随着全球经济的迅速发展,不断增加的能源成本、日益减少的化石能源储量以及逐步恶化的环境问题等,都一定程度上加快了世界范围向可持续发展的能源结构转变的进程,以太阳能为代表的可再生能源的高效利用是可持续发展的能源结构的重要部分。有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）发电技术在中低温太阳能热发电方面具有巨大的发展潜力和广阔应用前景,众多学者在工质选择、循环设备、循环性能、运行优化等方面开展了深入的研究。然而由于太阳能热源的不稳定性、变化性以及ORC系统对冷热源参数的敏感性,考虑冷热源参数变工况的系统设计和运行优化的研究尚不够深入。本文以中低温太阳能ORC发电为背景,以太阳能热发电系统全年综合性能最优为目标,开展基于时间序列聚合的太阳能ORC全工况优化研究,并进行案例验证。（1）建立ORC系统热力学分析模型和系统设备变工况操作模型,提出太阳能ORC运行工况聚合的时间序列聚合方法,建立时间序列聚合模型,对比优选适合的算法,验证时间序列聚合及其聚合算法在ORC工况优选和系统优化方面的有效性。（2）基于k-means算法,提出了时间聚合的ORC系统优化设计和运行方法,建立了包含ORC设备详细变工况性能的全时间序列优化模型,确定典型工况点,以降低全年的度电成本（Electricity Production Cost,EPC）为目标,各聚合中心点作为设计工况,进行系统换热器结构与运行参数的协同优化,获得系统在设计工况点下的优化设计结构和设计参数,通过变工况运行模拟,获得了不同设计聚合中心的ORC全工况运行特性,分析了设计工况对ORC全年性能的影响规律,验证了ORC设计-运行协同优化的必要性。（3）针对太阳能的不连续性,提出了集成储能的太阳能驱动ORC系统设计方法,建立了太阳能集热场数学模型和蓄热系统模型,并构建双罐熔融盐蓄热的太阳能ORC系统,探究了太阳能辐射强度、蓄热温差和蓄热温度等蓄热参数对集热效率的影响;针对典型地区太阳能ORC,在固定蓄热时长下对不同聚合工况点下进行了系统的设计优化,分析了辐射强度和环境温度对全年设计结果的影响,得到了系统全年最佳设计方案和最佳结构配置,根据集群聚合点的加权比例因子,建立了全工况下年平均最小度电成本计算模型;通过对不同蓄热时长下的系统全年设计和运行特性的研究,得到了系统性能和度电成本最佳时的蓄热方案。