太阳能是一种清洁的可再生能源,利用有机朗肯循环吸收转化太阳能使之发电,是有效利用太阳能的一个重要研究方向。本文针对小型的太阳能有机朗肯循环光热发电系统进行了相关的模拟和试验研究。本文对太阳能有机朗肯循环系统进行了物理原型分析,选择了R245fa为循环有机工质,根据理论循环设计参数对系统进行了热力学计算,参考计算结果对换热器进行了传热分析与结构设计计算,确定了蒸发器和冷凝器的换热面积。基于GT-Suite软件环境,建立了太阳能有机朗肯循环系统仿真模型,验证模型的合理性之后,通过仿真计算分析了稳态热源下工质泵转速、膨胀机转速、冷却水流量和冷却水温度对系统性能的影响。仿真结果表明:在热源温度、流量一定的条件下,系统输出功率随工质泵转速的增大而变大,随膨胀机转速的增大先变大后变小。冷却水温度升高时,系统输出功率减小,循环效率降低。冷却水流量增大时,系统输出功率增大,循环效率提高。对变温度热源、无电加热辅助的小型太阳能有机朗肯循环系统进行控制策略研究。比较了四种控制策略对系统输出功率的影响。仿真结果表明:根据热源温度对工质泵或膨胀机进行转速控制,能有效地提高系统的输出功率。在同时控制工质泵和膨胀机转速的情况下,系统输出功率最大可以达到定转速运行时的2.3倍。另外,当热源温度存在扰动时,工质泵转速控制模块可以保证系统的输出功率基本不受影响,并维持系统安全稳定地运行。最后,本文对小型太阳能光热发电系统进行了试验台架设计和搭建,完成了稳态热源、低膨胀机转速条件下的系统试验,根据试验结果对台架性能进行了分析与评估。