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聚光式光伏/光热一体化热/电/冷三联供系统是一种集聚光光伏发电与太阳能低温热利用为一体的新型系统,为实现太阳能全年综合利用及能量梯级利用提供了一种新思路。本课题采用理论研究与实验验证相结合的方法,利用Lighttools及MATLAB等模拟软件,对新型复合抛物面聚光器(CPC)、低倍聚光光伏/光热组件(LCPV/T)、太阳能耦合热泵热电联供和耦合溴化锂吸收式制冷系统开展理论分析及优化,通过搭建聚光式光伏/光热一体化热/电/冷三联供实验平台以及工程示范系统,对各研究单元及系统性能进行分析,具体从以下四个方面开展研究:(1)复合抛物面聚光器(CPC)的优化设计在课题组前期研究的基础上,针对平板接收型CPC聚光器的特点,考虑到光强分布均匀度对PV/T组件光电效率的影响,采用消除二次反射,调整接收面位置以及加装光线补偿等方式,构建了 CPC的分析计算模型,提出了 CPC的优化设计方法,研发出几何聚光比为4,高度为543.4mm,非均匀度为0.106的新型CPC聚光器。(2)聚光光伏/光热(LCPV/T)组件研发及其热电性能研究针对普通商业晶硅电池与低倍聚光光伏理论电功率输出不匹配的问题,研究了晶硅电池的开路电压、短路电流随聚光强度的变化规律,提出了标准电池片的切片处理方法;从应用层面出发,将常规156mm×156mm的标准电池片进行了1/4切片处理,改变其开路电压,降低短路电流;建立了聚光光伏/光热系统热电性能的分析计算模型,实验研究了聚光条件下使用切片晶硅电池的LCPV/T组件运行性能的变化规律。实验结果表明,其电功率相较于不聚光时提高3倍,热性能提高2倍。分析了冷却流道对聚光光伏/光热系统热电性能的影响机理,提出了铝制流道、微槽道阵列热管以及玻璃流道三种典型设计方案,搭建了相关实验台,实验研究了采用三种流道的LCPV/T组件的运行性能。(3)基于LCPV/T系统的供热及制冷系统实验研究研究了 LCPV/T系统的能量输出与建筑供暖需求及制冷机热源温度匹配机制,建立了相应的分析计算模型,分别设计并搭建了采用毛细管网作为供热/制冷末端的LCPV/T耦合热泵供暖与LCPV/T-热泵耦合单效溴化锂吸收式制冷机的制冷系统实验平台。实验研究了耦合系统的可行性,探究了单纯LCPV/T加毛细管网以及耦合热泵系统的供热性能;通过对比试验,分析了风机盘管与毛细管网两种制冷末端下不同冷却水流量、不同热源温度对系统制冷COP的影响规律。(4)聚光式光伏/光热一体化系统的应用研究通过对实验数据分析和实验方案的进一步优化,提出了聚光式光伏/光热一体化系统的优化设计方案,开发了聚光式光伏/光热一体化运行性能在线监测系统,搭建了聚光式光伏/光热一体化工程示范系统。示范系统的测试结果表明,在接近正午时刻,示范工程的输出电功率为77kW,系统的光电转换效率12%～13%,供热功率可达330kW。本文通过对聚光式PV/T热/电/冷一体化系统的应用研究,建立了相应的分析计算模型,提出了系统优化设计方法。研究表明,聚光式PV/T热/电/冷一体化系统能够有效解决传统大型太阳能供热系统冬季难以平稳过冬、夏季容易出现系统过热等难题,可实现全年光伏系统高效发电、LCPV/T系统冬季供热/采暖、夏季供热/制冷,增强太阳能光伏/光热联供技术的实用性,为建筑物光伏/光热一体化三联供系统的产业化提供理论和技术支撑。