随着我国经济的快速发展，一次能源消耗量越来越大，同时由化石燃料燃烧造成的空气污染情况也越来越严重，我们迫切需要找到一种清洁高效利用能源的方式。以天然气为燃料的分布式冷热电联供系统通过能源梯级利用获得较高的能源综合利用效率和极低的污染物排放量，逐渐成为世界各国研究和应用的热点。以国内中小型天然气冷热电联供系统的实际工程应用为研究方向，在对大量已建成示范项目运营情况调研的基础上，分析总结了国内发展天然气分布式供能系统的现实不利条件以及阻碍系统推广应用的各项因素，继而从政策和技术层面提出了一些改善国内天然气分布式供能系统综合性能的建议。本文以设计综合性能良好的联供系统为目的，基于MATLAB平台开发了以微型燃气轮机为动力机的天然气冷热电联供系统优化设计程序，优化程序以燃气型和蒸汽型微燃机冷热电联供系统供能数学模型为基础，从整个供能系统的运行经济效益、一次能源节约率和污染物气体排放量三方面综合考察，对系统拓扑结构、设备配置容量、系统运行参数以及核心机运行策略进行多变量综合目标同步组合优化，其核心优化算法为具有较强寻优能力的粒子群搜索优化算法（PSOA），通过优化计算获得联供系统最优变量参数和运行策略，使冷热电联供系统与传统分产式供能比较具有最大的综合相对优势。为了验证联供系统优化设计体系性能，应用此优化设计程序对典型用户的微燃机冷热电联供系统展开优化设计。经过系统设备配置容量、核心机启停系数和电空调制冷比例优化后的联供系统相对传统供能具有15%以上的综合优势，核心机运行策略优化后联供系统综合性能优势达到23%以上，表明优化的微燃机冷热电联供系统具有较好供能性能，验证了联供系统经过配置容量、运行参数优化和核心机运行策略优化完整设计流程的重要意义，对实际联供系统设计提供指导。