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主条目：整体煤气化联合循环

热力学循环是一系列传递热量并做功的热力学过程组成的集合，通过压强、温度等状态变量的变化，最终使热力学系统回到初始状态。状态量只依赖于热力学状态，沿热力学循环路径对此类物理量的路径积分结果为零；而像热量和功这样的过程量与循环过程有关，路径积分不为零。热力学第一定律指出在一个循环中输入的净热量总等于输出的净功。过程可重复的特性使得系统能够被连续操作，从而热力学循环是热力学中一个很重要的概念。在实际应用中，热力学循环经常被看作是一个准静态过程并被当作实际热机和热泵的工作模型。

联合循环（Combined cycle），又称复合循环或者联合循环，是一种使用多种热力学循环串联来获得更高热效率的方式，将其转换成机械能。比如在发电时，前一级产生的废气被用来驱动下一级热机推动发电机，提高了燃料的效率。

在一般的热力发电厂中，较常见的联合循环式一级布雷顿循环后加一级郎肯循环。联合循环的实现使得燃气发电的热机效率由34%大幅提高到超过51%，即是使用相同燃料的情况下，增加近一半发电量。

在香港，由于政府不批准兴建新的发电机，南丫发电厂于2002年把两台125兆瓦燃气轮机被改装为一台联合循环机组，并生产多115兆瓦电力，总共345兆瓦（原本的1.38倍）。另外中电集团旗下的龙鼓滩发电厂亦采用联合循环技术发电。

现代联合循环已经有了很高的效率，但由于燃料价格上涨和环保要求的提高，进一步刺激了改善联合循环的效率。目前已经提出了很多新颖的联合利用蒸汽冷却燃气、透平，冷却后蒸汽进入蒸汽透平做功．该循环在较高TIT温度时效率可超过60% 。2100433B

联合循环系统是指将燃气轮机排出的“废气”引入余热锅炉，加热水产生高温高压的蒸汽，再推动汽轮机做功的一个整体 。

联合循环是由不同工质的热力循环组成的联合工作系统，是总能系统的一种常见形式。联合循环起源于20世纪初期，1925年，Emmet提出了一个“汞-蒸汽”装置．整个装置的效率达到54%。该装置中由于汞的昂贵和有毒性，该循环没有获得推广。1960年．Seippel和Bere Mter提出了燃气轮机和蒸汽轮机七种可能的组合，其中如seipPel Be reuter combined cyclce就发展成了现代燃气蒸汽联合循环的主要形式。