化石能源的大量使用虽然促进了世界工业的快速发展,但也产生了诸多能源和环境问题。为了改变当前能源应用现状,世界正在进行以可再生能源利用为主的第三次能源革命。光伏发电技术是可再生能源利用的一种主要形式,但实际应用中往往存在着太阳能光通量密度低、能量分散等问题,影响光伏发电系统的电性能。因此,本文设计了V型槽式聚光光伏发电系统,利用V型槽聚光器增大太阳能电池表面的辐射强度,提高光伏发电系统的输出功率。首先,本文分析了V型槽聚光器内部光线的反射路径,确定了V型槽聚光器的设计原则,推导出了不同情况下V型槽聚光器的设计计算公式。然后,设计并搭建了V型槽式聚光光伏发电系统（单晶硅、多晶硅）和平板式光伏发电系统（单晶硅、多晶硅）,以分析不同电池材料和有无聚光器对光伏发电系统电性能的影响,并对4套光伏发电系统进行实验测试,选取典型工况日的实验数据进行研究分析。最后,建立了V型槽式聚光光伏发电系统的数学模型,该模型由太阳辐射数学模型和光伏发电系统各组件的能量平衡方程构成,利用典型工况日的实验数据对该数学模型进行了可靠性验证,利用验证后的数学模型对V型槽式聚光光伏发电系统进行了不同工况下的性能模拟和优化分析。主要研究结果如下:（1）相较于平板式光伏发电系统,V型槽式聚光光伏发电系统的平均电功率最高可提升43.65%,并且在同等环境条件下,聚光光伏发电系统（单晶硅）的平均电功率和电效率均高于聚光光伏发电系统（多晶硅）。（2）相对于平板式光伏发电系统,聚光光伏发电系统中太阳能电池组件的温度并没有大幅升高。因为V型槽两侧反射器在聚光的同时,还作为太阳能电池组件的肋片增大了散热面积,降低了太阳能电池组件的温度。（3）V型槽式聚光光伏发电系统数学模型计算的模拟值和实验值之间的偏差为-11.41%～10.32%,该偏差在±15%的合理范围内,数学模型较为精准,可以用于V型槽式聚光光伏发电系统的性能模拟与优化。（4）随着聚光器反射率、风速、辐射强度和太阳能电池覆盖率等的增大,V型槽式聚光光伏发电系统的电功率和电效率都会提高;随着室外温度的升高,系统的电功率和电效率都下降;V型槽式聚光光伏发电系统的最佳光伏板倾角为37°,聚光器的最佳槽角为25°。