20世纪末，针对我国在未来相当长时间内仍然以煤为基础能源的现实国情，以倪维斗院士为首的学术团队提出了基于煤气化的多联产能源战略是实现我国经济、环境和能源可持续发展的重要出路的观点，并在国内外大力倡导和推动多联产系统的理论和技术研究以及工程示范，使得多联产这一概念不仅获得了学术界和工业界的广泛认同，而且在国家能源战略决策层面也受到了高度关注。

近十余年来，清华BP清洁能源研究与教育中心紧密结合我国的特殊国情和能源问题，用开放、系统、全面和发展的观点，对多联产系统进行了深入的研究，逐渐形成了包含多联产系统设计、模拟仿真、特性规律、技术-经济-环境综合评价以及选址布局等多维度的研究体系。

本书集上述十余年的研究成果编著而成，旨在从系统层次对多联产系统研究和发展所涉及的重要问题进行阐述。全书共分为11章，主要章节安排如下： 

第1章介绍多联产系统提出的背景、基本概念和内涵，阐释多联产系统研究中需要解决的主要科学问题。

第2~4章介绍多联产系统仿真和建模。多联产系统的庞大性和复杂性导致系统硬件联调试验在设计阶段不可能实现，因此有必要建立包含各种设备机理性数学模型在内的仿真工具平台，通过开展系统特性和系统优化研究，来验证各种多联产系统设计方案的合理性。为此，第2章介绍多联产系统仿真平台的系统架构、功能模块、算法、接口和物性系统等关键问题； 第3章给出了煤气化等多联产系统关键单元模块的机理性数学模型； 第4章介绍了多联产系统的关键单元——燃气轮机的建模，并对现代大型燃气轮机燃用合成气的性能进行了论述。

第5~7章介绍多联产系统的特性和设计规律。其中，第5章论述了纯氧气化和空气气化两种整体煤气化联合循环（IGCC）系统的关键设备、系统设计和运行参数对整体性能的影响以及不同系统部件之间的耦合等问题，并专门对IGCC空分集成度以及氮气回注率对整体效率的影响进行了深入的探讨； 第6章开展了多联产系统的热力学分析，揭示了多联产节能收益的来源，并推导了系统节能判据； 第7章对多联产系统的变工况问题进行了探讨，在认识串联、并联和串并联系统变工况特点的基础上，建立了用四象限图确定化工合成单元盈余度的方法，为多联产系统变工况设计提供了方法和工具。

第8章介绍多联产系统综合分析与评价方法。围绕多联产系统多产品、技术尚未大规模推广以及人们对其可持续性期望高的特点，分别介绍了多产品输出条件下确定和评价系统能量流向的统一基准的能量分析方法，确定多产品成本分配的热经济学方法，在设计阶段就需要开展的可靠性分析和设计方法，评价可持续性的能值评价方法，并在最后归纳为综合评价方法。

第9章介绍具有代表性的三种典型多联产系统，即甲醇/电多联产系统，气化煤气/焦化煤气“双气头”多联产系统和煤气化高温燃料电池混合循环系统。通过具体案例展示了多联产系统的流程设计和集成思路，以及多联产系统在效率、环境特性和经济性方面的优点。

第10章论述了中国实施多联产及CO2的捕捉和埋存（CCS）的地域图景，从宏观尺度对多联产建设和CO2埋存的选址问题展开了详细讨论和定量分析，对我国实施大规模多联产系统的情景进行了展望。

第11章论述了几种有发展前景的多联产系统创新性流程方案。以煤气化系统为核心，建设综合利用煤炭、其他化石能源和可再生能源的多能源系统，可充分体现各种能源的比较优势并实现全系统整体最优的设计理念。这些方案结合我国能源资源的分布情况，具有鲜明的现实意义，充分体现了多联产系统的开放性和灵活性，对于因地制宜地实施多联产战略，具有良好的示范意义。

本书是清华BP清洁能源研究与教育中心的研究团队多年来在多联产系统方面研究成果的总结和提炼，是集体智慧的结晶。全书由倪维斗和李政确定内容框架并负责统稿，书中内容主要来自倪维斗和李政历年来主持和参与完成的国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家高技术研究发展计划（863计划）等项目的研究成果。参与本书编写的其他人员有：麻林巍、刘广建、刘培、高丹、王明华、王哲、王德慧、许兆峰、薛亚丽、黄河、高健、冯静、王云波、曹江、张斌、刘宇。何芬、陈贞、居重艳、郑重、张建府、张东杰、周喆、杨晋宁、侯宗余、冯杰、蒋晓隆、潘玲颖、张健赟、杨志伟等人也为本书的出版做了工作。山西大学王灵梅教授在中心工作期间的研究成果亦包含在第8章中。

作为长期合作伙伴，BP公司对清华BP清洁能源研究与教育中心的多联产研究工作提供了重要的帮助，该公司的Stephen T. Wittrig博士和Christos Papadopoulos博士长期与本研究团队并肩工作，从研究方向到研究内容均给予了实质性的指导和支持。此外，本书涉及的研究工作还得到了以谢克昌院士为首席科学家的国家973项目“气化煤气与热解煤气共制合成气的多联产应用的基础研究”的支持，我们的课题伙伴——中科院热物理所林汝谋教授、高林博士以及太原理工大学的李文英教授长期以来也给予了大力支持。在此，谨对上述机构和人员一并表示衷心的感谢！

由于我们的知识范围和经验所限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。

作者

2010年10月于北京清华园