为了实现十四五提出的双碳目标,中国已经在能源、石油化工等重点领域开展碳达峰碳中和的总体部署。煤承担了中国40%以上的电力供应,因此在经济和能源的需求下,煤电不能全部提前退役,并且要承担系统调峰等功能。碳捕集与封存技术（Carbon Capture and Storage,CCS）可以在减少碳排放的同时允许煤电机组继续运行。目前关于电厂和碳捕集装置的同步调度研究大都假设于固定电力负荷下,但在实际应用中,电力需求往往是波动的,甚至不确定的,同时碳捕集装置的高能耗特点需要其进行错峰捕集,以满足高需求时段的电力供应。因此,在设计过程中考虑不确定因素对系统的影响,使系统具备灵活调度的能力是建立低碳能源系统的关键。针对以上问题,本文开展了如下研究:（1）为了实现电厂与碳捕集系统的实时灵活调度,本文构建电厂和碳捕集装置同步集成模型,对电厂内部的透平配置和碳捕集装置灵活运行模式进行设计,探究在确定性电价下的耦合系统结构与调度方案。一方面,模型探究了电厂中发电机组蒸汽动力循环系统与碳捕集装置的耦合关系。另一方面,模型通过增加溶剂储罐和烟气旁路两种灵活操作机制,使碳捕集装置内部以及捕集装置与电厂之间解耦合,以实现调度运行。本研究通过建立一个混合整数非线性规划模型,优化求解出能实现最大日利润的系统结构和调度方案。对算例优化比较后发现,与未考虑蒸汽动力循环系统合理配置以及其和碳捕集装置耦合关系的模型相比,本方法所得结果的日利润提高了33.2%,其中电厂的电力市场收益部分有着大幅度增加,表明所提方法能有效提升系统的经济性。（2）基于上述所建立的耦合系统模型,考虑进一步利用电厂的烟气余热,将其用于抵消系统内部,尤其是碳捕集装置的热量消耗,以提高能量利用率,减少碳排放。本研究分别通过直接热交换和有机朗肯循环回收余热,以用于锅炉给水预热或解吸塔再沸器,这些回收技术的应用和调度与背景系统的配置和调度方案密切相关,因此建立数学规划模型对全系统进行优化计算,得到电厂蒸汽透平结构、碳捕集和余热回收系统的调度方案。研究基于优化结果从经济性和热力学（火用）两个角度分析了不同烟气余热利用途径和碳捕集调度间的关系。（3）碳捕集电厂在实际运行中往往面临多种不确定因素的影响,这些影响应该在系统结构和调度方案的优化过程中加以考虑,才能保证系统具有足够的鲁棒性。在前两部分的基础上,该部分引入不确定性决策理论和信息间隙决策理论两种方法,通过增加对不确定参数的描述,建立充分考虑不确定性因素影响的模型,揭示不确定参数对系统配置与操作的影响。应用上述方法对同一算例进行不确定性优化,其中不确定性决策理论表明两个系统结构方案在6种情景下的最大日利润的范围从40,000$到240,000$不等,不同的决策理论会根据决策值给出最优的方案。在不同的经济性目标下,利用信息间隙决策理论可以得到相应的不确定度,并给出不同风险偏好下的决策。因此,所开展的不确定性系统优化与调度研究可为实际工业生产提供指导。