由于煤具有供应安全、相对廉价和地质储藏丰富的优点,将在中国能源结构中继续维持其主体地位。但是,煤炭资源利用过程中的效率低、污染重的问题亦日趋突出。因此,开发清洁高效的煤炭利用技术越来越多的受到了学者和工业界的普遍关注。以煤气化为核心的多联产系统耦合了能源和化工技术,成为了有潜力实现中国能源/环境可持续发展的技术路线之一。本文以系统工程的理论与方法对煤基多联产系统进行研究,通过对煤基能源化工系统的建模、模拟和优化,开发清洁高效的煤基多联产能源化工系统,该研究不仅具有理论价值,而且更具有重要的现实意义。煤基能源化工系统集成度高,系统庞大。本文在对煤基能源化工系统中各单元工艺机理的认知和技术比选的基础上,采用Aspen Plus软件构建主要单元模块,通过各单元模块的集成,实现煤基能源化工系统的建模、模拟和优化。针对单一以煤为原料的能源化工系统存在资源利用率较低、环境污染重的缺点,提出了一种天然气辅助煤多联供的能源化工系统。该系统根据“组分互补、温度对口、适度反应”的原则,利用煤炭和天然气两种资源氢碳比例成分互补特点,以天然气重整方式回收煤气化显热,并采用适度反应方案耦合甲醇生产和发电过程,提高系统的元素利用效率和能量利用效率。同时分析了联供因子和联产因子对系统的影响规律,结果表明,在联供因子和联产因子分别为0.33和0.67时,该系统的热力学和热经济性能达到最优,系统的能量节约率ESR为15.5%,投资节约率为10.9%,成本节约率12.4%,经济效益显著。最后,以国内某市煤化工园区的煤气化多联产项目为背景,针对化工/动力比例不同的三种规模的联产系统,充分考虑系统的能量、经济、环境、可靠性和风险特性等评价指标,利用层次分析法(AHP)建立了加权评价模型,确定了不同外部情景下的工业实施系统方案的选取方法。