在煤化工、石油化工等行业的生产过程中,需要对温度范围为60²00℃的低温热流体进行冷却,以达到工艺要求的目标温度。传统的工业级大容量冷却方式有风冷、水冷以及蒸发式冷却,在冷却过程中需要消耗大量能源且环境效益差。有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,以下简称ORC）低温发电技术可将低品位热能转换为高品位电能,在获得发电的同时,实现对低温热流体的冷却,但是其净发电效率会随着冷却目标温度的降低而迅速降低。本文研究一种由ORC发电冷却单元和常规冷却单元串联而成的低温热流体的两级串联冷却系统:第一级是发电冷却,第二级是耗电冷却。当第一级发电冷却单元的净发电功率大于第二级常规冷却单元的耗功率时,系统有净的发电功率输出。在这个两级串联冷却系统中,中间冷却温度是最关键的技术参数,直接影响到整个系统的优化配置和运行控制。依据热力学和传热学的基本理论,分析两级串联冷却系统的热力过程,推导出中间冷却温度的理论公式以及系统净发电功率和耗水量的数学关系式。建立两级串联冷却系统数值仿真模型,研究ORC发电冷却单元冷凝器和常规冷却单元分别采用同种冷却方式和不同种冷却方式时,系统净发电功率和耗水量的变化规律。随着中间冷却温度的升高,系统净发电功率先增大后减小,系统耗水量先减小后增大,二者变化趋势相反。当ORC发电冷却单元冷凝器和常规冷却单元采用同种冷却方式时,存在一个最优中间冷却温度T_mopt使得系统净发电功率最大的同时耗水量最小。以系统净发电功率最大为目标,研究热流体温度、冷却目标温度、热流体流量及环境湿球温度对最优中间冷却温度的影响。结果表明:当低温热流体温度升高时,最优中间冷却温度随之升高,二者近似为二次函数关系;热流体质量流量和冷却目标温度的改变基本上对最优中间冷却温度无影响作用;当ORC发电冷却单元冷凝器和常规冷却单元均采用蒸发式冷却时,最优中间冷却温度随环境湿球温度的升高而升高,二者近似为线性函数关系。综合考虑系统的经济性和节能性,建立基于年度费用和一次能源消耗量的综合评价指标。根据已建立的系统仿真模型,提出一种基于最优中间冷却温度的冷却量优化配置方法——OAC-T_mopt方法,以系统综合评价指标最小为目标,将全年逐时温度数据作为输入参数,得到系统在全年逐时运行下的最优冷却量配置以及相应的运行控制策略。以采用两种不同冷却方式的工程项目为案例,分别计算了相应冷却方式的优化配置方案,分析不同电价、水价以及评价指标权重系数对系统优化配置结果的影响,最后将两级串联冷却系统与常规冷却系统进行对比,评估了两级串联冷却系统的经济效益和环保效益。