我国能源消耗体量全球第一,且以煤炭为主,存在能源利用不足和环境污染问题,而人民迫切期望提高生活品质。以天然气为燃料的微型燃气轮机分布式供能(MGT-DES)技术,具有清洁能源结构、高效利用、降低排放的特点,能够达到调整能源结构和改善环境的目的。通过对国内现有分布式供能系统的调研,分析了国内微燃机分布式供能系统的发展现状,发现现有分布式供能系统总体存在着实际运行综合性能过低的问题,需要进一步改进分布式供能系统设计,完善运行策略,实现系统从设计到运行的全流程优化,提高分布式供能系统总体经济性、节能性和环保性。本文基于商业软件Matlab平台,建立了多型号可选的微燃机、溴化锂制冷机、余热锅炉等分析模型,并基于各部件特性曲线建立了微燃机变工况性能模型。基于系统拓扑结构设计方法,选择合适拓扑结构模型、优化变量、评价标准(经济、节能、环保),采用粒子群优化算法(PSO),开发了MGT-DES设计优化平台,可针对具体用户提出最大综合性能的运行策略。利用开发的MGT-DES设计优化平台,针对典型酒店用户DES系统中运行时间过短、热电比季节性波动大、供能能力不足的问题,依次提出微燃机组合配置、回热度调节、串并联运行模式优化方案,三种方案可以使MGT-DES系统的综合性能依次提高到27.06%、34.56%、36.55%。优化后的MGT-DES系统供能增大、运行时间延长、启停次数减少。最终设计方案的评价标准年总费用节约率、一次能源节约率、二氧化碳减排率分别提高24.11%、49.06%、40.64%,综合性能提高了36.55%,并归纳完善了DES系统的运行策略。基于建立的微燃机分布式供能系统设计与优化平台,为863项目示范项目优化设计了燃用沼气30kW微燃机分布式供能系统,该系统发电功率30kW,总效率75.7%,热电比1.63。并分析了沼气组分变化、燃烧效率等参数对系统性能的影响,为系统的建设与运行进行了前期评估。