近数十年间,以CO₂为主的温室气体排放已经远超人类的想象,各种罕见的灾难悄然而至。现代文明对于电能的需求已不言而喻,发电过程中有大量CO₂排放。因此,针对电站的CO₂捕集任务迫在眉睫。传统碳捕集过程存在如下问题:1.碳捕集过程会利用低压蒸汽进行吸收剂的再生,造成电站电力输出的大幅下降;2.天然气联合电站（NGCC）烟气中CO₂浓度较低,捕集难度增加;3.NGCC电站原料气（LNG）的冷能、电站烟气余热,抽蒸汽余热能等被浪费。针对上述NGCC电站中存在的问题,为了提高带有碳捕集过程电站的电力输出,降低效率惩罚。本文提出能量集成的研究思路,主要从提高燃气电站系统中烟气的浓度和对电站的能量梯级利用两个方面进行研究。首先,确定了以393MW电力输出的燃气电站作为研究对象,构建了以布雷顿循环和三级蒸发水蒸气朗肯循环为主体的天然气联合电站,以及CO₂捕集和能量集成的HYSYS系统。构建逆流吹扫膜的数学模型,指导利用组分分离器来模拟逆流吹扫过程,来实现烟气中CO₂的选择性再循环过程。系统中各模型数据误差小于1%。其次,针对NGCC电站存在大量温度低、难以利用的低温余热,本文提出了采用将LNG冷能与NGCC发电站整合的方案。对于NGCC电站,首先考虑了废气再循环（EGR）过程的影响,并获得了35%EGR的基本情况。然后,进行带有碳捕集的（NGCC+PCC+EGR）燃气电站的内部能量集成。系统中仍存在大量不同温度的余热源,然后将双压ORC结合到系统中以进行能量集成。最后,为了整合尚未利用的低温废热并回收LNG的冷能,将两级冷凝朗肯循环与上一部分进行了结合。电站结合LNG冷能集成过程的净功率输出比NGCC+PCC+EGR系统高17.55MW,总效率提高了2.51%,效率损失降低至7.9%。最后,针对带有EGR过程的NGCC发电站的烟气中CO₂浓度较低的问题,确定了以非设计工况下的NGCC、NGCC+S-EGR过程为基础循环。并在此基础上,以进料空气中氧气浓度≥16%为下限,考虑了EGR比率对电站的影响,确定混合碳捕集过程混合EGR比例为20%。在非设计工况下,内部能量集成过程对各配置电站发电效率提升约0.5%。其中,NGCC+S-EGR+20%EGR总效率最大,为50.47%。外部能量集成过程提升幅度较大,在内部能量集成的基础上电站总效率提升在1.7%¹.8%。NGCC+S-EGR+20%EGR系统总效率仍为最高,为52.28%,电站能量惩罚降低至6.47%。