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太阳能光伏光热综合利用(Photovoltaic/Thermal,PV/T)系统可综合利用太阳能产电和生热两种效益,从而为提升太阳能综合利用效率提供了一条有效途径,已成为当今太阳能利用领域的研究热点之一。PV/T集热器冷却管网内的流动与换热性能是影响整个PV/T系统工作效率的关键,而传统的PV/T集热器通常未考虑其背部冷却管网的优化设计,引起光伏组件区域均温性差及泵功消耗较大等诸多问题,从而导致PV/T系统综合工作性能下降,这严重限制了太阳能光伏光热综合利用技术的推广应用。值得注意的是,近些年来微通道换热器流道结构优化设计方面已经取得了长足的进展,受此类研究的启发,本文基于Discrete Ordinates热辐射理论建立了的PV/T集热器管网通道内流动与换热的三维稳态理论模型,并对具有不同冷却管网结构的PV/T集热器内流动与换热特性进行了数值模拟研究,探讨了 PV/T集热器换热性能的影响因素,提出了集热器流动与换热性能的优化措施,并从系统层面研究了集热器性能变化对PV/T系统综合性能的影响规律。在不同通道结构PV/T集热器流动与换热性能研究方面,本文基于Discrete Ordinates热辐射理论建立了的PV/T集热器管网通道内流动与换热的三维稳态理论模型,详细分析了在太阳辐照条件下,PV/T集热器不同结构冷却管网通道内的流动与换热特性,揭示了冷却通道对PV/T集热器冷却换热性能的影响机理,并定量评估了不同构型冷却通道下PV/T集热器的品质因子。结果表明:相对盘形和蛇形通道式,平行通道式的整体压降最低,品质因子最高,经济性最好。在平行通道式中,随着支管数的增加,通道整体压降逐渐降低,并当支管数达到10时通道整体压降达到最低。Z型通道整体压降相对其他通道构型较高,C型通道中各支管流量分配不均衡性较高,而Ⅰ型通道结构整体压降较低且各支管流量分配较均匀,相对其他通道最为合理。随着管径比的增加,分配到各支管的流量趋于均匀,从而电池层的表面平均温度逐渐降低,温度分布也逐渐均匀,光伏组件整体运行工况得到改善。随着集热器背部冷却通道中入口流速的增加,所有类型通道的整体压降都随之升高,电池层表面温度随之下降且电池层温度分布的均匀性得到改善。在平行通道式PV/T集热器传热性能强化方面,本文通过在冷却通道上添加变径结构来强化集热器冷却管网的换热效果,并基于所建立的集热器流动与换热模型详细分析了不同变径结构类型、变径结构高度、变径结构间距的通道下PV/T集热器的流场、温度场分布特性,揭示了在变径结构作用下流体对PV/T集热器冷却过程的影响机理,并定量评估在不同变径结构影响下PV/T集热器的品质因子。结果表明:在冷却通道中添加变径结构可以强化通道中流体与壁面的换热,从而使光伏组件在具有变径结构的通道上达到更低的表面温度。在冷却通道中添加变径结构会增加各通道整体压降,其中具有矩形变径结构的通道整体压降最高。增大变径结构的高度以及减小变径结构之间的距离都有助于增加流体与通道的换热面积并且增大变径结构内漩涡强度,从而达到强化换热的效果,使光伏组件的平均温度降低,但同时也增加了通道整体压降。在PV/T系统级模拟优化方面,本文使用TRNSYS建立了 PV/T系统的的动态仿真模型,对系统的整体性能进行了模拟计算和优化分析。结果表明:随着集热器冷却通道中的支管数、系统中循环水流量、集热水箱容积的增大,系统的平均光电光热效率、光电光热功率均有效提高,但增速逐渐变得缓慢。本文研究不仅对深入认识PV/T集热器的辐射-对流-导热耦合换热机理具有重要的学术意义,还将为PV/T系统集热器的设计优化及PV/T系统电、热综合利用效率的提升提供关键技术支撑。