2019年国际能源署（IEA）发布《通过CCUS实现工业变革》报告提出,至2060年,碳捕集系统需要从工业设施中捕获超过280亿ton CO2,占工业部门减排总量的近五分之一。在IEA的清洁技术路线中（CTS）中,碳捕集技术则被认为是中小型点源实现合理减排的最具经济性的方案之一（中小点源意为中小型二氧化碳排放源,包括钢铁、水泥、造纸等主要工业场景）。然而,现有醇胺法（MEA）碳捕集技术的高能耗高污染特点制约了该技术的进一步推广,于是具有低能耗、低污染和低改造成本特征的吸附法碳捕集技术近年来得到了广泛关注。同时,吸附法碳捕集工艺的再生条件较为温和,有望与可再生能源实现高效集成,在面向中小点源的诸多减排方案中极具应用潜力和经济竞争力。限制于仿真工具和运行数据的缺乏,现有的关于太阳能辅助碳捕集系统可行性研究多为在某一稳定工况下面向技术或经济或环境的单一静态分析。然而,太阳能具有天气依赖性,实际场景下的碳捕集系统在不同的天气条件下的运行状态并非稳定不变,甚至呈现剧烈的时变特性。因此,稳态研究方法及策略往往无法“描摹”天气对此类集成系统的影响,与系统的实际运行状态相差甚远。因此,本文首先建立了五步间接换热真空变温吸附（TVSA）工艺的数值模型,并基于统一的性能评价体系对比分析了常规的四步间接换热变温吸附法（TSA）与TVSA在分离性能和热力学性能方面的差异。其次,基于准稳态条件下获得的实验数据,本研究在TRNSYS软件中构建了小型太阳能辅助碳捕集系统的动态仿真模型,并分析了以太阳能热与辅助能量源作为吸附剂再生热源的多能源综合互补利用的可行性。最后,基于系统的动态仿真结果与成本、排放、碳税等清单数据,在中小点源的全生命周期尺度内论证了工业级太阳能辅助碳捕集系统的合理性与可行性,并对比分析了太阳能辅助碳捕集系统较传统碳捕集系统在实现碳中性方面的优势。具体研究结果如下:（1）相较于TSA,TVSA系统可以在相对温和的解吸条件下实现吸附剂的再生,并且可以获得更优的分离性能。当解吸温度为60℃时(TL=293 K,Pvac=10 k Pa),TVSA的回收率和捕集纯度分别是TSA的3.954倍和1.798倍,而TVSA的比火用耗比TSA低0.6241 MJ/kg。当真空压力低于6 k Pa和解吸温度超过70℃时,TVSA系统的回收率和纯度可分别超过95%和85%（最大值可分别达到99.09%和89.89%）。由于TVSA系统的工作条件更加温和,在利用中低品位热源方面更具潜力和优势。（2）基于动态仿真分析可知,太阳能热辅助真空变温吸附碳捕集（T-SOL-TVSA）系统在技术层面具有可行性。当Scol=2.0 m~2和Vtank=0.6 m~3时,T-SOL-TVSA系统的年平均回收率和纯度分别达到96.15%和86.76%,CO2的年捕集量可达到2.11吨,太阳能保证率可以超过38%,年度利用率超过98%,即系统的年运行时间可以超过8657小时。系统的COPCO2和火用效率的最大值分别可以达到2.20和9.81%。这意味着太阳能加热系统基本上可以满足T-SOL-TVSA系统在加热解吸阶段的热负荷需求。（3）相比于常规碳捕集（B-TVSA）系统和太阳能热辅助碳捕集（T-SOL-TVSA）系统,太阳能热电辅助碳捕集（TP-SOL-TVSA）系统更具环境和经济优势。TP-SOL-TVSA系统的年度捕集能力和CO2回收率分别超过4300吨和97%,同时碳回收期和能源回收期均也低于参考系统,分别为1.74年和5.64年。这表明TP-SOL-TVSA系统在实现碳中性和减少化石能源消耗方面有优势。TP-SOL-TVSA系统的单位捕集成本仅为5.08美元,低于常规系统的10.33美元。这意味着TP-SOL-TVSA系统可更具经济竞争力,有助于碳捕集系统突破经济障碍。敏感性分析结果表明,环境和经济评价指标对热管式太阳能集热器最为敏感。基于IPP和NE对碳价的敏感性分析可知,较高的碳税和售价对于缩短系统投资回收期和提高净利润总是有利的。因此,较为完善的碳交易机制将有助于促进中小点源碳捕集系统的发展与普及。