燃煤电厂烟气中大量的CO2直接排空对环境负面影响严重，而捕集这部分CO2并利用可再生能源制氢将其转化为CH4等能源产品，可以同时实现环境保护和能源转换与储存。本文对CO2捕集-甲烷化利用工艺流程进行了详细的模拟分析，并核算了这一耦合工艺的能耗、碳排放以及经济性。模拟结果表明：捕集工段中CO2捕集率可达79%，获得摩尔分数98%的CO2；甲烷化工段中最终得到CH4摩尔分数为91%~94%的产品气。此过程若采用可再生能源制氢工艺提供H2，则可显著降低总能耗，实现CO2净减排。在未来可再生能源制氢成本大幅下降或能够获得大量廉价氢气的情况下，此耦合工艺可获得一定的经济收益，有望成为未来燃煤电厂烟气CO2大规模工业利用的重要技术路径之一。