能源危机是人类面临的巨大的考验,并且化石燃料的直接燃烧不仅会造成环境污染,也会排放大量的CO2导致温室效应,所以研究CO2零排放、零污染的高效发电技术十分重要。固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）因效率高,受到广泛关注,SOFC以氢为燃料运行最佳,可以防止SOFC积碳。化学链制氢（Chemical Looping Hydrogen Generation,CLHG）是一种新颖的将化石燃料转换为氢气并且能分离CO2的技术。基于能量梯级利用思想,本文提出了新型的化学链制氢模式的SOFC联合循环系统,实现高效发电的同时可以无耗能分离并捕捉CO2。碳氢燃料通过CLHG转换成氢气,然后作为SOFC的燃料,可以有效避免SOFC积碳,SOFC阳极完全回流到CLHG的蒸汽反应器（SR）中,无需安装后燃室,避免了燃料的直接燃烧,很大程度减少了NOx的生成,SOFC阴极出口高温空气和燃料反应器（FR）出口高温气体进入透平做功,用蒸汽循环进行回收余热回收,进而实现热电联产,系统具有结构紧凑、环保、效率高的特点。本文的研究结果将为SOFC联合循环发电系统提供新的思路以及理论指导,也为分布式能源系统提供新的方向。本文首先分别建立CLHG、SOFC和其他主要设备的数学模型,然后对CLHG和SOFC的数学模型进行验证;接着建立系统的热力学性能评价指标和（火用）分析评价指标;然后对CLHG的性能进行分析,确定合理的参数范围,结果表明提高反应温度会增加产氢量和燃料转换率,考虑到实际反应、反应器的材料、经济等因素,CH4入口温度、空气入口温度、水入口温度在400～600℃之间为宜,压力对系统性能的影响不大,水和空气过量系数在1.1左右较适宜;进而建立三种不同的CLHG/SOFC系统,通过对比分析找到性能最佳的CLHG/SOFC系统,对比结果表明阳极完全回流的系统性能最佳、尾气能量品质和数量最高;最后对化学连制氢模式的SOFC联合循环系统进行定工况下的热力性能分析和（火用）分析、讨论变工况下的电流密度、燃料利用率、SOFC操作温度、系统操作压力对系统性能的影响。计算结果表明,在额定工况下系统的总效率为84.27%、发电效率为61.01%、燃料节能率为57.71%、（火用）效率为59.06%、CO2捕捉率为100%,表明了系统的优越性。