由于日益严重的化石能源紧缺和环境污染问题,以能源草本植物为原料制备生物燃料（生物乙醇和沼气）受到广泛关注。能源草本植物作为一种木质纤维素类生物质,其水解速率和发酵性能受限于其复杂的内部结构,因此选择合适的预处理方法是提高酶解效率和发酵性能必不可少的步骤之一,其目的是去除木质素,改变纤维素结晶度和聚合度,增加酶和/或微生物与纤维素的接触面积,从而提高原料转化效率。本文以两种能源草本植物（矮象草和台湾甜象草）为原料,研究碱预处理和水热预处理对植物结构和发酵性能的作用,同时对比分析不同预处理后样品在单独产乙醇、单独产甲烷和醇烷联产三个工艺下的能量转化效率,并引入物质流分析方法,对三个工艺过程中的物质（质量、C和N元素）和能量流动进行研究。以两种能源草本植物为原料,研究了碱预处理对其结构和转化效率的影响。结果表明碱预处理能有效去除样品中木质素组分,去除率为57.07%～63.49%。在单独产乙醇工艺中,相比于鲜料和青贮料,碱预处理后样品的乙醇浓度升高了233.19%～310.93%,其中碱处理青贮料的最高乙醇浓度达26.94 g/L,乙醇产率为76.62%。在单独产甲烷工艺中,相比于鲜料和青贮料,碱预处理后样品的产甲烷率升高了26.41%～35.51%,其中碱处理后样品的最高产甲烷率为278.70±5.52 m L/g VS。在醇烷联产工艺中,乙醇发酵并蒸馏后样品的产甲烷率比相同预处理条件下样品单独产甲烷得到的产甲烷率提高了40.73%～70.89%,其中碱预处理后青贮料的最高产甲烷率为454.76±27.72 m L/g VS,相比于样品单独产甲烷性能,其值提高了70.89%。针对相同种类能源草本植物,研究了水热预处理对能源草本植物结构和转化效率的影响。结果表明在样品组分组成方面,水热预处理能有效溶解木聚糖,其去除率为61.84%～79.00%。在单独产乙醇工艺中,水热预处理后样品的乙醇浓度升高了111.49%～148.88%,其中水热预处理后的鲜料最高乙醇浓度为18.89 g/L。在单独产甲烷工艺中,水热预处理后样品的产甲烷率提高了22.97%～30.79%,其中样品的最高产甲烷率为285.83±3.34 m L/g VS。在醇烷联产工艺中,样品最高产甲烷率为344.05±8.56 m L/g VS,相比于样品单独产甲烷性能,该值提高了20.37%。基于上述结果,对比分析碱预处理和水热预处理下样品的物质流和能量流变化情况。在碳元素流向方面,对于醇烷联产工艺,碱预处理样品中总计有58.03%的碳元素流向乙醇和甲烷,水热预处理样品总计有43.89%的碳元素流入乙醇和甲烷,相比于单独产乙醇工艺和单独产甲烷工艺,碳元素转化率分别提高了75.53%～77.08%和49.64%～118.68%。对应地,在醇烷联产工艺中,1 kg碱预处理样品产能为14.52 MJ,1 kg水热预处理样品产能为13.17 MJ,相比于单独产乙醇工艺和单独产甲烷工艺,样品能量回收率分别提高了98.94%～152.33%和32.10%～53.63%。本论文以能源草本植物为原料,以提高原料能源转化效率为目的,对比分析了不同预处理方式下原料产乙醇、产甲烷和醇烷联产性能,为提高原料转化性能、提升利用效率提供前期研究基础。