化石能源燃烧发电带来大量二氧化碳排放的问题亟需解决。化学链燃烧（CLC）是一种新兴的二氧化碳减排技术,将其应用于化石能源燃烧发电过程,构建一种新型近零碳排放发电模式,是实现化石能源清洁低碳高效利用的重要技术途径。本文采用流程模拟软件Aspen PLus建立并验证了600MW的煤化学链燃烧发电系统全流程模型,包括化学链燃烧子系统、余热回收子系统、蒸汽轮机发电子系统和二氧化碳压缩捕集子系统。探究了煤化学链燃烧子系统关键参数:反应器温度、载氧体与煤的质量比以及烟气CO₂循环比对单元和整体发电系统能量效率的影响规律,优选了化学链燃烧单元工艺条件和操作参数。研究结果表明:在碳捕集率为90%,二氧化碳循环比为0.65,空气反应器温度为1223 K,燃料反应器温度为1157 K,载氧体与煤的质量比为55时,化学链燃烧子系统燃烧效?率（71.70%）和发电系统净发电效率可达到最优值34.80%（HHV）。采用夹点-?分析方法对发电系统的换热网络进行了设计优化,对最优换热网络方案下的发电系统进行了全局?分析,明晰了各个发电子系统的?损及?效率。研究结果表明:最优换热网络设计下,最小换热温差为10 K,对应换热网络第一子系统（烟气余热回收部分）和第二子系统（蒸汽轮机回热系统和二氧化碳捕集压缩系统）的?效率分别为82.15%和87.98%,换热网络总?损为246.32 MW。各发电子系统的?损由大到小依次是化学链燃烧子系统、蒸汽轮机子系统、余热回收子系统和二氧化碳捕集子系统,其值分别为594.6 MW、429.1 MW、268.7 MW和29.7 MW,对应的?效率分别是70.51%、74.76%、86.69%和95.46%。对发电系统以净现金值（NPV）、内部收益率（IRR）、单位发电成本（COE）等为指标进行了技术-经济评价,并与乙醇胺（MEA）为吸收剂的二氧化碳捕集技术的超超临界燃煤电厂（USC-CCS）进行了对比分析,结果显示煤化学链燃烧发电系统比USC-CCS的净发电效率高出2.40%,单位发电量投资节省39.13%,单位发电成本降低13.95%,单位发电二氧化碳排放量减少9.68%,煤耗减少6.62%,二氧化碳捕集能耗减少32.05%。在考虑CO₂捕集时,煤化学链燃烧发电系统相比传统的燃煤电厂在经济、能效和环保方面均具有优势。建立了煤化学链燃烧发电系统全生命周期评价模型,对其全生命周期资源消耗、能源消耗、环境影响潜值、成本以及可持续性进行了评价分析,与当前主要煤洁净发电技术（超超临界燃煤电厂（USC）、乙醇胺（MEA）为吸收剂二氧化碳为捕集技术的超超临界电厂（USC-CCS）、整体煤气化联合循环发电（IGCC）、带有二氧化碳捕集的整体煤气化联合循环发电（IGCC-CCS））进行比较得到:IGCC、USC-CCS、USC和IGCC-CCS加权后的环境影响潜值分别比CLC（0.99毫人当量）的高出29.49%、33.15%、33.49%和38.92%;CLC的能源回报率（3.22）比IGCC、USC-CCS和IGCC-CCS电厂高出12.73%、16.46%和26.40%;CLC的全生命周期成本（0.987 g/k Wh）比USC-CCS低14.84%,比IGCC-CCS低4.15%;CLC的可持续性（SIPP=1.46）比USC-CCS和IGCC-CCS分别高出40.83%和43.03%。与USC-CCS和IGCC-CCS相比,煤化学链燃烧发电系统在环境方面、资源和能源消耗以及生命周期成本、可持续性方面都有明显优势。