本发明公开了一种基于高精度控压控温的天然气压差发电系统，包括发电系统及自动控压控温系统，发电系统包括换热器、单级或多级向心涡轮膨胀机组、再热器、齿轮、减速器以及发电机组；而自动控压控温系统则包括激光器、光纤光栅传感器、调制解码器、PC智能控制机组以及调压阀，所述的光纤光栅传感器包括内部封装有光纤光栅且由合金材料或聚合物材料制成的包层，波长分析器以及分别与该包层和波长分析器相连的3dB光纤定向耦合器。本发明解决了现有的天然气压差发电系统在气压输送过程中对气体的压力控制精度不高且不能检测气体温度的问题，不仅大幅度提高了整个发电系统的稳定性及发电效率，而且从根本上优化了整个天然气压差发电系统的性能。