探索新型的能源转化利用以及低能耗控制CO2气体是21世纪上半叶能源科学领域研究的重要课题之一。本论文针对常规甲烷重整制氢过程所存在的能源利用不合理及CO2分离功耗过大等弊端在化学工程、环境工程及工程热力学等学科的层面上进行探讨,提出了基于化学链燃烧热耦合蒸汽强化重整氢电联产系统并对其进行研究。基于总能系统物理能与化学能综合梯级利用基本原理,分析了燃料直接燃烧过程炯损失较大的主要原因,即燃烧反应的能量品位不匹配、不合理利用反应特性、反应中化学能损失的增大。依据燃料炯、化学反应Gibbs自由能变化及热量炯之间的相互关系,研究了燃料直接燃烧过程和化学链燃烧过程炯利用特性,从理论上分析了化学链燃烧系统燃料炯利用率提升机理。为证明化学链燃烧系统可增加系统有效输出功,分析燃烧前分离、燃烧后分离、纯氧燃烧及化学链燃烧等四种能源动力系统。结果表明化学链燃烧中间换热系统具有最高的炯效率(50.09%),较燃烧前分离(40.88%),燃烧后分离(44.59%)及纯氧燃烧(42.51%)分别高出9.21、5.5、7.58个百分点。化学链燃烧中间换热系统燃料煳损仅为447.74MW。针对传统制氢过程能耗较大的问题,根据“降低CO2分离能耗、提高重整气中H2纯度”的系统集成原则,提出了基于化学链燃烧热耦合蒸汽强化重整氢电联产系统。通过与传统蒸汽重整制氢系统比较,并且采用热力学第二定律分析方法,探讨联产系统内部能量转化利用规律和制氢过程能耗降低的机理。结果表明新型联产系统的最大炯效率为83.1%。联产系统相对于常规甲烷蒸汽重整制氢系统节能14.4%。