氢燃料被很多国家、组织及学术机构认为是替代化石燃料的最佳方案之一。美国、日本、德国等发达国家已将氢能发展上升到国家能源战略高度,并制定了发展规划,我国也出台了一系列政策,引导并鼓励氢燃料产业发展,目前已取得一定成效,但总体发展水平落后于发达国家。一方面氢燃料产业技术繁多,考虑投入产出效率和时间节点,哪些技术需重点发展,是本文研究的内容;另一方面氢燃料产业的发展离不开氢燃料完善基础设施的支持,而基础设施建设周期长、成本高昂,如何布局基础设施,实现氢燃料使用经济有效和环境友好的目标,是本文研究的重点。本文以氢燃料基础设施为研究对象,依据氢燃料汽车市场扩散过程产生的氢燃料需求量,制定了基础设施长期布局方案,指导氢燃料产业稳健发展。本文以氢燃料基础设施为研究对象,考虑氢燃料汽车市场扩散过程产生的氢燃料需求,优化并制定了氢燃料基础设施长期布局方案。首先,本研究提出了多期加氢站布局集成优化模型,该模型利用广义巴斯扩散模型预测了氢燃料汽车市场规模,利用流截获模型优化了加氢站布局方案,采用两种贪心算法进一步优化布局方案,获得了加氢站多期布局方案。其次,本研究考虑氢燃料汽车市场扩散过程产生的氢燃料需求,建立了多期氢燃料供应链单目标规划模型,并用改进的分支定界算法求得全局最优解。最后,本研究在多期氢燃料供应链单目标规划模型的基础上,将供应链运作过程产生的二氧化碳量也作为目标函数,构建了多期氢燃料供应链多目标规划模型,并利用增强的-约束法和TOPSIS法高效求解多目标规划模型。将氢燃料供应链单目标和多目标模型用于制定北京市氢燃料供应链规划,获得了满足经济价值和环保效益的氢燃料供应链战略层和运营层的最优决策,同时获得了对氢燃料供应链长期发展规划制定者有价值的管理启示。相较于已有研究成果,本文致力于氢燃料汽车市场扩散与氢燃料供应设施网络规划相结合的方法研究。立足于加氢站建设和氢燃料汽车销量间互动,本研究利用集成优化模型,制定了加氢站多期布局方案,为能源补给站长期布局规划提供一种全新的方法。立足于氢燃料汽车市场扩散规律,本研究有效估算氢燃料汽车市场扩散过程产生的氢燃料需求,再联合氢燃料供应链规划模型,制定了更精准的氢燃料供应链长期发展规划,并获得对规划制定者有价值的管理启示;本研究以北京市为背景,通过算例分析验证了规划模型的有效性,因而可用于制定我国其他城市氢燃料供应链的发展规划。