隨著能源生產(chǎn)和消費模式的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,傳統(tǒng)化石燃料能源逐步被太陽能、風能等清潔能源所替代。在此時代背景下,聚光式太陽能熱發(fā)電（Concentrating Solar Power,簡稱CSP）作為一種新興可再生能源利用技術,為人類合理利用清潔能源提供了新的思路,具有重要的開發(fā)價值。針對不同的氣象條件,采取不同的光熱發(fā)電技術路線可有效解決能源與環(huán)境的突出矛盾。對于氣象資源不理想地區(qū),采取槽式太陽能熱發(fā)電技術進行中低溫熱能回收具有廣闊的應用背景與獨特的技術優(yōu)勢,可有效將能流密度較低、分散性較強的太陽能實現(xiàn)能量形式的科學轉(zhuǎn)換。眾所周知,槽式聚光太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要由拋物面槽式聚光集熱裝置、儲熱裝置以及熱功轉(zhuǎn)換裝置三部分有機耦合組成。然而,中低溫參數(shù)下的光熱發(fā)電存在效率較低、成本較高、投資回收期較長等一系列問題亟待解決。本文便以全系統(tǒng)為研究對象,從整體到局部各環(huán)節(jié)對其中存在的關鍵性技術問題開展一系列深入研究,采取的方法涵蓋了理論計算、模擬仿真和實驗研究。首先,根據(jù)光學定律、熱力學第一與第二定律等理論,對槽式聚光器、太陽能真空集熱管、儲熱罐和后端有無回熱裝置的熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)依次建立數(shù)學模型,在Ebsilon仿真平臺中進行了四個典型節(jié)氣“春分、夏至、秋分、冬至”的逐時仿真,確立了帶有回熱裝置的中低溫槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的總體技術方案。其次,對前端槽式聚光集熱系統(tǒng)中的核心設備-聚光器與真空集熱管進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提出了頂部帶有菲涅爾透鏡的新型槽式聚光器與內(nèi)插螺旋三葉片轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的新型太陽能真空集熱管兩個新概念。利用SolTrace軟件,模擬了新型聚光器的光學傳播路徑及其對真空集熱管圓周方向上熱流密度分布的影響;利用CFD軟件,結(jié)合三大控制方程,對轉(zhuǎn)子管與光管兩類集熱管進行了內(nèi)部流場傳熱流動的數(shù)值模擬,對速度場、壓力場、溫度場和場協(xié)同耦合能力進行了對比分析,并給出了傳熱性能綜合評價指標最終結(jié)果。再次,開展了熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的動力特性規(guī)律研究,提出了采取低沸點有機干工質(zhì)作為循環(huán)介質(zhì)的新方案。采用Matlab編程計算,研究了中低溫太陽能熱源驅(qū)動的R245fa單工質(zhì)和8種非共沸混合干工質(zhì)的亞臨界與超臨界循環(huán)不同工況下的變化規(guī)律,并采用層次分析法得到了綜合指標評價值與優(yōu)化后的系統(tǒng)運行參數(shù)。最后,在前期理論分析的前提下,完成了槽式聚光集熱回路的搭建和實驗工作。對比分析了傳統(tǒng)槽與新型槽的集熱量、集熱器進出口導熱油溫差、瞬時效率等多項指標的分布規(guī)律,以及光管、轉(zhuǎn)子管不同類型集熱管的熱損失性能,驗證了新型聚光集熱設備設計的合理性及有效性。最終,本文從理論與實驗兩個角度,對中低溫槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中存在的核心問題進行了深入剖析,全方位地為新型中低溫槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)設計、運行及工程化推廣提供一定的借鑒意義。