能源利用与环境相容协调的难题已经成为二十一世纪能源科学研究最重要的课题。探索新的能量转化机理和开展多能源互补利用理论及系统集成研究成为相关研究的一个前沿和热点。本学位论文依托国家973项目、国家863项目、国家自然科学重点基金项目，针对多能源互补相关问题，开展太阳能与煤炭热互补的能量转化机理及系统集成研究。　　 对太阳能热功能量转化过程展开理论研究，重点以太阳能与化石燃料“热互补”发电为研究对象，研究集热太阳能与热力循环热能品位匹配机理，建立热互补发电的太阳能净发电效率普适表达式，并以太阳能热互补系统ISCC和ISST为例，建立详细热力过程品位匹配关系式，揭示太阳能集热与热力循环的品位匹配对光-热-功能量转化过程的作用规律。　　 依托国家863计划“太阳能槽式集热发电技术研究与示范”工程示范项目，研究光煤热互补发电系统的集成特性，揭示太阳集热替代蒸汽抽汽对减小系统能量转化过程不可逆性的作用，提出热互补系统简明的技术经济评价准则，分析镜场面积和机组规模等对互补系统热力性能和经济性能的作用规律。　　 针对太阳辐照偏离设计点的运行工况，研究太阳辐照强度、余弦效应和镜场跟踪方式等槽式太阳能利用的基本特征对镜场集热性能影响的特性规律，探索变辐照下集热场与动力岛流程变化对太阳能发电效率的影响，提出以年均太阳能发电效率为目标的变辐照下变流程的调控新方法。研究典型200MW燃煤汽轮机发电机组太阳能的热互补更新改造，探索变辐照调控方法对系统热力特性的影响规律。　　 针对互补电站存在燃烧后捕集CO2使得系统效率严重下降的问题，提出品位匹配与低能耗捕集CO2相结合的新型互补系统(PC-SOL-CO2)，探索品位匹配对CO2捕集能耗下降的作用规律，分析CO2分离过程关键参数对捕集能耗的影响。