分布式能源系统是一种安装在用户附近,按用户需求就地生产并可满足多种负荷的小型能量转换利用系统。其中冷热电三联供系统(简称CCHP:combine cooling,heating and power)是分布式能源系统中最主要的形式之一,而余热回收系统又是CCHP非常重要的组成部分,体现着整个系统对能量的梯级利用。合理地配置余热回收系统,可以使得CCHP的一次能源利用率超过80%。由于CCHP的用户负荷波动频繁,所以为充分提高整个运行期间的余热利用率,本文开展了对有机朗肯循环(ORC:Organic Rankine Cycle)和与其相复叠的冷电联产系统作为内燃机余热回收系统时的全工况性能研究。首先本文建立了ORC和吸收式制冷系统的稳态设计模型以及动态仿真模型,并用实验和文献验证了模型的可靠性。同时研究了烟气热源侧采用动态模型和静态模型时对计算精度的影响,并提出了几种解决相区切换问题的方法,以提高模型的计算速度和稳定性。基于上述工作,本文构建了热力学系统主要部件的模块库,并为模块设计了用户图形界面,用以方便地组成不同的热力学系统动态模型包括复杂的复叠式系统。此全工况模型构建平台是本文所有研究内容的基础。利用所建立的稳态设计模型,本文以一台额定功率1000kW的天然气内燃机为对象,以不同形式的ORC(低温工质ORC,高温背压式ORC,高温凝气式ORC和双级ORC)作为其余热回收系统,并从热力学性能,技术难度和经济性等方面做了全面的设计工况稳态性能分析比较,揭示了各种系统在不同方面的优劣势。基于此又比较了三种复叠式系统的设计工况稳态性能(冷电联产,双级ORC和双效吸收式制冷系统),结果表明以当量电量的方法来评价,冷电联产系统最高效。因此又将冷电联产系统改进为三级系统,且性能进一步提高。以系统设计工况稳态性能分析为基础,本文用自定义的模块库建立了多种不同ORC的动态模型,用以研究内燃机工况变化,工质选择和设计参数对系统动态响应特性的影响规律。结果表明随着内燃机工况的下降,系统状态参数如蒸发压力,过热度等对工质流量的敏感性不断增大,同时动态响应速度不断变慢。根据这些规律对内燃机低工况时的控制器参数进行调整后,控制效果明显改善。蒸发压力和冷凝压力等设计参数对系统动态响应影响不明显,不同设计参数的系统基本可以通用一样的控制器。但不同工质表现出了显著不同的动态响应特性,总体来说临界温度高的工质偏向于具有较慢的响应速度。接着本文用动态模型对不同ORC非设计工况性能进行了比较,并揭示了影响系统非设计工况性能的因素和一般规律。结果表明,系统的设计蒸发压力在工质输出功随蒸发压力变化的平坦区时有助于提高系统非设计工况性能,而每种工质的平坦区不同。另外,冷却水温和冷凝温度较大的温差也有利于提高系统非设计工况性能。基于以上原因,双级ORC,高温凝气式和背压式ORC的性能随工况下降而减小的相对速度较接近且都明显慢于低温工质ORC。这也说明跟热源更匹配的系统,不但有良好的设计工况性能,也具有较好的非设计工况性能。最后本文又搭建了冷电联产余热回收系统的动态模型,并将其与双效吸收式制冷系统的非设计工况性能做比较。同时建立了使用这两种余热回收系统的整个CCHP的动态模型。在真实用户负荷的条件下,逐时仿真并比较了这两种余热回收系统对整个CCHP能效带来的影响,结果表明冷电联产系统更节能。