火力發電為目前電力系統提供電力的主要方式，以大容量之汽輪機組發電為例，其發電原理是運用蒸汽循環(Steam Cycle)方式，將化石燃料的化學能透過燃燒反應產生熱能，於鍋爐爐內加熱爐水，使其生成為高溫、高壓之蒸汽，繼而推動汽機，使成為轉動的機械能，最後，再透過發電機將機械能轉換成為電能（或電力），輸送到各地。，由於燃燒過程帶來許多其他副產物(飛灰、底灰、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物及粒狀物等)，對環境產生諸多的影響，所以也設置了許多環保設備來改善發電過程之排放以符合環保標準。
火力發電方式
本公司火力發電的方式，依熱能轉換為原動機之機械能，一般可分為：
汽輪機組發電將化石燃料的化學能透過燃燒反應產生熱能，於鍋爐爐內加熱爐水，使其生成為高溫、高壓之蒸汽，繼而推動汽機，使成為轉動的機械能，最後，再透過發電機將機械能轉換成為電能（或電力）；此類型機組具備低燃料成本、大型發電容量的優點，但有高裝置成本及不具備快速啟動能力的缺點。化石燃料有煤炭、重油、天然氣等，汽輪機組發電依燃料種類，可分成汽力燃煤機組、汽力燃油機組、汽力燃氣機組。
複循環機組發電係組合氣渦輪機與汽輪機組而成的發電方式，將氣渦輪機的高溫排氣，直接排入熱回收鍋爐，將爐水加熱產生蒸汽來推動汽機，再透過發電機將機械能轉換成為電能。此種複合式的發電可獲得較高熱效率、快速啟動能力及低空氣污染物排放量的優勢，近年來本公司也增加此類機型的供電量。
氣渦輪機發電將燃料(天然氣或柴油)噴入燃燒筒與經過空壓機的高壓空氣混合燃燒，產生高溫高壓的燃氣推動氣渦輪機，帶動發電產生電能。此類型機組具備快速啟動能力，但有高燃料成本及低效率的缺點。
柴油機發電將燃料(重油或柴油)直接送入柴油機的氣缸中壓縮燃燒，因燃料燃燒後生成高溫高壓的燃氣會推動活塞作功，帶動連接轉軸的發電機轉動產生電能。此類型機組具備快速啟動能力，但有高燃料成本、低效率及小容量發電的缺點。
隨著對環境永續的追求，臺灣啟動了能源轉型進程，規劃在民國114年達到天然氣發電占比50%的目標，因此台電加快腳步，如火如荼地進行大潭、通霄發電廠等一連串擴建計畫，同時規劃興達、台中、協和發電廠等複循環燃氣機組新建計畫，等到這些機組都上線商轉之後，天然氣發電累計裝置容量預估可達2,746萬瓩，也將成為穩定供電的推手！
占比超過八成的火力發電，是臺灣目前的發電主力，以煤和天然氣為主要燃料。台電發電處鄭天德副處長用一個很簡單的例子說明火力發電的原理：「發電就是能量轉換的過程，讓我們簡單地想像一下，廚房的爐上有個正在燒的水壺，不論用天然氣、煤或是油都能當成燃料，若我們在壺嘴處裝設葉片，燒水過程中冒出的水蒸汽，可以推動葉片、進而帶動蒸汽輪機發電。」
當然真正的火力發電機組結構更加複雜，蒸汽輪機（Steam Turbine，ST）發電採用朗肯熱力循環（Rankine Cycle）原理，以煤炭、油或天然氣為燃料，透過燃燒反應加熱鍋爐內的水，產生高溫、高壓蒸汽推動汽機運轉，再帶動發電機發電；大家熟知的傳統和超超臨界機組就屬於這類；氣渦輪機（Gas Turbine，GT）發電則是運用布雷登熱力循環（Brayton Cycle）原理，將經過壓縮的空氣與天然氣或柴油混合燃燒，產生高溫高壓的燃氣推動氣渦輪機，最後帶動發電機發電。
複循環結合以上兩種機組，分成兩階段發電；其中氣渦輪機將天然氣燃燒做功約攝氏640度的餘熱，直接排入熱回收鍋爐（Heat Recovery Steam Generator，HRSG），將爐水加熱產生蒸汽來推動汽機，再透過發電機將機械能轉換成為電能，進行第二次發電。由於結合兩個熱力循環，所以稱為複循環。複循環機組可以是一對一、二對一或三對一，以二對一為例，即二部氣渦輪機對應一部蒸汽輪機，共有三部發電機，因此一部複循環發電機組的裝置容量比單循環的燃煤機組高。
鄭副處長表示複循環的發電效率較高，且第二次發電為高溫排氣再利用，不需要燃料，例如大潭發電廠1至6號機發電效率可達約58%，正在擴建的8、9號機則可達63%。
能源多樣化 確保供電穩定
由於天然氣燃燒過程產生的溫室氣體與空氣污染物較少，有「潔淨能源」之稱，因此複循環機組在環保面的表現也較好。另外，複循環機組建置時程較短，從設備採購合約簽定、下單生產、土木營建、機房興建到正式商轉，僅需約3年，燃煤機組則需約4.5年。
在調度面上，複循環機組啟動快、升降載反應速度快，如中午休息時，全國用電需求量減少，這時就會讓複循環機組降載，而這個優點也成為政府推動再生能源的重要助力。
鄭副處長說，「再生能源的太陽能或風力都有間歇性問題，要有太陽、風力才能發電，這樣的特性提高再生能源發電的不穩定及變動性，而複循環快速升降載的特性正好與之形成互補，因此也可將複循環機組視為儲能系統。」
也許不少人會覺得「既然複循環機組有這麼多特點，為什麼還需要燃煤機組？」對此鄭副處長表示，可以從成本和燃料儲存兩方面來看，火力發電使用的燃料中，成本最低的是煤、天然氣次之、油最高，燃氣每度電成本約是燃煤的1.4倍。加上臺灣能源98%仰賴船運進口，容易受到國際情勢、能源價格波動及天候影響，燃料儲存期成為能否穩定供電的重要因素之一，在燃料儲存方式與存量上，煤比天然氣更具優勢。煤一般儲存在室內或室外，環境限制較小，目前儲存量可達30天，天然氣則需儲存在特定儲存槽，目前存量約一個禮拜，若連續遇到兩個颱風，天然氣存量就會緊張，因此，政府持續推動天然氣接收站及儲存設備興建以提高存量，確保穩定供電。
兼顧效益與環保 燃煤燃氣機組持續更新
既然燃氣與燃煤發電各有其優、劣勢，那台電如何配置發電機組比例呢？鄭副處長說，臺灣電力系統屬於獨立電網，不像歐陸國家電網為跨國互聯，可向鄰近國家購買電力，若臺灣供電不足也無法接受外援，因此能源來源需多樣化，以降低風險，確保供電安全。台電原則上依據政府的能源政策規劃不同類型的機組配置，包括到民國114年的天然氣、煤、再生能源占比要求及備用容量率不低於15%，同時也要考慮發電效率、環保、成本、燃料儲存量、面臨除役年限機組的增補和區域廠址空間等諸多因素。
因此利用既有廠址新增或改建天然氣複循環機組為台電目前開發主軸，「因新廠址選址不易，再加上發電、供電不只有興建電廠而已，還要考慮輸電線等問題，選在既有廠址擴建是最有效率的作法；另外也要考慮地區性，最好是區域性發電，若南電中送或中電北送，輸送過程中都會造成能源損失。」鄭副處長補充說明：「為了提高發電效益及環保規格，我們也會採用國際上最新型的機組。」
另考量燃煤發電的燃料供應穩定、且易於儲存，再加上與傳統燃煤機組相比，超超臨界機組用更少的煤達到更高的發電效率，同時減少污染，因此台電也會積極將燃煤電廠汰舊換新為超超臨界機組並改善環保設備，同時兼顧環保與效益，讓燃煤發電維持一定占比。
根據台電公司每年公布的電源規劃情形表，從民國107到114年，新增的火力機組總裝置容量超過1,000萬瓩，而陸續完成更新的燃氣複循環機組有通霄發電廠2及3號機、興達發電廠1及2號機、協和發電廠1號機，規劃新建的機組則為大潭發電廠8及9號機與7號單改複循環機組、台中發電廠1及2號機等，而燃煤更新為超超臨界機組方面，今年完成大林發電廠2號機及3號機。
燃氣複循環機組肩負能源轉型大任
台電目前有通霄、大潭、南部、興達等四座燃氣複循環電廠，都將肩負起臺灣發電版圖移動的重責大任，而新挑戰也隨之而來，鄭副處長認為最主要的考驗來自機組熱元件─葉片的運維。
複循環的兩個發電階段都需要使用葉片，且氣渦輪發電機葉片在發電過程會承受近攝氏1,500度的高溫，因此機組大修時需將葉片取下來進行「再生」，於其表面再做一層防熱層，雖然台電綜合研究所是這方面的專家，但隨著機型更新，葉片需承受更高的溫度，再生技術也需再升級。
另一個挑戰是建立對天然氣的安全儲存與供給的知識及技能。目前台電使用的天然氣全向中油採購，儲存量只有七天，而政府為確保供電安全，要求儲存量不能低於15天，因此，政府同意台電自購天然氣，同時在臺中港、協和發電廠興建天然氣接收站及儲氣槽等設備。
鄭副處長表示，「臺中接收站預計民國112年開始供給天然氣，這是台電第一次自建天然氣儲存槽，在儲存與供氣上都需要做好偵漏、偵煙的設備及防火設施，我們同仁已經跟著負責工程統包的顧問公司一起設計與規劃，學習接收站運維必備的知識與技能。」
火力发电系统主要由燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、电气系统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。
热电厂为火力发电厂，采用煤炭作为一次能源，利用皮带传送技术，向锅炉输送经处理过的煤粉，煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽，经一次加热之后，水蒸汽进入高压缸。为了提高热效率，应对水蒸汽进行二次加热，水蒸汽进入中压缸。通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮发电机发电。从中压缸引出进入对称的低压缸。已经作过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业，其余部分流经凝汽器水冷，成为40度左右的饱和水作为再利用水。40度左右的饱和水经过凝结水泵，经过低压加热器到除氧器中，此时为160度左右的饱和水，经过除氧器除氧，利用给水泵送入高压加热器中，其中高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料，最后流入锅炉进行再次利用。以上就是一次生产流程。
汽水系统
包括锅炉、汽轮机、凝汽器及给水泵等组成的汽水循环和水处理系统、冷却水系统等。
火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，它包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。
水在锅炉中被加热成蒸汽，经过加热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。
为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出做过功的部分蒸汽，用以加热给水。在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。
此外，在超高压机组中还采用再热循环，即把做过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将做过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入汽轮机的中压缸继续膨胀做功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸继续做功。
在蒸汽不断做功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热器加热再经过除氧器除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水加入锅炉，在过热器中把水加热到过热蒸汽，送至汽轮机做功。这样周而复始不断的做功。
在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此我们必须不断地向系统中补充经过化学处理过的软化水，这些补给水一般都补入除氧器中。
燃烧系统
包括锅炉的燃烧部分和输煤、除灰和烟气排放系统等。
燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱硫等组成。是由皮带输送机从煤场通过电磁铁、碎煤机送到煤仓间的煤斗内，再经过给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤机），经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。
而烟气经过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出硫的气体经过吸风机送到烟筒排入天空。
发电系统
包括发电机、励磁系统、厂用电系统和升压变电站等
发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机（备用励磁机）、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。
发电是由副励磁机（永磁机）发出高频电流，副励磁机发出的电流经过励磁盘整流，再送到主励磁机，主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子。
发电机转子通过旋转其定子线圈感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则送到SF6高压断路器，由SF6高压断路器送至电网。
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火电厂外景示意图
锅炉外观全景示意图
汽轮机及发电机外观示意图
主变压器侧面示意图
凉水塔示意图
送风机及静电除尘装置示意图
电厂主要设备简介。
汽轮机本体
汽轮机本体由固定部分（静子）和转动部分（转子）组成。固定部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联轴器等。固定部分的喷嘴、隔板与转动部分的叶轮、叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部分。汽缸是约束高压蒸汽不得外泄的外壳。汽轮机本体还设有汽封系统。