太阳能热光伏热电联产系统是太阳能热电综合利用的另一种途径,具有理论效率高,输出电功率密度高,可靠性高,无污染等优点,具有广阔的应用前景。本文主要对太阳能热光伏热电联产系统进行了优化设计、数值模拟与实验研究,以提高系统的效率。1)对系统的聚光器、太阳自动跟踪器、辐射器、滤光器、散热器等部件进行了结构设计,初步确定了各部件的结构尺寸。2)基于热电综合利用效率,建立了太阳能热光伏热电联产系统的传热模型,采用离散变量网格法,对系统进行了优化设计,得到了系统各部件的最佳设计尺寸,分析了各部件的主要结构参数对系统性能的影响。结果表明：增加聚光器的开口半径和聚光比,可以有效提高系统的热电综合利用效率；辐射器的内半径及高度对系统的热电综合利用效率的影响,存在一个最佳值；增加滤光器定位圆半径不利于提高系统的发电效率和热电综合利用效率,但有利于提高热效率；增加散热器内核的内壁面半径基本不影响系统的效率。3)基于FLUENT软件,建立了系统能量转换器的数值模型,并对其进行了数值模拟,分析了气候参数及各部件的性能参数对系统性能的影响。结果表明：提高太阳辐射强度、聚光器的表面反射率及采集因子、玻璃盖的透射率均能有效提高系统的效率；气温及风速的增加基本不影响系统的发电效率,但对热效率及热电综合利用效率造成了一定的影响；提高辐射器的发射率反而不利于提高系统的发电效率,但有利于提高热效率及热电综合利用效率；增加散热器入口水温不利于提高系统的效率；增加散热器的入口流速可以提高系统的发电效率,而热效率及热电综合利用效率先增大后减小,存在一个最佳流速。4)对太阳能热光伏热电联产系统的实验装置进行了加工与改进,通过实验分析了运行工况对系统性能的影响,并与数值模拟结果进行了对比,分析了系统白天的运行性能,并与太阳能热光伏系统的实验结果进行了对比。结果表明：实验结果与数值结果的变化趋势基本吻合,但存在一定的偏差；与太阳能热光伏系统相比,太阳能热光伏热电联产系统有助于提高辐射器温度和热水温度,且有效提高了系统的发电效率、热效率及热电综合利用效率,最高值的增幅分别达到了28.64%、13.91%及15.74%。