能源与环境是可持续发展的重要议题,清洁能源和可再生能源的利用逐渐受到人们重视。受限于科技水平,我国丰富的低温热能资源未能得到有效利用,造成能源的浪费和对环境的污染。液化天然气作为清洁的新型能源,在使用过程中需要释放大量冷能。为了充分利用低温热能与LNG的冷能,耦合低温有机朗肯循环与LNG直接膨胀系统,构建了低温热能-LNG联合发电系统,展开热经济性能相关研究。主要研究内容及结论如下:(1)针对低温热能与LNG冷能的特性,初步建立有机工质的筛选机制,以工质的热物理性质、整体经济性、工作安全性以及综合环保性为筛选条件,选取R600、isobutene、R600a、propane、R32、R152a、R161、R1234ze、R245fa、R134a这10种有机物作为循环工质。(2)通过MATLAB软件模拟程序运行,进行关键运行参数和热源条件对系统热经济性能影响的研究。对于不同的评价标准,取得最大目标的蒸发温度、过热温度、夹点温度和LNG蒸发压力有所区别,而较低的冷凝温度有利于系统性能。在温度参数中,冷凝温度与蒸发温度的敏感度突出。对于低温热源,温度的提高对性能产生积极影响,同时可通过参数优化进行工质与热源的匹配。(3)使用粒子群算法,分别以佣效率最大与标准化发电成本最小为优化目标进行系统优化。结果表明,不同优化目标下得到的最优参数不同,最优工质也不同。在此基础上,建立综合热力性能与经济性能的热经济评价指标F(X)进行优化。结果表明:典型参数下R32为最优工质,F(X)达到0.3311,对应的最优参数大多介于单目标之间。随热源温度的升高,所有工质的F(X)升高。热源温度为75°C~125℃时,R32为最优工质;热源温度升至150℃时,最优工质为R161。对不同热源,最佳工质同时具有合适的临界温度与较低的常压沸点温度。(4)在单级低温热能-LNG联合发电系统的基础上,构建了双级并联和双级串联两种结构的模型,两种结构都能显着提高系统的热经济性能指标。在并联系统中,低温工质对热经济性能指标影响远远大于高温工质,可以考虑选择与低温工质相同的高温工质。关于串联系统,一个饱和的低温循环和过热的高温循环是串联联合发电系统的最佳形式。当热源温度为75℃~125°C时,并联系统性能突出。当热源温度达到150°C时,串联系统性能较好,最佳工质组合为R161/R32,热经济性能指标为0.3835。