养殖场沼气工程的目的在于解决畜禽养殖场污水粪便对周边环境的污染问题，然而在目前大多沼气工程的运行中普遍存在产气率低和产气量不稳定的现象，这主要是因为厌氧反应器内发酵料液温度随外界气候变化而变化导致的；单一的沼气利用方式还导致了在沼气大量剩余时不得不直接排放到大气中，这既造成了环境污染又造成了能源浪费。沼气综合利用系统利用热电联产的方式给厌氧反应器加热保温，从而保证了厌氧发酵所需温度，提高了产气率和产气稳定性，为沼气规模化利用提供了前提条件，系统所发电量能够满足养殖场和沼气工程一部分用电负荷，为养殖场节省了可观的电费支出。这样，既解决了环境污染问题，又带来了经济效益，为养殖业的健康持续发展提供了理论、技术支持。本文在调研了养殖场和沼气工程用能情况的基础上，通过实例详细介绍了沼气综合利用系统的设计方法、设备选型原则，建立了以初始投资收益率为目标函数的数学模型，计算得出系统设计最优结果和运行方案；并从经济性和热经济学角度分析了系统的优劣性，建立了成本差、经济因子、经济系数和环境性评价指标；同时对五个不同气候区进行了对比分析；最后介绍了后续实验研究的具体内容。结果证明，沼气综合利用系统的经济效益非常好，并且在全国大部分地区都适用。本文的研究紧密结合实际生产，具有一定的指导意义。