在工业生产和日常生活中,存在着大量余热浪费的现象。特别是200℃以下的低温余热,由于其能级低和资源环境多样的特点,回收利用这些余热的效率较低、代价较高。温差发电技术正是一种能利用温差直接发电的能量转换技术,有着热源适应性广泛、不受温差限制、重量轻、体积小、绿色环保等优势。因此,温差发电技术运用于低温热源回收利用将有很大的潜力。目前,相对于中高温热源,温差发电技术在低温热源回收利用的研究相对较少,也尚未得到广泛应用。其原因是温差发电技术在低温热源环境下的效率低、成本高。本文以提高温差发电系统性能和经济性为目标,进行了如下研究工作:（1）提出了多模块分段式串/并联温差发电系统;基于热电效应和传热学基本理论,建立了模块内部热电效应与外部热/冷源流动传热的一维多物理场耦合模型,在模型中考虑了P、N型电偶材料的温度分布热电特性（塞贝克系数、电导率、热导率）、以及热/冷源逆流下的温度变化。（2）在一定的热/冷源条件下,优化了热电模块面积分别为0.02m×0.02m、0.04m×0.04m,模块数分别为5、10、20、50的温差发电系统,从单、双、多因素方面分析温差发电系统性能,揭示了占有比例、电偶对长度、外部负载及其组合对系统性能的影响。结果表明;占有比例、电偶对长度、外部负载中的任一变量逐渐增加时,输出功率均呈现类似抛物线关系;随着电偶对长度的增加,其最优占有比例及最优外部负载也随之增加,但最大输出功率几乎不变。因此,在机械制造工艺满足的条件下,可制造电偶对长度尽量短、占有比例小、外部负载小的系统,以提高温差发电系统的性价比。并联、串联TEG（Thermoelectric Generation）系统在优化后的输出功率几乎相等,但内阻和最优外部负载小得多。因此,可以根据实际负载外阻的情况选择并联TEG系统或串联TEG系统。（3）设计了肋片散热器,建立了温差发电系统的有效散热系数模型,分析了肋片数对多模块分段式串联TEG系统的性能和性价比的影响。研究发现,与无肋片相比,运用肋片散热器的温差发电系统性能和经济性得到有效提高;随着电偶对长度增加,增加肋片数所带来的收益逐渐减小,如,当电偶对长度为0.2mm时,随着肋片数的增加,成本功率比下降率可达50.2%;当电偶对长度为4.2mm时,下降率仅有4.2%。