作为一种具有巨大效率潜力和广泛应用前景的新型能量转换方式,超临界二氧化碳（supercritical carbon dioxide,sCO2）动力循环可获得更具竞争力的循环效率,并且可适用于多种热源,包括传统化石能源、核能、余热回收、可再生能源等。sCO2循环发电技术应用于燃煤发电领域,可以实现化石能源的低碳、清洁利用,对降低碳排放、应对气候变化挑战具有重要意义。结合我国能源现状,本文主要研究面向零碳排放、可实现固有碳捕捉的应用于燃煤电站的sCO2动力循环系统,建立系统模型探究系统性能及系统关键参数的影响,确定最佳循环参数;建立（火用）分析模型,定量分析系统内各个设备及子系统由于不可逆性引起的（火用）损,评估系统内设备及过程的（火用）利用情况。构建了600 MWe级别煤气化直接加热式sCO2动力循环系统模型,研究系统性能,分析循环参数的影响,同时搭建（火用）分析模型,对系统和各个部件设备进行（火用）效分析与评价。结果表明,在透平入口1150℃/30 MPa的参数条件下,净系统效率可为40.67%,同时实现接近100%的碳捕捉,相比于带有CCS的IGCC电站系统具有效率优势。分析了包括燃烧室出口温度、透平进出口压力、回热器夹点温差以及O2纯度等参数对系统整体性能的影响规律:煤气化直接加热式sCO2循环系统能耗主要集中在循环CO2压缩装置、煤合成气压缩机、O2压缩机上,占据系统总能耗的72.16%,空气分离装置（ASU）能耗也对系统效率具有显著影响;相比于95 v%纯度的O2,99.5 v%纯度的O2具有更高系统效率;回热器换热性能对系统具有重要作用,当回热器夹点温差由5°C增至10°C时,净系统效率将损失1.2%。构建煤气化直接加热式sCO2循环系统（火用）分析模型,透平入口参数为1150℃/30 MPa条件下,系统（火用）效率为29.67%;分析可知,煤气化直接加热式sCO2动力循环发电系统中的（火用）损失从高到低依次是sCO2动力循环子系统、煤气化子系统、ASU子系统和碳捕捉子系统,其中sCO2动力循环子系统局部（火用）损失率为54.64%,煤气化子系统局部（火用）损失率为33.82%。构建煤直接燃烧式sCO2循环系统模型,对该系统进行能量分析和（火用）分析,可得出如下结论:相同关键循环参数条件下,煤直接加热式系统效率相比煤气化直接加热式sCO2循环系统,可提高大约7.54%;煤直接燃烧式sCO2系统的（火用）效率为33.43%;发现该系统（火用）损失主要集中在燃烧室,占据系统总（火用）损失的52.47%。构建了耦合再压缩sCO2循环的O2/sCO2燃烧燃煤电站系统模型,探究系统性能,分析循环参数的影响,同时搭建（火用）分析模型,对系统和各个部件设备的（火用）效率进行分析。结果表明,透平入口温度、压力时是影响系统效率的主要操作条件,在不同透平入口温度条件下,系统效率随着透平入口的压力增加而提高;在低于25 MPa区间范围,提高压缩机出口压力,循环效率随之增加,在25 MPa至30 MPa范围内,循环效率随压力增加基本不变;（火用）损失主要集中在再压缩sCO2动力循环子系统和燃烧子系统,主要来自燃烧室燃烧及受热面传热造成的不可逆性损失,耦合间接加热式再压缩sCO2循环的O2/sCO2燃烧燃煤电站系统的（火用）效率为27.41%。