作为新能源和可再生能源的一种,太阳能具有清洁、普遍存在等优点,这使得太阳能利用技术备受瞩目。在太阳能利用领域中,光伏发电技术和光热技术是研究最深入和应用最广泛的两种手段。特别的,聚光光伏发电技术(CPV)通过采用聚光器将太阳光汇聚到小面积的太阳能电池上,以此来提高电池单位面积上的能量密度,从而降低电池使用量,进而达到降低成本的目的。另一方面,太阳能光电光热综合利用技术(PV/T)由来以久,这种技术通过特定的装置将收集到的太阳能一部分转换为电能,同时将另一部分转换为热能,从而提高系统的太阳能综合转化率。在众多聚光光伏技术中,菲涅尔透镜因其体积小、重量轻、加工成本低、便于量产和安全可靠等优点,成为一种备受欢迎的聚光器。对于点聚焦式菲涅尔透镜而言,即使在1000倍聚光条件下,也可以通过对聚光器本身光学器件的设计和优化,使得焦斑处的光强分布均匀。国内外对于菲涅尔式高倍聚光光伏系统的研宄有很多,但是能够同时发电和供热的菲涅尔式聚光系统却罕有报道。而在PV/T应用领域,无论是实验或理论研究,大部分都是针对非聚光的组件或系统,而对于聚光发电供热(CPV/T)系统,特别是高倍聚光发电供热(HCPV/T)系统,可以寻迹的研究寥若星辰。本文针对上述研究缺陷和技术难题,将CPV技术与PV/T技术相结合,开创性地提出并试制了一种点聚焦菲涅尔式HCPV/T模组,这种HCPV/T模组的光学聚光比高达1090倍,同时装备有高效GalnP/GaAs/Ge三结太阳能电池。利用这种模组,本文搭建了HCPV/T模组户外测试样机,通过实验的方法对模组的电热性能进行了研究,同时建立了电池工作温度估算方法,解决了菲涅尔式聚光模组电池温度难以直接测量的难题。此外,本文还采用数值方法建立了模组的电热模型,该模型可以模拟、预测及评价模组的电热性能,从而提供了HCPV/T系统理论模型开发的一个典型案例。通过将模拟结果和实验结果进行对比,本文对所建立理论模型的可靠性进行了论证,进而利用该模型研究了各独立变量对系统性能的影响。在此基础上,本文还搭建了两套同轴追踪式菲涅尔HCPV/T示范系统和两套雷达追踪式菲涅尔HCPV/T示范系统,并利用多工况的实验数据对示范系统的电热性能进行了分析。概括起来,本文的主要研究内容及成果如下：本文提出的菲涅尔式HCPV/T模组中,聚光器采用了“菲涅尔透镜+二次光学棱镜”的光学结构,实现了焦斑处电池表面光强的均匀分布。在换热器结构上,本文设计了多槽道水冷换热器,在不显著提升模组成本的基础上增加了模组收集热能的功能。利用户外测试样机的实验结果,本文采用能量分析和分析的方法评价了HCPV/T模组的电热性能。结果显示,模组的瞬时电效率可以达到28%,瞬时热效率最高可以达到55%,也即模组的电热综合效率可以超过80%。从能量品质的角度来看,模组的效率可以达到33.9%。这些结果意味着,将PV/T技术整合到菲涅尔式HCPV模组上,无论从科学研究还是工程应用的角度上看,都是可行且高效的。针对所提出的菲涅尔式HCPV/T模组,本文展开了相应的理论研究.主要是利用数值方法建立了模组的电热耦合模型。其中,模组的电模型是基于肖克莱方程,其主要功能是模拟模组的Ⅰ-Ⅴ特性曲线和P-V特性曲线。而在热模型的建立过程中,本文根据模组接收器上的能量分布及热流情况,利用能量平衡法建立了二维稳态热模型。无论是实验结果还是模拟结果均表明,模组的电性能同时受到太阳直射辐照度和水温的影响,其中太阳直射辐照度起着主导作用。随着辐照强度的升高,模组的电输出和电效率都会升高。但是当太阳直射辐照度超过600W/m2时,模组的电效率增加将不再明显。水温的升高会导致模组电性能的下降,但是这种影响并不显著,特别是当太阳直射辐照度处于较高水平时。模拟结果还显示,当环境温度和模组内水流量升高或环境风速降低时,菲涅尔式HCPV/T模组的热效率都会升高。在对菲涅尔式HCPV/T模组完成实验和理论研究的基础上,本文还搭建了两套同轴追踪式HCPV/T系统和两套雷达追踪式HCPV/T系统,并对它们的户外性能进行了多工况测试。测试结果显示,两种系统的电效率基本相同,都可以达到24%以上。但是由于雷达式系统的管路远小于同轴式系统,因此雷达式系统向环境的热损要小很多,直接结果就是雷达式系统的热效率远高于同轴式系统,雷达式系统和同轴式系统的热效率(截距效率)分别为56%和37%。但是,从系统的安装、清洁和维护角度来看,同轴式系统要明显优于雷达式系统。