的,为联合循环部分回热改造打下基础。为了提高燃气轮机联合循环机组的变工况效率,提出了一个新型的部分回热燃气轮机联合循环系统,结合两种相应的利用回热调节负荷运行策略,分析其变工况特性。与常规回热燃气轮机不同,新系统中仅有部分而并非所有的透平排烟用于预热压气机出口空气,且在93.6%-100%联合循环负荷时通过改变参与回热的烟气比例调节机组负荷。结果表明:采用IGVT3-T4方案比更有利于提升新循环整体性能,与采用相似IGVT3-T4-F运行策略的基准机组效率最大差值为1.4%。改变回热烟气比例过程中,机组实际上是通过调节比功来调节负荷,而其变负荷效率接近设计数值。采用新运行策略的部分回热循环相对传统燃气轮机联合循环有较高的变工况效率,设计工况下机组出功仅降低10.8MW,是一种良好的燃气轮机联合循环机组的改造与运行方案。