随着工业化的高速发展，能源危机与环境问题日益严重，节能减排技术和新能源的探寻已成为很多国家的重要国策。现有能源体系中，存在着大量的低品位能源，包括有十分丰富的太阳能和回收潜力巨大的余热、废热等，有效地利用这些能源，对于缓解能源与环境问题具有非常重要的意义。温差发电技术是利用温差发电材料直接将热能转换为电能的一种全固态能量转换方式，由于其具有无噪音、无磨损、体积小、重量轻、可靠性高、寿命长、无需人工维护、安全无污染、热源适应性广以及不受温差限制等独特的优势，使得温差发电技术在低品位热能的利用方面具有较大的潜力。目前，尽管与温差发电相关的研究成果不断涌现，然而，其静态和动态理论的研究中，出现了严重的不平衡：静态理论已相对完善，动态理论则刚刚起步。在温差发电器实际发电过程中，其热源常常不稳定，使得温差发电器的温度分布和输出性能也不断变化，所以温差发电器的动态特性直接关系到其设计与运行优化。针对这方面的问题，本文主要进行了如下的研究工作：（1）基于温差发电效应和传热理论，建立了用于求解温差发电器温度分布的非稳态传热模型；并对温差发电器的输出性能进行分析，建立了相应的性能计算模型，与非稳态传热模型相结合，组成了温差发电器的动态数学模型。（2）采用有限容积法对所建的温差发电器的动态模型进行数值求解，在此基础上分析了冷热源温度、换热性能的变化对温差发电器半导体电偶臂冷热端温度、输出功率以及系统效率影响的规律。（3）搭建了测试整体静态性能的基本温差发电实验装置，通过实验研究了帕尔贴效应和焦耳效应对温差发电模块冷热端温度的影响，并分析了温差发电器热源温度、冷端散热条件以及负载电阻等因素对温差发电器开路电压、输出功率的影响。（4）在静态性能分析实验装置的基础上进行了系统结构的调整，搭建了测试动态性能的温差发电实验装置，并在此平台上测试了热源温度、冷热源换热性能变化时，温差发电模块冷热端温度的动态变化规律，所得实验结果与动态模型对该实验装置仿真模拟结果进行对比分析。（5）在动态性能分析的实验装置上，研究了热源换热性能对温差发电器性能的影响，并且测试了温差发电器的蓄电性能。通过对温差发电器的数值模拟和实验研究，得到了开路电压、最大输出功率和工作效率等发电性能参数随冷、热源温度与换热性能等因素的动、静态变化规律，为温差发电器的设计、运行以及后续深入的研究奠定了基础。