能源是国民经济的基础,国内对能源的开发和利用程度相对落后,面临着严峻的能源短缺和环境污染问题。采用有机朗肯循环(Origanic Rankine Cycle,ORC)将低品位热能与液化天然气冷能转换为电能,可同时实现热能与冷能的回收利用,但目前较为缺乏相关的基础理论研究。因此,本文将围绕热能与冷能联合发电系统的热力性能和有机工质的筛选机制开展相关研究。主要研究内容如下:(1)综合考虑热能与冷能联合发电系统的热源温度、冷源温度、环境友好度和工质热物性等关键影响因素,建立具有通用性的低沸点有机工质的筛选机制。基于该筛选原则,从常用的 82 种有机工质中,选取 Butane、Isobutane、Propane R134a、R152a、R227ea、R245fa、R1234ze、R32和R125这10种有机物作为该系统的候选工质。(2)建立简单ORC发电系统的数学模型,并分析蒸发温度、汽轮机入口温度和冷凝温度的变化对系统热力学性能的影响。结果表明,提高蒸发温度和汽轮机入口温度,降低冷凝温度,可以有效的增加系统的单位净输出功和(?)效率。给定热源温度下,增加汽轮机入口温度不利于热效率的提高。系统超过50%的(?)损失发生在冷凝器部件,提高蒸发温度,降低汽轮机入口温度和冷凝温度可以有效地减少这部分不可逆损失。(3)对影响复杂ORC和并联双级ORC发电系统的关键参数进行模拟计算,并与简单ORC进行比较分析。结果表明,回热器对系统的单位输出功和热效率无影响,但可有效减少冷凝器中的不可逆损失。再热器可以有效提高系统的单位净输出功和汽轮机乏汽出口干度,同时存在一个最佳的再热压力比值,使系统(?)效率最高。并联双级ORC可以对LNG冷能进行梯级利用,使系统的能量利用效率有较大提升。同时分别以Propane和Butane作为循环Ⅰ和循环Ⅱ的运行工质时,双级并联ORC具有最佳(?)效率(33.18%)。(4)研究简单ORC、复杂ORC和并联双级ORC的关键参数变化对系统性能的影响,并采用粒子群算法进行参数优化,获得系统的最佳(?)效率和对应的性能参数。结果表明,相对于简单ORC,采用复杂ORC可以有效地提高系统(?)效率。通过不同系统优化结果的对比表明:以Propane为循环工质的回热-再热式ORC具有最佳的(?)效率(39.44%),是低温余热与LNG冷能联合发电系统的最佳循环结构。