Abstract Improving the overall efficiency of a present power system has significant importance as much as developing renewable energy systems. Because, there are many constructed power systems, which damages the environment by releasing a considerable amount of heat to the environment without use. Therefore, in the present paper, probable single, dual and triple system configurations were assessed in terms of energy, exergy and environment. In the concept of the study, a present gas turbine (GT) cycle was used as topping cycle, while the Rankine cycle (RC) and Kalina cycle (KC) were used as the bottoming cycle. For each single, dual and triple systems, the parametric optimisation of the cycles was made to find best performing system working parameters, in addition to finding probable maximum overall performances. After comprehensive analyses, recoverable heat was found as 30.74% for using single RC and 24.99% for using single KC. By designing a dual system using GT as a topping and RC as a bottoming cycle, the thermal efficiency was calculated as 41.72%. Moreover, it was concluded that 46.39% of total heat input could be recovered by the triple GT-RC-KC. By recovering the heat with these power system configurations, the maximum net power production amounts were found as 1746.80 kW with single RC, 890.14 kW with single KC, 7946.82 kW with dual GT-RC and 8836.96 kW with triple GT-RC-KC. With dual RC-KC configuration integrated to the GT, nearly 1687 tones-CO2/h reduction in CO2 emission amount was achieved. Payback periods of the RC, KC and RC-KC subsystems integrated to the GT were determined as 3.48, 3.22 and 3.39 years, respectively.

中文翻译：

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电力系统单、双和三配置的能源、火用、经济和环境 (4E) 分析和优化：兰金循环/卡林娜循环，由燃气轮机驱动

摘要 提高现有电力系统的整体效率与开发可再生能源系统一样重要。因为，有许多构建的电力系统，在不使用的情况下通过向环境释放大量热量来破坏环境。因此，在本文中，从能源、火用和环境方面评估了可能的单、双和三系统配置。在研究的概念中，当前的燃气轮机 (GT) 循环被用作顶部循环，而兰金循环 (RC) 和卡利纳循环 (KC) 被用作底部循环。对于每个单系统、双系统和三系统，除了寻找可能的最大整体性能外，还对循环进行了参数优化，以找到性能最佳的系统工作参数。经过综合分析，发现使用单个 RC 的可回收热量为 30.74%，使用单个 KC 为 24.99%。通过设计以 GT 为顶部循环和 RC 为底部循环的双系统，热效率计算为 41.72%。此外，得出的结论是，三重 GT-RC-KC 可以回收 46.39% 的总热量输入。通过使用这些电力系统配置回收热量，发现最大净发电量是单 RC 1746.80 kW，单 KC 890.14 kW，双 GT-RC 7946.82 kW 和三 GT-RC-KC 8836.96 kW。通过将双 RC-KC 配置集成到 GT，实现了近 1687 吨二氧化碳/小时的二氧化碳排放量减少。集成到 GT 的 RC、KC 和 RC-KC 子系统的投资回收期分别确定为 3.48、3.22 和 3.39 年。74% 使用单个 RC 和 24.99% 使用单个 KC。通过设计以 GT 为顶部循环和 RC 为底部循环的双系统，热效率计算为 41.72%。此外，得出的结论是，三重 GT-RC-KC 可以回收 46.39% 的总热量输入。通过使用这些电力系统配置回收热量，发现最大净发电量是单 RC 1746.80 kW，单 KC 890.14 kW，双 GT-RC 7946.82 kW 和三 GT-RC-KC 8836.96 kW。通过将双 RC-KC 配置集成到 GT，实现了近 1687 吨二氧化碳/小时的二氧化碳排放量减少。集成到 GT 的 RC、KC 和 RC-KC 子系统的投资回收期分别确定为 3.48、3.22 和 3.39 年。74% 使用单个 RC 和 24.99% 使用单个 KC。通过设计以 GT 为顶部循环和 RC 为底部循环的双系统，热效率计算为 41.72%。此外，得出的结论是，三重 GT-RC-KC 可以回收 46.39% 的总热量输入。通过使用这些电力系统配置回收热量，发现最大净发电量是单 RC 1746.80 kW，单 KC 890.14 kW，双 GT-RC 7946.82 kW 和三 GT-RC-KC 8836.96 kW。通过将双 RC-KC 配置集成到 GT，实现了近 1687 吨二氧化碳/小时的二氧化碳排放量减少。集成到 GT 的 RC、KC 和 RC-KC 子系统的投资回收期分别确定为 3.48、3.22 和 3.39 年。通过设计以 GT 为顶部循环和 RC 为底部循环的双系统，热效率计算为 41.72%。此外，得出的结论是，三重 GT-RC-KC 可以回收 46.39% 的总热量输入。通过使用这些电力系统配置回收热量，发现最大净发电量是单 RC 1746.80 kW，单 KC 890.14 kW，双 GT-RC 7946.82 kW 和三 GT-RC-KC 8836.96 kW。通过将双 RC-KC 配置集成到 GT，实现了近 1687 吨二氧化碳/小时的二氧化碳排放量减少。集成到 GT 的 RC、KC 和 RC-KC 子系统的投资回收期分别确定为 3.48、3.22 和 3.39 年。通过设计以 GT 为顶部循环和 RC 为底部循环的双系统，热效率计算为 41.72%。此外，得出的结论是，三重 GT-RC-KC 可以回收 46.39% 的总热量输入。通过使用这些电力系统配置回收热量，发现最大净发电量是单 RC 1746.80 kW，单 KC 890.14 kW，双 GT-RC 7946.82 kW 和三 GT-RC-KC 8836.96 kW。通过将双 RC-KC 配置集成到 GT，实现了近 1687 吨二氧化碳/小时的二氧化碳排放量减少。集成到 GT 的 RC、KC 和 RC-KC 子系统的投资回收期分别确定为 3.48、3.22 和 3.39 年。三重 GT-RC-KC 可以回收 39% 的总热量输入。通过使用这些电力系统配置回收热量，发现最大净发电量是单 RC 1746.80 kW，单 KC 890.14 kW，双 GT-RC 7946.82 kW 和三 GT-RC-KC 8836.96 kW。通过将双 RC-KC 配置集成到 GT，实现了近 1687 吨二氧化碳/小时的二氧化碳排放量减少。集成到 GT 的 RC、KC 和 RC-KC 子系统的投资回收期分别确定为 3.48、3.22 和 3.39 年。三重 GT-RC-KC 可以回收 39% 的总热量输入。通过使用这些电力系统配置回收热量，发现最大净发电量是单 RC 1746.80 kW，单 KC 890.14 kW，双 GT-RC 7946.82 kW 和三 GT-RC-KC 8836.96 kW。通过将双 RC-KC 配置集成到 GT，实现了近 1687 吨二氧化碳/小时的二氧化碳排放量减少。集成到 GT 的 RC、KC 和 RC-KC 子系统的投资回收期分别确定为 3.48、3.22 和 3.39 年。通过将双 RC-KC 配置集成到 GT，实现了近 1687 吨二氧化碳/小时的二氧化碳排放量减少。集成到 GT 的 RC、KC 和 RC-KC 子系统的投资回收期分别确定为 3.48、3.22 和 3.39 年。通过将双 RC-KC 配置集成到 GT，实现了近 1687 吨二氧化碳/小时的二氧化碳排放量减少。集成到 GT 的 RC、KC 和 RC-KC 子系统的投资回收期分别确定为 3.48、3.22 和 3.39 年。