随着世界人口逐步增长、新经济体的经济逐步发展,全球能源需求不断上升,能源结构转型日益迫切。液化天然气(LNG)成为国内外能源市场一种越发重要的清洁能源,对LNG冷能进行高效回收利用也成为研究与讨论的重要问题之一。首先,本文对国内外天然气和国内LNG的实际工程应用情况进行了介绍;其次,对基于LNG冷能的低温动力循环研究进展进行了详细对比分析;以此为基础,展开了基于LNG冷能利用的梯级低温朗肯动力循环的优化与分析,主要工作内容包括:(1)以Peng-Robinson方程作为LNG物性计算的方程,分析了甲烷组分和气化压力变化对LNG冷能和LNG冷?的影响;对LNG气化曲线在亚临界及超临界下的分段规律进行了分析和讨论;(2)构建了LNG两级串联的低温朗肯循环系统,结合LNG气化曲线分段规律,完成了LNG气化压力分别为0.6MPa、2.5MPa、4.5MPa和7MPa下的各级单一组分工质比选,对采用候选工质的系统进行了单级子循环的热效率和?效率分析、全流程的热效率和?效率分析、全流程设备?损失分析、系统?去向分析以及夹点换热曲线的分析和讨论;(3)构建了LNG两级并联的低温朗肯循环系统和带冷媒换热器的LNG三级朗肯循环系统,将单一工质、两元有机混合工质、三元有机混合工质应用于系统,进行了系统热效率、?效率、?损失和夹点换热曲线的分析;并且针对每级采用多元混合工质的三级系统进行了基于遗传算法的逐级组分优化,提升了工质冷凝器冷热流体的换热匹配程度和系统净功输出。