化石能源的大量使用导致严重的环境问题,太阳能作为一种安全、丰富、环保的可再生能源,是目前发展前景较为广阔的清洁能源之一。聚光光伏光热一体化利用技术既可以通过太阳电池光电转换提供电能,同时可以通过冷却电池回收热能进行余热利用。然而目前聚光光伏光热一体化利用技术仍然存在着电池控温和系统优化的问题,本文针对这两个问题,围绕高倍聚光光伏冷热电联供系统开展了实验和理论研究,主要内容和结论如下:设计开发了高倍菲涅尔式聚光光伏光热模组单元。通过光伏组件能量传递过程,从菲涅尔透镜聚光过程、太阳电池光电转换过程和热能传递过程构建了理论模型,并搭建了单模组箱光伏光热系统实验台进行实验测试,对理论模型进行验证,理论和实验结果保持良好一致。同时,实验测试单模组箱实验系统性能,并对系统影响因素进行分析。实验结果表明:系统发电效率为26.2%,太阳能综合利用率为75.4%,且冷却水流量对系统性能影响较大,需对系统依据不同工况制定不同的控制策略。通过大量模组单元的集成,搭建了100 kW级高倍聚光光伏冷热电联供示范系统。系统包括500倍菲涅尔式聚光光伏光热模块、水冷式余热回收利用模块、相变储热模块、溴化锂吸收式制冷模块,系统发电用于充电桩,回收余热在夏季用于溴化锂制冷机组制冷,冬季直接用于供暖。之后对系统进行实验测试,测试结果表明,系统发电功率可达10-15 kW,发电效率达26%以上,太阳能综合利用率在75%以上。系统设计相变温度为85℃相变蓄热器,吸放热温差10℃以内,蓄热量达360 MJ,制冷功率在15 kW以上,COP在0.75以上,实现了太阳能冷热电联供技术从实验室模型走向规模化应用的突破。最后,针对高倍聚光光伏冷热电联供示范系统,为聚光光伏模块、聚光光热模块、余热利用模块等分别构建理论模型,通过系统循环联系在一起建立系统稳态运行理论模型,并提出了模型求解和寻优方法,并对理论模型进行验证。依据示范系统理论模型寻优方法,从正常稳态运行、供电需求和余热利用需求分别对系统进行优化调控,优化后的系统性能均有较大提升,优化效果显著。本研究对太阳能冷热电联供技术从实验室模型走向规模化应用具有借鉴意义。