冷凝环境条件的季节性变化会对有机朗肯循环系统的性能和膨胀机的运行工况产生重大的影响。采用新型准二级膨胀单螺杆膨胀机是确保有机朗肯循环系统实现跨季节高效运行的有效举措。该文通过建立准二级膨胀单螺杆膨胀机和变冷凝环境条件下有机朗肯循环系统的耦合模型，揭示了冷凝环境条件、准二级膨胀单螺杆膨胀机的性能和有机朗肯循环最佳工况点之间的关联机理。同时，对准二级膨胀单螺杆膨胀机的内容积比进行优化分析。结果表明：引入速度膨胀过程可以降低膨胀机的最优内容积比，提高膨胀机的最佳等熵效率，其中最优内容积比从6.0降低到4.86，此时对应的最佳等熵效率从0.679增加至0.692。循环净功率和净效率均存在最优值，当湿球温度为5℃，内容积比为4.0时，循环净功率最高达13.87kW，内容积比为8.0时，循环净效率最高达12.66%；利用准二级膨胀单螺杆膨胀机可以显著提升变冷凝环境条件下有机朗肯循环系统的性能，系统最大净功率和最大净效率分别提升了4.51%和0.59%。