开发“绿色能源”已成为当今世界上工业化国家开源节流、化害为利和保护环境的重要手段。以煤为主的能源结构是造成环境污染严重的主要原因,化石燃料的不可再生性和使用带来的环境污染,使生物质能在可再生能源结构中占据了重要地位。生物质气化发电技术是生物质能利用的一种重要形式,其中生物质气化过程又是气化发电技术的关键,虽然目前国内外已有一些这方面的研究报道,但是针对有关生物质气化过程特性进行建模及优化的研究则非常缺乏。因此,对于生物质气化发电系统中气化过程的建模和优化研究,具有重要的理论意义和实用价值,以及环境、社会效益和经济效益。本文结合我国能源经济发展现状及生物质能特点,在对生物质发电热解气化过程机理分析基础上,对生物质气化过程建模和优化、焦油脱除过程建模和优化,以及生物质压缩成型过程建模和优化等作了做了系统的研究探讨。分别建立了气化过程的热化学平衡模型、最小二乘支持向量机模型、人工神经网络模型和循环流化床气化动力学模型,并依据实验数据对所建立的各模型做了仿真验证。结果表明,本文所建立的四种气化过程数学模型对实际生物质气化过程具有较好的模拟效果,能够有效地反映实际气化过程的特性。基于建立的模型,提出了一种气化过程的多目标优化目标函数,主要目标是解决当气化过程的主要性能指标(如燃气有效组分含量、燃气热值、气化效率、产气率等)达到最大值时,气化过程可调整参数应当满足的条件,即控制参数的优化目标值。通过寻优计算,获得了当气化指标达到最大值时控制参数的优化目标值,验证了该目标函数的合理性和有效性。以生物质稻秆为对象,采用石灰石作为催化剂对稻秆热解焦油进行催化裂解,由最小二乘支持向量机模型建立了生物质稻秆气化焦油催化裂解脱除过程的模型,并用遗传算法对模型参数进行了优化,得到了最佳的催化裂解温度和气相停留时间,使得焦油催化裂解率达到最高;以生物质木屑作为分析对象,对其进行热裂解脱焦,并依据最小二乘曲线拟合方法建立了生物质木屑气化焦油热裂解脱除过程的模型,用遗传算法对模型参数进行了优化,得到了最佳的热裂解温度和当量比,使得焦油含量达到最小。基于最小二乘支持向量机建立了生物质锯末压缩成型过程的模型,并拟合了成型过程优化目标函数,依据实验数据对模型和优化目标函数进行了验证。结果表明,该模型能够较好的模拟成型过程特性,通过寻优计算,得到了当锯末压缩成型过程主要指标为最大值时可调参数的优化值。本文的主要创新点有:1.建立了四种生物质气化过程模型,即热化学平衡模型、最小二乘支持向量机模型、人工神经网络模型、循环流化床气化动力学模型;2.提出一种生物质气化过程多目标优化目标函数;3.建立了生物质气化(催化裂解、热裂解)焦油脱除过程模型;4.提出了生物质气化焦油脱除过程优化目标函数;5.建立了一种生物质压缩成型过程模型;6.提出了一种生物质压缩成型过程的优化目标函数。