进入21世纪,温室气体排放引起的全球气候问题备受关注,能源与环境相容协调的能源动力系统成为最重要的研究方向,相关的核心科学问题也成为能源动力研究的前沿与热点。本学位论文依托国家自然科学基金和国家重点基础研究发展计划等科研项目,以煤基化工-动力多联产系统为对象,开展了能源利用过程中CO2捕集、运输和埋存(CCS)的全生命周期评价方法研究,对多联产系统的热力性能、CO2减排特性和经济性进行综合评价分析,并进一步提出了回收CO2的焦炉煤气和气化煤气双气头甲醇动力多联产系统,利用全生命周期的评价方法,全面分析了煤基多联产甲醇生产的CCS全生命周期热力性能和经济性。从热力学第二定律的角度对煤基能源动力系统中的碳生命周期进行分析,探索了减排(?)代价和减排成本作为CCS生命周期的减排代价的评价准则。首先通过CCS生命周期的(?)平衡分析,揭示了CCS过程中各个环节的不可逆程度及其(?)代价,剖析了CO2减排(?)代价的构成,首次揭示了生命周期的(?)代价与CO2捕集能耗(energy penalty)的关联关系；其次,通过对生命周期减排成本的研究,揭示了由减排(?)耗带来的成本代价是生命周期减排代价的最主要部分,指出了有效降低捕集能耗是降低CCS周期减排成本代价的关键；再次,根据减排成本的解析表达式,结合学习曲线分析方法,分析了CCS生命周期减排成本的下降潜力。研究了煤基甲醇动力多联产系统的经济性,结合系统热力性能分析,对系统的成本节约率和CO2减排成本进行了深入的剖析,揭示了多联产系统热力性能与经济性之间的关联关系。通过系统集成,多联产系统投资节约为10%,节能率约为13%,系统总体上成本可节约12%左右；同时,多联产系统可以实现近零成本代价减排。热力性能提升对经济性能提升起到关键作用。基于学习曲线分析方法,分析了系统成本和减排成本学习率的构成,结果表明多联产系统的CO2减排成本学习率取决于减排投资的成本学习率,而发电系统的减排成本学习率主要是由捕集能耗带来的减排成本学习率所决定,多联产系统的减排成本学习率可达30%左右,因此多联产系统具备更广阔的发展前景。基于清洁能源生产和CO2分离一体化原理,针对焦炉煤气和气化煤气的能量品位特征和组分特点,集成了回收CO2的焦炉煤气和气化煤气双气头甲醇动力多联产系统。该系统把气化煤气的高温显热利用与焦炉煤气的甲烷重整有机整合,同时焦炉煤气中的甲烷适度重整,有效降低了焦炉煤气重整过程的(?)损失,实现了化学能的梯级利用和组分的分级转化；在化工合成后低能耗地捕集了CO2,实现了清洁能源生产与CO2分离一体化。对新系统进行(?)平衡分析和EUD图像(?)分析,揭示了系统的热力性能特征规律。相对于分产系统,该多联产系统在实现CO2减排的同时,还节能5%以上,可以实现能源与环境的相容协调。分析了煤基多联产甲醇生产的CCS全生命周期热力性能和经济性。相对于传统煤基甲醇生产的生命周期,多联产甲醇生产的CCS全生命周期的(?)耗和成本均可节约近10%,CO2可减排60～70%；通过成本的学习曲线分析可知,多联产甲醇生产的生命周期成本学习率为11%。同时,与传统石油基汽车燃料生命周期相比,在当前的国际原油价格条件下,多联产替代燃料生产无论从CO2排放还是经济性方面都更具优势。这些结果显示,依靠本国丰富的煤炭资源,利用高效低成本能源系统生产替代燃料对缓解我国汽车燃料供应不足、降低能源利用过程的环境压力以及减小石油进口依存度具有战略意义。