工质是有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)中能量转换的载体, 其与冷、热源之间的匹配直接影响ORC系统性能。现有工质提升ORC系统性能有限, 新型工质的设计对提升ORC性能非常重要。提出了基于计算机辅助分子设计(computer-aided molecular design, CAMD)的工质设计与和ORC系统同步优化的建模和求解方法, 对传统CAMD模型进行了改进。建立了以ORC系统输出净功最大为优化目标的混合整数非线性数学规划(mixed integer non-line programming, MINLP)模型, 提出了求解策略。基于9个基本元素选择37个基团, 应用于建立的同步优化模型, 获得了热源范围353.15~463.15 K和冷源范围293.15~298.15 K工况下的最优工质，并与现有工质进行了对比验证。对比结果表明, 新型工质的ORC净功比现有工质ORC净功增加12.46%. 对在计算ORC循环性能中涉及的工质物性，如临界温度、临界压力、沸点温度、比热容、密度和相对分子质量等进行了敏感性分析。