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随着国家对企业节能减排绿色发展的重视及企业能源成本增加、自身管理亟待优化的现状，低温余热高效利用逐渐受到更多重视。世界各国从学术研究、商业应用、政策支持、系统优化等方面对低温余热发电非常关注，取得了丰硕的成果。通过分析已有研究成果，并对比科学研究与工程应用之间存在的差异，本文基于热经济学原理对低温余热发电小型试验台及工程案例进行分析评价，并进行了系统优化研究。
通过分析有机朗肯循环(organic Rankine cycle，ORC)低温余热发电系统工作过程及原理，遵循科学性、全面性、可比性等原则提出低温余热发电系统三层次?经济评价(three-level exergy-economic evaluation，TLEEE)法，将系统划分为3个层次、4个子系统、10个研究对象，提出?效比、虚拟?损回收成本系数等新的评价指标，并将TLEEE法用于试验研究结果分析及工程案例系统优化。
ORC低温余热发电小型试验台研究表明，膨胀机输出功、发电机输出功及ORC子系统热效率均随着热源温度及循环水流量的增加而增加，当热源温度分别为373.15K、383.15K及393.15K时，COEP最大值分别为2.38、2.42、2.50；膨胀机、发电机效率各工况下变化较小，其平均值分别为77.16%、60.49%；不同热源温度下，最大COEP与系统最大净输出功、最大?效率出现工况一致。
工程案例系统热效率为8.87%，单位发电成本为0.285Yuan/kWh，是否考虑耗能工质COEP值分别为8.12、4.27，耗能工质中的循环水对系统热经济性影响最大；蒸发器、冷凝器热效率分别为94.76、95.42%，达到了设计热效率要求，但蒸发器的?损失最高，冷凝器?效率最低；热源子系统、自动控制子系统进入ORC子系统的单位?经济成本分别为0.001、1.007Yuan/kWh，冷凝器热量耗散单位?经济成本为0.433Yuan/kWh，有机工质进入工质泵、蒸发器、膨胀机的单位?经济成本分别为0.299、0.470、0.082Yuan/kWh，膨胀机输出功的单位?经济成本为0.227Yuan/kWh。与水泥企业低温余热发电系统相比，工程案例余热源温度较低、冷凝器散热未利用是系统热效率低的主要原因。
冷凝器年?损失经济成本为102.12万元，是蒸发器年?损失经济成本的2.54倍，其虚拟?损回收成本系数为20.42，是系统首要优化设备。模拟分析结果显示，特定的蒸发温度、较低的冷凝温度、较大的循环水温升可以使系统输出达到最佳，蒸发器、冷凝器优化和系统优化需要综合考虑。当系统单位发电成本、COEP分别有最佳值0.277Yuan/kWh、4.48时，蒸发温度区间分别位于396～401K、390～399K，该最佳工况蒸发温度区间约位于有机工质临界温度92%处。
耦合除盐水供热子系统的ORC热电联供系统冬季冷凝器?效率及系统热效率、?效率、COEP较其它季节明显提高，单位发电成本明显降低。工质为R123的系统热效率、?效率、年净输出?最高，当蒸发温度为410K时，其值分别为30.21%、43.09%、827.34万kWh；工质为Pentane的系统单位发电成本、投资回收期、COEP等指标值最优，其值分别为0.159Yuan/kWh、1.88年、6.8；工质为R245fa的系统冷凝器?效率最高。不同工质系统全年单位发电成本、投资回收期最优值工况与COEP最优工况区间相似，冬季及其它季节蒸发温度分别选择在工质临界温度87%、90%左右，有利于系统获得最大COEP。优化后系统冬季虚拟?损回收成本系数由20.424降低为1.697，其它季节冷凝器热量利用及发电机、膨胀机等设备优化为系统重点关注的持续优化方向。
?效比作为热力学评价指标可有效反映能量系统的技术经济性，虚拟?损回收成本系数可为复杂能量系统设备和系统优化方向提供参考，低温余热发电系统TLEEE法从总系统、子系统、重点设备三个层面分析系统性能，为系统优化和挖掘节能潜力提供依据，可推广用于其它余热发电系统的评价与优化。
通过分析有机朗肯循环(organic Rankine cycle，ORC)低温余热发电系统工作过程及原理，遵循科学性、全面性、可比性等原则提出低温余热发电系统三层次?经济评价(three-level exergy-economic evaluation，TLEEE)法，将系统划分为3个层次、4个子系统、10个研究对象，提出?效比、虚拟?损回收成本系数等新的评价指标，并将TLEEE法用于试验研究结果分析及工程案例系统优化。
ORC低温余热发电小型试验台研究表明，膨胀机输出功、发电机输出功及ORC子系统热效率均随着热源温度及循环水流量的增加而增加，当热源温度分别为373.15K、383.15K及393.15K时，COEP最大值分别为2.38、2.42、2.50；膨胀机、发电机效率各工况下变化较小，其平均值分别为77.16%、60.49%；不同热源温度下，最大COEP与系统最大净输出功、最大?效率出现工况一致。
工程案例系统热效率为8.87%，单位发电成本为0.285Yuan/kWh，是否考虑耗能工质COEP值分别为8.12、4.27，耗能工质中的循环水对系统热经济性影响最大；蒸发器、冷凝器热效率分别为94.76、95.42%，达到了设计热效率要求，但蒸发器的?损失最高，冷凝器?效率最低；热源子系统、自动控制子系统进入ORC子系统的单位?经济成本分别为0.001、1.007Yuan/kWh，冷凝器热量耗散单位?经济成本为0.433Yuan/kWh，有机工质进入工质泵、蒸发器、膨胀机的单位?经济成本分别为0.299、0.470、0.082Yuan/kWh，膨胀机输出功的单位?经济成本为0.227Yuan/kWh。与水泥企业低温余热发电系统相比，工程案例余热源温度较低、冷凝器散热未利用是系统热效率低的主要原因。
冷凝器年?损失经济成本为102.12万元，是蒸发器年?损失经济成本的2.54倍，其虚拟?损回收成本系数为20.42，是系统首要优化设备。模拟分析结果显示，特定的蒸发温度、较低的冷凝温度、较大的循环水温升可以使系统输出达到最佳，蒸发器、冷凝器优化和系统优化需要综合考虑。当系统单位发电成本、COEP分别有最佳值0.277Yuan/kWh、4.48时，蒸发温度区间分别位于396～401K、390～399K，该最佳工况蒸发温度区间约位于有机工质临界温度92%处。
耦合除盐水供热子系统的ORC热电联供系统冬季冷凝器?效率及系统热效率、?效率、COEP较其它季节明显提高，单位发电成本明显降低。工质为R123的系统热效率、?效率、年净输出?最高，当蒸发温度为410K时，其值分别为30.21%、43.09%、827.34万kWh；工质为Pentane的系统单位发电成本、投资回收期、COEP等指标值最优，其值分别为0.159Yuan/kWh、1.88年、6.8；工质为R245fa的系统冷凝器?效率最高。不同工质系统全年单位发电成本、投资回收期最优值工况与COEP最优工况区间相似，冬季及其它季节蒸发温度分别选择在工质临界温度87%、90%左右，有利于系统获得最大COEP。优化后系统冬季虚拟?损回收成本系数由20.424降低为1.697，其它季节冷凝器热量利用及发电机、膨胀机等设备优化为系统重点关注的持续优化方向。
?效比作为热力学评价指标可有效反映能量系统的技术经济性，虚拟?损回收成本系数可为复杂能量系统设备和系统优化方向提供参考，低温余热发电系统TLEEE法从总系统、子系统、重点设备三个层面分析系统性能，为系统优化和挖掘节能潜力提供依据，可推广用于其它余热发电系统的评价与优化。