在科技和工业飞速发展的时代背景下,传统能源开发受到量能枯竭及污染较大的限制,新能源成为了研究热点及重要开发方向。目前,新能源还处于综合利用效率较低的初始开发阶段,但氢能与可再生能源技术协同显现出巨大的潜力,其中,太阳能的获取与利用不产生附加污染,是一种绿色低碳的环境友好型可持续自然资源。为提升太阳能综合利用效率,开发多元化应用的有效途径,本文将太阳能技术与电解水制氢技术相耦合,提出一种可同时供应低温热源、高品位电能及氢能的高效、低成本聚光光伏/光热（CPV/T）集成系统,并采用C语言编程构建了系统的光学模型、传热模型、电转换模型及制氢模型。为了验证所设计的理论模型可靠性,搭建了室外工况下的智能化实验平台,提出了可视化数据传输的实验方案,并将获得的热、电及氢性能测量参数与程序计算值进行了对照分析,本文研究方法及结果可为工业厂商、科研人员提供CPV/T的设计理论及广阔应用场景。主要的研究如下:（1）基于穷举算法和蒙特卡罗光线追迹法提出了一种多段复合平面聚光器（M-CPC）性能优化设计新方法,并设计了五组具有不同平面数的M-CPCs,其可以显著改善吸收体上的通量分布不均匀性,尤其是吸收体两端光线最集中的位置。此外,通过激光实验对光学模型进行了可靠性验证,再综合能量分布均匀性、不均匀因子、光学效率、能量峰值及平均光学效率等指标确定较优的光学结构与物理模型。（2）经过优化设计后的M-CPC接收角可增加至±44°,工作时间增加了47%,面对复杂多变的天气变化具有更强的“包容性”,在更大程度上保证了辐射收集。此外,该设计能够在一定程度上减少反射和透射过程中的能量损耗,同时面型制造材料消耗减少0.70%。其平面结构较好的修复了曲面结构应力产生而导致的变形问题,降低了反射镜加工工艺、运输和安装等方面的复杂程度。（3）结合冬至日和夏至日太阳高度角的变化,进一步开展优化型M-CPC及耦合电解氢装置的新型CPV/T系统的设计,并构建了整个系统的能量转换理论模型,通过室外工况下的智能化实验平台进行了验证。结果表明,在晴朗（正午辐照度维持在600W/m~2左右）且微风的天气条件下,理论热效率和实验热效率最高可达到34.91%、35.72%的峰值,全过程平均相对误差为-1.39%,实验最大不确定度约为9.48%。理论电效率和实验电效率最高可达到14.08%、15.01%,全过程平均相对误差为1.85%,实验最大不确定度约为4.25%。因此,在误差允许范围内,理论模型计算值与实验值可以较好的吻合,进一步验证了所构建的光学模型、传热模型及电转换模型可以很好的评价整个系统的热、电性能。（4）理论和实验加权总效率最高可达到71.09%和75.05%,平均加权总效率为61.76%和62.21%,说明了整个集成系统在能量收集方面具有高效性。在电解氢性能方面,理论最高达到21.35 ml/min的制氢速率,持续晴朗天气条件下最高每小时可生产1.28L的氢气资源,同时可产生0.64L的氧气副产物,可为净化空气带来一定的功效。全过程理论和实验平均制氢速率为17.47ml/min、16.09ml/min,表明该系统的制氢效果明显,能够实现热能、电能及氢能的联产。其次,制氢速率实验值与理论值的平均相对误差为-7.70%,在误差允许范围内,也可以较好的对系统的制氢速率以及制氢产量进行评估。