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面对日益增长的绿色能源的需求,迫切需要开发能够提供中低品位热能的高效太阳能集热器。复合抛物面集热器(CPC)在80～250℃区间具有很好的集热特性,但是由于研究投入不足,缺乏成熟技术。本文针对CPC的关键技术,重点研究了接收半角、集热管布置、和优化集热温度等方面的问题,研究工作主要包括下列4个方面：(1)CPC设计：建立了太阳能辐射计算模型,计算得出南京地区四个典型日的太阳辐射强度。选取了接收半角为10°,20°,30°的三组圆管形CPC,吸收体采用了具有真空隔热的集热管,对四种真空集热管(单管R、单管2R、双管水平和双曲面)布置方案进行了设计。(2)集热器光学模拟：采用基于MCRT法的TRACEPRO软件,对CPC太阳能集热器进行光学建模；对不同半角、不同集热管布置的方案进行模拟；分析研究CPC吸收太阳能辐射强度、总光学效率、吸收体表面的能流密度。(3)集热效率模拟分析：建立CPC一维稳态传热模型、瞬时集热效率模型。以乙二醇为集热工质,应用FLUENT软件,模拟分析了不同半角、不同进口温度、不同质量流量、不同环境温度、不同风速情况下的集热效率。(4)经济性分析：应用F-图法的热性能分析和经济性分析模型,对比分析不同集热温度下,不同类型集热器在全生命周期的费用节省和资金回收年限。本文研究的主要结论如下：(1)增加吸收体半径、或者采用多管吸收体可以增加CPC集热器半角,但是聚光比和集热温度会相对下降。对于接收半角大于30°的CPC,使用双曲面设计方案更具有优势。(2)集热效率随流体进口质量流量的增加,先急剧增加,随后趋于平缓。质量流量从0.01kg/s增加到0.20kg/s,接收半角为10°,20°,30°的CPC集热器集热效率分别增加4.74%,4.92%,4.94%,对应的流体压差从(2.23Pa,4.15Pa,65.13Pa)增加到(54.82Pa,105.72Pa,157.82Pa)。当流体进口温度小于80℃时,接收半角较大的CPC的集热效率较高,在进口温度等于40℃时,接受半角10°,20°,30°的CPC集热器集热效率分别为54.54%,57.15%,58.26%,当流体进口温度大于110℃时,接收半角较小的CPC的集热效率较高,在进口温度为150℃,集热效率分别为46.52%,43.02%,37.64%；室外环境温度和风速的变化对接收半角10°的CPC影响最小。(3)不同集热流体的对比研究,在流体进口温度为80～120-C,集热工质为乙二醇的集热效率比导热油高5.67%。(4)集热区间判据：通过经济性、光学效率、集热效率等方面的分析发现,在集热温度小于80℃时,选用接收半角大于30°的CPC集热器或者选择真空管和平板型集热器；集热温度在80～120℃区间内,选用接收半角200～30°的CPC；集热温度在130～150℃区间内,选用接受半角10°～20°的CPC；集热温度大于150℃时,选用接收半角小于10°的CPC。本文的创新之处在于：提出了对应不同集热温度,选择最合适的CPC接收半角范围；在接收半角大于30°时,双曲面设计方案更具有优势。本文的研究成果对CPC的设计与应用具有指导意义。