天然气目前属于我国重要能源之一,随其消耗量的增加,天然气管道的分布也越来越多。其中减压站是管道分配系统中的关键设备,主要用于监控气体流量,防止分配系统中的压力过高。为了满足减压站的用电需求,本文将热电发电技术应用到燃烧天然气的集热装置上,为西气东输中减压站设备提供稳定的电量。首先,建立了热电发电器(TEG)的仿真模型和性能测试实验台,分析了冷热端边界条件、负载阻值及工作电流对发电性能的影响。其次,在Fluent中建立热电发电装置模型,并搭建实验台验证其准确性,讨论了过量空气系数、散热器、蓄热材料、烟道结构对装置热回收率的影响,从而获得了最优的设计方案。最后,为了优化TEG的输出功率,引入直流转换电路对TEG输出的直流电进行管理,并在Simulink中搭建仿真模型,研究温差、负载及占空比对该直流转换器效率和TEG输出功率的影响。研究发现,TEG热端恒热流量时,负载越大则热电臂温度梯度越大,且最佳匹配负载大于TEG的内阻,输出功率随冷端温度下降先增大后减小;两端温差恒定时,负载变化对热电臂温度梯度影响很小。通过对热电发电装置的研究,发现无蓄热工作时的热回收率可达73.1%,总热电转化效率为1.68%。探讨直流转换器对TEG输出直流电的影响,发现当负载固定时微调占空比就能实现最大输出功率追踪;当冷热端温度固定,最大输出功率所对应的占空比随负载增大而增大;当外接负载与内阻差距较大时,使用直流转换器使装置发电性能有明显提升,输出功率最高提升了81.62%。