我国经济发展正处于向绿色经济转型的关键时期,为了改善国内能源消费结构,正逐步降低发电用能源中煤资源的比例,积极发展利用清洁能源（如太阳能、天然气等）的高效发电技术。在应对煤资源匮乏危机的同时,努力缓解因燃煤发电带来的环境污染问题。目前我国天然气发电技术主要以燃气轮机（GT）或燃气内燃机发电为基础,该技术一方面受燃烧技术影响,在燃烧过程中能量损失较大;另一方面受卡诺效率限制,发电效率尚不能突破50%。固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效清洁的先进发电装置,可通过电化学反应直接将天然气中的化学能转化为电能,能有效减少天然气燃烧发电过程中导致的能量损失。由于SOFC的工作温度高,其高温余热具有重要的回收利用价值,可与微型燃气轮机（MGT）耦合成清洁高效的SOFC/MGT混合发电系统,亦适用于分布式冷热电多联供领域,在我国倡导的“环境友好、绿色发展”的经济建设和生态文明建设背景下具有良好的发展前景。基于SOFC/MGT的冷热电多联供系统作为一种多能源产品输出的能量转换系统,可以依据“温度对口、梯级利用”的原理高效利用能量。然而,该类多联供系统中能量转换部件较多,且部件之间耦合性强,确定系统内部的能量转换规律及部件之间的热力匹配特性至关重要;由于系统设计不合理常常导致系统性能不理想,也需要通过优化来实现系统最优的性能。此外,多联供系统中部件的性能受技术、设计和经济成本因素影响较大,通过用基于热力学第一或第二定律的性能评价方法无法明确这些影响因素对系统各部件热力-经济性能的具体影响程度,更无法确定各部件性能提升的潜力及可行的性能改善措施,需要发展新的热力系统性能优化理论及评价方法,以改善多联供系统性能。因此,本文依据“温度对口、梯级利用”的能量利用原理,在对基于SOFC/MGT的冷热电多联供系统的集成特性、性能分析及优化的研究基础上,提出一种新的热力系统性能评价方法,并剖析多联供系统中各部件（火用）-经济性能的提升潜力,从而为从根本上改善多联供系统的性能提供参考依据。本文基于以上研究背景及其主要的科学问题,开展以下几个方面的研究工作:首先,研究SOFC/MGT混合发电系统及基于该发电系统的冷热电联供系统的集成机理及热力匹配特性。在分别建立SOFC和MGT数学模型的基础上,分析该混合系统关键设计参数-燃料流率、燃料利用率、蒸汽碳比、空燃比及压缩机压比对系统输出功率及发电效率的影响规律。在此基础上,进一步研究基于SOFC/MGT的冷热电联供系统的能量转换规律及部件热力匹配特性,同时从热力学第一定律（能源利用效率）和热力学第二定律（（火用）效率）两个方面研究该联供系统的热力性能,并详细地分析空燃比、SOFC工作压力/进口温度、ORC工质流率对联供系统热力性能的影响规律。研究结果表明,相对于单独的SOFC或MGT发电系统,SOFC/MGT混合发电系统具有明显优势,其发电效率超过60%;通过梯级利用该混合发电系统排气的余热进一步制冷和供热,可使联供系统能源综合利用效率提升至90%。其次,分别构建基于燃气轮机及SOFC/MGT的冷热电及低温多效蒸发海水的两种多联供系统,并研究该多联供系统的能量转换规律及集成机理。在建立基于GT的多联供系统数学模型的基础上,分析压缩机压比、进口空气温度、余热锅炉夹点温差、MED-TVC驱动蒸汽压力及TVC浓缩比对多联供系统发电效率、（火用）效率、能源综合利用效率及淡水产量的影响规律。在此基础上,进一步研究基于SOFC/MGT的冷热电及低温多效蒸发海水多联供系统的部件耦合规律及匹配特性,分别从能效、（火用）效率、经济性能、环境影响及淡水产量等方面综合评价该多联供系统的性能,研究系统关键设计参数-燃料利用率、空燃比、料液海水温度、发生器蒸发压力及喷射器喷射系数对多联供系统综合性能的影响规律。研究结果表明,增大SOFC中燃料利用率能同时提高多联供系统发电效率、（火用）效率及能源综合利用效率,该系统的能源综合利用效率在设计工况下比基础的SOFC/MGT混合发电系统提高了 4.65%,且可额外输出14.33 kW冷量、8.096 kW热量及0.1303 kg/s淡水。再次,利用快速非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）对提出的基于SOFC/MGT的冷热电及低温多效蒸发海水的多联供系统综合性能进行多目标优化研究。优化目标包括多联供系统的输出功率、能源综合利用效率、（火用）效率、总经济成本及淡水产量,并分别进行二维及三维目标优化研究;其中二维目标优化研究分为四组独立进行,三维目标优化研究分为两组独立进行。最终得出多联供系统最优性能的二维及三维Pareto前沿曲线（面）,分别运用平衡点法及TOPSIS法两种最优决策方法选出不同约束条件下系统的最佳设计参数,并进一步得出基于SOFC/MGT的多联供系统最优综合性能。最后,提出一种基于SOFC/MGT的多联供系统热力-经济性能的先进（火用）、先进（火用）-经济评价方法,并研究改善该多联供系统关键部件（火用）-经济性能的优化策略。在建立该多联供系统传统与先进（火用）-经济性能评价方法数学模型的基础上,运用这两种（火用）-经济性能评价方法对该多联供系统的性能进行综合评价。相对于运用第一、第二热力学定律的传统（火用）-经济性能评价方法,新提出的先进（火用）-经济性能评价方法可以同时从质和量的角度分析结构相对复杂的多联供系统各部件热力-经济性能,能清晰地揭示出系统各部件（火用）-经济性能提升的潜力,最终依据研究结果提出三种有望改善系统各部件性能的优化措施。