能源问题已经日益成为关注的焦点，而能源消耗的主题是城市。城市能源系统式城市发展的生命线，是城市基础设施的主要组成部分。目前城市能源中普遍存在一系列的问题，诸如能源短缺或功能系统不合理带来的城市供能 问题，涉及到可持续发展的节能降耗问题，燃料燃烧带来的大气污染问题，昂贵的清洁能源带来的经济成本问题等。北京市未来5年内将建成四大热电中心，目前成为人们关心关注的问题。这对城市能源、城市环境、城市管网都将是一次巨大的挑战。
一、热电联产的概念
燃气-蒸汽联合循环热电联产是由：燃气轮机、发电机、燃气锅炉、蒸汽轮机(抽气式或背压式)共同组成的循环系统，它将燃气轮机做功后排出的高温烟气通过燃气锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电(供热)，或将部分发电做工后的乏汽用于供热。
燃气轮机包括压缩机、燃烧室和燃气透平组成。压缩机从大气吸入空气，压至 压力，送入燃烧室与燃气混合燃烧，形成高温燃气进入燃气轮机做功，推动透平转子旋转，带动燃气轮机发电机发电，从而将化学能转变为电能，这就是简单燃气轮机循环的工作原理。其 大的缺点是效率偏低，目前的循环效率大约只有在35左右。
在燃气轮机正常运行时，透平产生的功率约有2/3用来驱动压气机，剩余的功率用来驱动发电机发电或者用来携带其它种类的负荷。燃料在燃烧室里燃烧所释放出来的热量是燃气轮机循环的高温热源，而透平排气进入大气则是燃气轮机循环的冷源。但仔细想想，燃气轮机循环并不符合热力学里对热力循环的定义。因为在循环始点的工质是空气，循环终点的工质是燃气，工质的成分发生了变化，并且燃气的物质数量也比空气的物质数量多出所加入的燃料量。尽管燃气的温度和压力 终可以恢复到和循环始点的空气的温度和压力相同，但是前两条已经说明燃气轮机循环不符合热力学中关于热力循环的定义。也就是说在温嫡图上，压缩机里的压缩、燃烧室中的吸热、透平里的膨胀、大气中的放热这4个热力过程没有构成一个封闭的回路，即循环的始点和终点是不闭合的。故此燃气轮机循环也叫开式循环。
因此，在做燃气轮机分析时，不热量的交换，也有工质内容的改变和掺混。为了避免工质成分和物质量的变化所带来的麻烦，使问题得以简化。将燃气轮机变成“空气轮机”，只有工质之间的传热没有工质的掺混和交换。这个替换的本质是忽略了空气与燃气的成分、物质量、热物性的差别。这是由于燃料量与空气量相比，数值上较小，空气与燃气的热物性也相差不大。所以在对燃气轮机循环进行定性分析时，通常使用这种替换。需要强调的是，在对燃气轮机进行定量分析计算时，不应当使用这种替换。
二、蒸汽轮机的工作流程
简单的汽轮机循环整个系统由锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵组成。给水泵将水供入燃气蒸汽锅炉中，把水加热成过热蒸汽。高温高压蒸汽由燃气蒸汽锅炉出来进入汽轮机，在汽轮机中膨胀做功，从汽轮机排出的蒸汽其压力和温度都降低了，进入凝汽器后，冷却变成凝结水。凝结水经过除氧过滤等再通过给水泵打入锅炉，继续加热成蒸汽，便完成了一次蒸汽循环。
蒸汽轮机循环有三条工质回路：
第1条是空气与燃料燃烧生成烟气的回路。这是一条开式回路，通常叫烟气回路。
第2条是水和水蒸气回路。给水进入锅炉，吸收热量被预热，再吸收热量变成饱和蒸汽， 后被加热成过热蒸汽，进入汽轮机做功，做功后的乏汽进入凝汽器被冷却水变成凝结水，凝结水用水泵打入锅炉，重复上述过程。这是一个闭式回路，构成一个符合热力学定义的热力循环，热力学里称其为郎肯循环。正是在这条回路里水泵的压缩、锅炉中的吸热、透平里的膨胀、凝汽器中的放热4个热力过程构成的热力循环，使得热能可以连续的转变为机械能，故亦称为热能动力循环。
第3条回路是冷却水(循环水)回路，这也是一条开式回路。
上述3条工质回路之间只有热量的交换而没有工质物质的掺混和交换，这一特点为汽轮机循环的热力计算带来了很大的方便。
