燃气轮机作为分布式能源系统中最为成熟的发电装置,越来越受到人们的重视,尤其是以微型燃气轮机为基础的冷热电联产系统成为近年来研究的热点。但是由于分布式能源系统自身的负荷特性,使得常规燃气轮机在应用中还存在一些问题。本文围绕分布式能源系统的要求,提出了一种新的形式的燃气轮机-分体式燃气轮机,确定了分体式燃气轮机的集成方案,并对燃气轮机进行了变工况特性分析以及运行优化研究。本文首先讨论了分布式能源系统分体式燃气轮机的集成原则和集成方案,研究了分体式燃气轮机的特点,给出了几种分体式燃气轮机简单集成方案。通过建立分体式燃气轮机的一般数学模型,讨论了分体式燃气轮机的性能评价指标。结合分体式燃气轮机的特点,分析了其运行耦合关系,并给出了燃气轮机的变工况计算方法。要了解一种新型燃气轮机的系统性能,首先要对其进行变工况特性分析。采用THERMOFLEX软件对不同方案的分体式燃气轮机进行了建模。环境因素以及部件参数变化在很大程度上影响了系统的变工况性能,考察了不同因素对燃气轮机变工况特性影响程度。通过与共轴燃气轮机的对比,得到了分体式燃气轮机的性能潜力,定量的分析了分体式燃气轮机的优越性。由于解除了压气机和透平转速之间的耦合,分体式燃气轮机存在更多的独立变量。选择一种形式的分体式燃气轮机,对其独立变量进行了灵敏度分析,得到了影响系统性能的主要因素。分析了定负荷下主要因素之间的关系以及系统性能,得到了系统优化的理论依据,并对分体式燃气轮机的变负荷进行了优化分析,得到了不同负荷下系统优化运行的调节规律。最后,针对一种分布式能源系统的负荷特点,进行了分体式燃气轮机实例的初步设计,确定了燃气轮机的设计点参数,对分体式燃气轮机的变工况运行进行了性能评估,给出了系统优化运行的调节规律,与共轴燃机对比,发现了在全工况性能的优势,为燃气轮机的优化控制策略打下基础。