太阳能清洁环保可再生,开发利用太阳能不仅可解决空气污染问题也可应对未来能源短缺的问题。对于太阳能光伏利用,通常采用聚光的方法来降低成本。但由于传统的聚光器使得光伏电池表面的会聚光均匀性较差,这会降低光伏电池的效率。另一方面,对于每一种光伏电池,其都有一个特定的光谱响应区间,无效的太阳辐射被光伏电池吸收之后非但不能转变为电能,还会使光伏电池温度升高进而降低光伏电池的光电转换效率。本文针对以上问题,在传统太阳能光伏光热综合利用系统基础上开展了如下工作:首先,提出一种新型的折平板太阳能聚光分频光伏光热综合利用系统,给出这该系统的工作原理和设计方法。该系统具有相对较高的聚光均匀性和紧凑的聚光器结构。以单晶硅光伏电池为目标,利用Needle法对于用该光伏光热综合利用系统的光谱分频器进行了设计,得到了一组性能相对较优的光学膜系设计结构。分析结果表明,在250.0～2500.0nm波长范围内,所设计的光谱分频器的平均透过率为72.1%,平均反射率为27.9%;其次,利用蒙特卡罗光线追迹法模拟了该光伏光热综合利用系统的聚光过程,得到了光伏电池和集热器表面的聚光效果。结果表明,光伏电池表面的聚光均匀性相对较高,集热器表面的能流密度呈对称的双峰分布。考察了对日跟踪误差对系统光学性能的影响,结果显示,当太阳跟踪误差角控制在小于1.0°时,系统总光学效率可以保持在69.6%以上。对系统的关键结构参数和光学参数之间的关系进行了计算分析,得到了不同结构参数之间以及结构参数与光学参数之间的相互影响规律。集热器的结构参数影响分析结果表明,集热器存在一个最优安装高度,可以使光热利用子系统的光学效率有最大值;最后,对折平板聚光分频光伏光热综合利用系统进行了热力学分析,推导并给出了关键功率和效率参数的表达式。分析结果表明,光伏光热综合利用系统总输出功率为2390.6 W,光伏转换效率和系统总的能量转换效率分别为30.5%和26.6%,均高于相同情况下的单纯聚光光伏系统参数。考察了不同集热器工作温度下系统的热力学性能,结果表明,随着集热器运行温度的升高,系统总输出功率和总能量效率均是先增加而后减小。存在最佳的集热器工作温度,使得系统的总输出功率有极大值。