Разработка низкоуглеродных источников энергии является одним из ключевых трендов развития мировой энергетики. Актуальность перехода к экологически безопасным энергоустановкам подтверждается рядом заключенных международных договоров и разрабатываемыми регулятивными механизмами, стимулирующими снижение выбросов, которые вступят в силу в ближайшем будущем. Планы России по снижению выбросов определены Стратегией социально-экономического развития РФ с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 г. Наличие отечественных разработок в рассматриваемой области на горизонте реализации Стратегии определит энергетическую безопасность и условия развития национальной экономики страны. Настоящая работа содержит подробное описание совокупности научно-технических решений и высокоэффективных энергетических технологий, обеспечивающих переход к генерации энергии с минимальными углеродными выбросами. В монографии рассматривается два способа масштабного снижения углеродных выбросов на объектах энергетики больших мощностей. Первый заключается в повышении эффективности существующих технологий тепловой генерации – парогазовых и паросиловых установок на природном газе и угле, модернизация которых возможна за счет изменения структуры и параметров тепловых схем, перехода на нетрадиционные окислители (кислород и обогащенный кислородом воздух) и топлива (водород и метано-водородная смесь). Второй способ связан с созданием принципиально новых энергетических установок, базирующихся на полузакрытом цикле Брайтона на сверхкритическом диоксиде углерода с кислородным сжиганием, отличающихся от традиционных установок полным отсутствием вредных выбросов. Для обоих указанных направлений проведен ряд научных исследований, заключающихся в разработке перспективных тепловых схем энергетических комплексов на базе структурно-параметрической оптимизации, конструктивного облика нового энергетического оборудования и функционально-стоимостных моделей. По результатам проведенного технико-экономического анализа сформированы рекомендации по выбору технологий, обеспечивающих максимальную экономическую эффективность производства электроэнергии при различных сценарных социально-экономических условиях.