近年来,由CO2引起的温室效应成为人类面临最为严重的全球性环境问题,电力工业是C02排放大户,因此,电力工业C02减排对于我国、乃至于全球碳减排而言,都具有重要意义。目前,CCS技术是国际上减排CO2的研究热点。CCS技术中的燃烧后CO2捕获技术发展成熟,可广泛适用于大规模的化石燃料电厂,而由于能耗较大,制约了其大面积推广应用。因此,降低CO2捕获能耗,提高能源利用效率成为CO2减排技术推广应用的关键因素。此外,发展清洁能源也是CO2减排的新途径。本文以化石燃料电厂为研究对象,通过Aspen Plus模拟分析我国典型的300MW、600MW电厂的C02捕获性能。在此基础上,进行基本的C02捕获热集成改造,分析其能耗情况,及对电厂整体性能的影响,并从经济性上进行评估。进一步,深入理论研究中国在役机组的特点,对比在役机组与虚拟电厂的不同,从能量匹配和保证汽轮机的安全、高效运行角度出发,提出可行的现役机组CO2捕获的高效系统改造、集成思路,分析系统集成的不同阶段电厂性能的变化情况,最后进行全流程的系统集成,给出最终的系统集成优化结果,CO2捕获能耗大大下降。在深入分析燃煤电站CO2捕获系统热平衡的基础上,根据“温度对口、热能梯级利用”原理,从能的“质与量”相结合的思路进行热力系统集成,提出一个新型燃煤发电-CO2捕获-供热一体化系统。该系统通过汽水流程改进,有效降低了碳捕获对电厂运行的影响,提高蒸汽利用效率；同时,通过汽水流程与碳捕获流程及地暖供热系统的有效集成,实现捕获流程中中温余热、低温废热的合理高效利用。此外,论文还分析了背压汽机排汽压力及供暖温度变化时,一体化系统的性能情况。分析结果显示,新型燃煤发电-CO2捕获-供热一体化集成系统,在CO2捕获率90%的情况下,表现出了良好的热力学性能,以较少的能耗代价实现了CO2的大幅减排,为热电联产机组CO2减排提供了独特的技术思路与方案。同时,本研究还从能源的另外一种形式着手,分析可再生能源,尤其是风能的发电特点,提出风能压缩空气蓄能系统(CAES)。将一种不稳定风电通过压缩空气蓄能转变为稳定、高品质调峰电能的发电方法,有利于风电的并网运行,提高可再生能源的利用率,在节约现有不可再生能源的同时达到减排CO2目的。且大面积发展可再生能源也是未来能源领域的一个最重要的发展方向。