对热能资源充分开发利用,能有效减小我国对化石能源的依赖,减少温室气体排放。热能资源来源较多,以储量来看海洋温差能和地热能是最具潜力的可替代能源,但从能量能级上看含量最多的是中低品位热源。目前,用于中低品位热能资源开发利用的温差发电循环技术一直存在着能源利用率低,发电成本高的问题;此外,由于温差发电循环流程中换热设备的成本占据项目总成本中不可忽视的重要部分,因此,本文基于项目的成本考虑,对不同热源温度下循环流程进行了选择和热经济性能分析,基于热效率和平准化度电成本对不同循环进行了多参数优化研究,并对引入的多股流换热器进行了流股排列优化,验证其对循环回热过程中换热设备成本优化效果。为探讨当前不同循环流程的热经济性能,本文建立了温差发电循环的热力学模型和经济分析模型。采用模拟的方法,对朗肯循环、卡琳娜循环和上原循环建模,在不同热源温度环境下,分析不同循环流程热效率η和平准化度电成本LCOE的差异;同时,通过对循环蒸发温度和透平入口压力进行分析,探究其在不同循环流程中对热经济性能的影响。研究结果表明,卡琳娜循环在各热源温度下均有较高的热效率,但经济指标表现不佳;低温热源环境,纯氨工质朗肯循环在同等条件下LCOE最低,在设计时,朗肯循环应选用饱和蒸汽状态,尽可能增加透平入口压力,减小蒸发过热度;高温热源环境,上原循环LCOE最低,卡琳娜循环和上原循环LCOE极小值与热效率极大值对应的透平入口压力存在偏差,按最小LCOE标准可以获得更高的发电量和更低的设备成本。因此,在流程设计时,需根据项目成本预算和设计发电量,综合考虑不同循环在各热源环境中的热经济性能。为进一步降低换热设备的成本,本文讨论了多股流换热器在卡琳娜循环和上原循环的回热过程中的应用效果。基于板翅式多股流换热器,建立了换热器的传热模型,并采用逐步计算累积局部热负荷均方差优化方法和基于换热面积的遗传优化方法对多股流换热器的流道进行了设计。以换热面积为目标的遗传优化排列相比于使用两个两股流换热器,其换热器成本在卡琳娜循环和上原循环中分别减小了73.16%和31.54%,相比于累积局部热负荷均方差最小排列的多股流换热器成本在卡琳娜循环和上原循环中分别减小了3.77和2.47%。