论文以目前日趋严峻的能源形势、以及倍受关注的燃气轮机集成冷热电联产系统的分布式能源供能方式为背景,分别以重型燃气轮机及小型燃气轮机为核心的能源动力系统为研究对象,采用动力机械典型变工况特性的解析分析方法,以组成系统的基本部件的典型变工况解析特性为基础,系统地研究电站系统中燃气轮机—蒸汽轮机联合循环进气冷却技术的经济适用性；全面、深入研究燃气轮机冷热电联产系统的全工况特性。为能源动力系统的优化设计、故障诊断、安全高效运行提供理论指导,同时也为变速回热微型燃气轮机构成的冷热电联产系统的部件匹配及全工况特性提供一套合理、可行的理论研究方法。论文的主要工作及创新点如下： 1.研究了能源动力系统中一些基本元件变工况特性的解析解及典型解析特性,如蒸汽(热水)驱动型溴化锂吸收式制冷机、抽汽运行的余热锅炉、注蒸汽燃气轮机等部件。本部分扩展制冷机典型变工况特性DOE-2模型的适用范围,提出了蒸汽(热水)加热型溴化锂吸收式制冷机典型变工况特性DOE-2修正模型,并验证其适用性,为吸收式制冷机变冷媒水温运行特性的分析提供一种合理、快捷的求解方法。首次提出将过热蒸汽余热锅炉抽汽运行方式用于冷热电联产系统,并推导出余热锅炉抽汽运行特性的解析解,对分析余热锅炉冷、热、电并供的变工况有理论意义,也便于进行初步工程分析、核算。采用解析解得到注蒸汽燃气轮机变工况时的输出功率及热耗率与公开的实验结果基本吻合,注蒸汽后燃气轮机压比及排气温度的变化与文献报道结果一致。本部分内容拓展了动力机械典型特性解析法的应用范围,为复杂能源动力系统的变工况特性分析、故障诊断以及部件优化配置提供重要的理论基础。 2.系统研究了燃气轮机-蒸汽轮机联合循环装置(GTCC)的几种常用进气冷却方式的经济适用性。提出进气冷却经济及适用性评价的2种新方法-数据集成方法与解析评价方法,并全面、系统地比较评价进气喷雾冷却与进气制冷方式的经济及适用性,总结其经济差异。采用数据集成评价方法可以得到可靠的评价结论,但所需数据庞大。解析评价方法利用简单的气象年平均值,较快速、准确地评价GTCC进气冷却系统的适用性及经济性,且评价结果与数值集成评价方法的结果吻合。本部分内容对合理利用燃气轮机进气冷却技术,具有理论意义；对提高燃气轮机电站的经济性、调峰性能具有较高的工程应用价值。 3.深入研究燃气轮机冷热电联产系统(CCFIP)的全工况解析特性,为CCHP系统设计、安全及高效运行提供理论指导。本部分提出一种较新颖的冷热电联产系统并深入研究其全工况特性,该系统由带饱和蒸汽抽汽的过热蒸汽余热锅炉、过热蒸汽回注燃气轮机及双效溴化锂吸收式制冷机等部件构成,能很好地适应CCHP系统变负荷的要求。研究了简单循环燃气轮机、注蒸汽燃气轮机、余热锅炉补燃注蒸汽燃气轮机构成的3种燃气轮机CCHP系统的全工况工作范围、效率特性。基于全工况性能,讨论了CCHP的几种效率指标差异。定量讨论了燃气轮机进气冷却对CCHP系统的影响。