本申请属于能源利用技术领域，特别是涉及一种温差能联合循环系统。尽管海洋温差发电的研究历经多年，但由于海洋温差小，目前大多海洋温差能热力发电系统的热效率较低。海洋表层海水温度在相同纬度时变化很小，因而系统温差主要受制于海洋表层海水温度，同时，又难以通过提高透平入口压力改善系统循环热效率。换句话说，单一热源很难提高海洋温差能热力发电循环系统的热效率。本申请提供了一种温差能联合循环系统，包括依次连接的冷凝器、循环泵、预热器、蒸发器和汽轮机，所述汽轮机与所述冷凝器相连接。利用太阳能集热可以大幅提高透平蒸汽入口温度和入口压力，进而提高系统性能。