化石燃料是我国能源结构的主体，其基本特点为“富煤、贫油、少气”。基于此背景下，煤炭资源在转化和传递过程中需要对物质和能量的利用进行综合优化。煤基化工动力多联产系统的集成实现了煤炭资源的高效低碳化利用，也是解决我国能源短缺、环境污染与社会效益相容协调发展的重要途径之一。煤基化工动力多联产系统的集成是建立在化学能与物理能综合梯级利用理论的基础上，能够真实揭示出多联产系统在物质转化和能量传递过程中节能潜力的关键所在和基本规律。对多联产系统模型进行构建的基本思路是：以GSP煤气化技术为“源头”工序，融合了费托合成（Fischer-Tropsch Synthesis；FTS）化工系统和整体煤气化联合循环（Integrated Gasification Combined Cycle；IGCC）发电动力系统，使化工系统和动力系统有机地耦合成煤基液体燃料动力多联产系统。本文集成的煤基FT合成油-IGCC多联产系统模型主要包括：空分、煤气化、水煤气变换、低温甲醇洗、FTS、油品精制、Claus硫回收以及燃气-蒸汽联合循环发电单元，并依托Aspen Plus流程模拟软件对各个子单元进行建模模拟与分析。本文基于化学能与物理能综合梯级利用理论侧重从热力学的角度对煤基FT合成油-IGCC多联产系统进行系统集成与优化研究，并建立以效率作为优化多联产系统目标函数。效率的大小是衡量系统实际过程热力学完善程度的性能指标，而分析系统局部损失大小及分布更是指明系统节能潜力的关键所在。结果表明：随着合成气用于FTS侧比例增加，煤基FT合成油-IGCC多联产系统的效率也逐渐增大，分别为64.41%(FT-25)，66.65%(FT-75)，69.89%(FT-100)。从FT合成油产量和CO2排放的角度看，串联型（FT-100）多联产系统FT合成油产量最高，液化石油气、石脑油和柴油分别为39.23t/h，70.44t/h，197.34t/h；而并联型多联产系统CO2减排具有明显优势，碳的捕获率从81.48%(FT-25)降低到30.61%(FT-100)，而碳的排放率从8.62%(FT-25)升高到14.78%(FT-100)。从电力输出的角度看，并联型多联产系统具有明显优势，电力输出分别为1517.19MW(FT-25)，422.96MW (FT-75)，-134.43MW(FT-100)，即串联型多联产系统电力输出不能满足自身的消耗。可见，多联产系统具有良好的变工况特性。通过对多联产系统各子系统进行局部计算与分析，侧重考察多联产系统各子系统的损失大小和分布状况。结果表明：多联产系统损失主要来源是伴随化学转化的分离过程和化学反应过程，且化学反应程度越高，造成的损失越大。多联产系统损失主要分布在：空分、煤气化、硫回收以及联合循环发电单元，其总损失占多联产系统总损失分别为89.83%(FT-25)，83.46%(FT-75)，78.17%(FT-100)。而变换工段和FTS工段利用反应热副产饱和蒸汽，实现化学转化过程中物理的梯级利用，使效率均有所提高，特别是FTS可达7.72%。同时对干粉煤气化工艺采用废锅型流程和激冷型流程进行分析，结果表明：对于煤气化过程而言，气化工艺采用废锅流程优于激冷流程，且气化工艺参数对煤气化过程效率的影响较大。通过以上结果分析表明：煤基FT合成油-IGCC多联产系统的节能潜力主要决定于两个因素：一是合成气的化学能否较大程度地转化为能量品位更高的燃料化学能以及电能；二是合成气化学在转化过程中释放出的热能否得到充分利用，实现物理的梯级利用。