火力発電
内燃機関の排熱で汽力発電を行う複合発電の方式。内燃機関としては主にガスタービンが使用され、この場合はガスタービン・コンバインドサイクル(GTCC:Gas Turbine Combined Cycle)と呼ばれる。
ガスタービンを回した後の排気は500~600°C程度と高温であることから、ガスタービン排気の熱を回収する排熱回収ボイラ(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)を下流に設置し、蒸気を作って蒸気タービンを駆動させる。ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせることにより、発電端熱効率を50-60%程度(LHV)にまで高めており、日本の西名古屋火力発電所で世界最高効率である63%(LHV)を達成している。また、2023年現在、三菱重工の最新鋭J形ガスタービンを適用したプラントの発電効率は、世界最高水準を更新して64%以上を達成している。
燃料の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する発電である。使用温度により固体高分子形(PEFC)、リン酸形(PAFC)などの低温型燃料電池と溶融炭酸塩形(MCFC)、固体酸化物形(SOFC)などの高温型燃料電池に分類される。この内、高温型の固体酸化物燃料電池(SOFC)をガスタービン・コンバインドサイクル発電に組み込むトリプル複合発電の実証試験が検討されている。
この石炭火力発電をめぐり、日本の安倍晋三首相とオーストラリアのスコット・モリソン首相は、米ニューヨークで2019年9月23日に開かれた国連気候行動サミットで演説を要望したが、認められなかった。サミットに合わせて、石炭を使った発電を続ける日本に対する抗議デモも開かれた。
経済的リスク
英国のシンクタンクOverseas Development Institute(英語版)およびその他11のNGOは、人口のかなりの割合が電力にアクセスできない国での新しい石炭火力発電所の建設の影響に関するレポートを2016年10月に発表している。報告書は、石炭火力発電所の建設は貧困層をほとんど助けず、むしろより貧しくする可能性があると結論付けている。
2019年10月6日、東京大学と英シンクタンクのカーボントラッカー、機関投資家が運営するカーボン・ディスクロージャー・プロジェクトは、日本では再生可能エネルギーのコスト低下によって、洋上風力発電、太陽光発電、陸上風力発電のコストはそれぞれ2022年、23年、25年までに新規計画中の石炭火力発電よりも安くなり、石炭火力発電関連施設には最大710億ドル相当の「座礁資産化リスク」があるとの調査報告書を公表した。
安定した電力を供給可能である。太陽光発電や風力発電は変動が多いため、発電量が少ない場合のバックアップとして補完することができる。再生エネルギーで水から生成した水素を活用できれば、デメリットである環境負荷を抑えられる。
電力需要の変化に対応できる。原子力発電や太陽光発電、風力発電と違い、刻々と変化する需要に応じて発電量を柔軟に調整でき、水力発電と比べても長く調整ができる。ただし、揚水発電や、南オーストラリア州では大規模のエネルギー蓄電施設により75%電気代が値下げされ約45億円の節約につながる等、蓄電技術の向上等により出力や需要の変動の問題は解決できる可能性がある。
万一事故を起こしても、被害は局所的なものにとどまることが多い。但し台風などがオイルタンク破壊と結びつく場合、生態破壊や土壌汚染などは他の発電に比べて、大きく長期的なものになる(その災害の規模に依存する)。石油火力発電所は1979年以降、新規建設が禁止されている。
石炭や石油、天然ガス(LNG)を燃焼させて得た熱を水に伝え、水蒸気に変える。純度の高い水が必要であるため、水処理装置(イオン交換樹脂や逆浸透膜装置及び付帯設備)で硬度分、場合によっては、シリカやその他のイオン、溶存ガスなど除去している。水蒸気は蒸気タービンへ送られるほか、付近の工場などに蒸気を供給している発電所もある。
発電用ボイラーは伝熱部が水管になっている水管ボイラーであり、循環方法により貫流ボイラー、強制循環ボイラー、自然循環ボイラーがある。熱効率向上のため再熱式がほとんどである。また、貫流ボイラーは定圧ボイラーと変圧ボイラーがあり、近年は発電出力に応じて給水圧力を調整できる変圧ボイラーが採用されているほか、定圧ボイラーの弁を取り替えて、過熱器での変圧運転を行い、低出力運転時の発電効率を向上させている発電所もある。
日本では、亜臨界圧(Sub-C、蒸気圧力22.1MPa未満)と超臨界圧(SC、蒸気温度566°C以下、蒸気圧力22.1MPa以上)を「非効率」、超々臨界圧(USC、蒸気温度593°C以上、蒸気圧力24.1MPa以上)を「高効率」と分類している。なお、SCとUSCでは、必ず貫流ボイラーが採用される。
なお、排熱回収型コンバインドサイクル発電方式では、ガスタービンからの高温排気を取り入れる、排熱回収ボイラーが使用される。こちらは自然循環ボイラーである。