新能源的有效利用是当前世界能源研究领域的重要方向。鉴于当前新能源技术刚刚起步的发展特点,新能源和传统化石能源互补利用是当前能源科学研究的热点。本学位论文依托国家自然科学基金重点项目,针对中低温太阳能热化学互补发电系统的关键技术和核心科学问题,开展了中低温太阳能与吸热化学反应互补发电的系统集成机理与不同太阳辐照强度时的多反应协同调控方法研究。基于化学能和物理能的综合梯级利用原理,从能的品位概念出发,研究了不同太阳辐照强度时太阳能热化学过程的品位耦合规律,分析了太阳能驱动的甲醇重整反应、甲醇裂解反应和甲烷重整反应三个吸热反应在不同太阳辐照强度时的热力学特点,研究了以上三个太阳能驱动的吸热反应在不同太阳辐照强度时的品位耦合特性规律,揭示了太阳能驱动吸热反应过程的不可逆特性。针对中低温太阳能驱动甲醇裂解反应互补发电系统在整个太阳辐照强度区间时热力性能差,年均太阳能净发电效率低的问题,从太阳能集热品位与吸热反应品位匹配的思路出发,探索了双反应协同调控方法:在太阳辐照强度较低时,太阳能与甲醇重整反应互补,在太阳辐照强度较高时,太阳能与甲醇裂解反应互补,此方法实现了互补发电系统在整个太阳辐照强度区间热力性能的提升。基于此方法,分析了燃料品位与太阳能集热品位的耦合特性,提出了多反应协同调控的互补发电系统,研究了四季典型日太阳能燃料产率和太阳能净发电效率的变化规律,给出了基于双反应协同调控方法的系统全年热力性能。参与研制了国际首套百千瓦中低温太阳能热化学互补发电实验平台,开展了部分实验研究。以此实验台为基础,对百千瓦中低温太阳能热化学互补发电电站进行了技术经济性分析。