面对可再生能源发电快速发展和电网调峰问题日益凸显,压缩空气储能作为有效技术途径之一,成为国内外能源领域研究的重点。本文针对系统自身存在能源浪费导致运行效率较低的问题,提出了一种充分利用燃气透平排气余热而提高系统效率的压缩空气储能与有机朗肯循环联合运行系统（CAES-ORC系统）。根据热力学第一、二定律,建立了该系统热力学模型,利用ASPEN PLUS和Matlab软件进行了模拟优化,重点研究了压缩机、燃烧室、燃气透平和蒸发器等设备性能及状态点参数对系统热力性能影响,并根据各项评价指标对系统工质进行了选择,最后对系统不同目标函数进行了过程优化及基于遗传算法的性能寻优。研究结果表明:CAES-ORC系统各项评价指标皆优于传统CAES系统;在压缩机1进气温度和燃气透平排气压力较低、燃烧室排气温度及压力较高、蒸发压力和2号燃气排气流量较大时系统总效率较高;压缩机和燃气透平不同压比大小及分配方式对系统总效率影响有差异;当采用R600为CAES-ORC系统循环工质使得系统各项性能指标达到最佳;当系统对应压比Y_c1、Y_c2、Y_g1、Y_g2分别为8、2、0.3、0.13时,过程优化使得系统总效率η_ee达到最大值为70.06%;基于遗传算法的多目标优化综合性能优于单目标优化,且繁衍到20代时,多目标优化函数值达到最优。在一定运行工况下,CAES-ORC系统实现了能源的梯级利用,为压缩空气储能技术提供理论支撑及工程指导。该论文有图44幅,表16个,参考文献57篇。