在太阳能中低温应用领域中,与其他太阳能聚光集热技术相比,复合抛物面太阳能聚光集热器具有对跟踪精度要求低、可接收部分散射光等优点,但其聚光集热性能受入射偏角影响大,日输出总能量波动大。为此,本文设计了一种新型复合抛物面太阳能聚光集热器,通过在其入光口玻璃盖板下表面增设板背相对的光伏组件,可以将未被光热转化的太阳光进行光电转化,提高了聚光集热器的光线接收率和太阳能利用效率,在冬季使用时,还可以利用光伏组件发电产生的热空气进行玻璃盖板融霜,实现了“内聚光”太阳能捕获装置中光热光电转化过程的高效耦合。首先,基于新型复合抛物面太阳能聚光集热器组成方程,建立3D模型,导入光学仿真软件Trace Pro中,理论对比分析新型复合抛物面太阳能聚光集热器与传统复合抛物面太阳能聚光集热器的光线接收率、逸光率和集热效率,计算了圆柱接收体和光伏组件表面的光线数量,结果表明,当入射偏角为12°时,新型复合抛物面太阳能聚光集热器光线接收率为97.5%,比传统复合抛物面聚光器光线接收率增加了62.13%。基于热力学定律,建立了新型复合抛物面太阳能聚光集热器稳态传热模型,基于此,搭建了新型复合抛物面太阳能聚光集热器性能测试试验台,在实际天气条件下,测试了太阳能辐照度、环境温度、接收体形状、空气流速等对聚光集热器进出口温度、腔内温度、玻璃盖板温度、瞬时集热量、光伏组件板背温度、输出电功率等性能的影响,分析了入射偏角对聚光集热器进出口温差、光伏组件输出电功率、光伏组件板背温度等的影响机理,并对比研究了多云天运行的聚光集热器进出口温差等热性能。结果表明,当空气介质流速为2.87 m/s时,内嵌米字形接收体的聚光集热器的最大瞬时集热量、平均光热转化效率及光热光电综合效率分别为427 W、77.27%、77.72%,比内嵌网状接收体的聚光集热器分别提高了37 W、14.47%、9.51%;正午时分,太阳光正入射时聚光集热器的最大进出口温差、瞬时集热量分别为14.25℃和427 W,分别比聚光集热器上偏10°安装时增加了7.1℃和201 W。冬季使用时,新型复合抛物面太阳能聚光集热器具有“自除霜”功能,通过改变聚光集热器入光口安装的板背相对光伏组件的相对高度,沿玻璃盖板斜上方向形成空气流道,当斜入射太阳光进入聚光集热器后,首先被光伏组件吸收,光电转化过程中产生的热空气可以对玻璃盖板表面进行融霜,缩短聚光集热器启动时间,提高聚光集热器日输出集热量,为了便于定量描述聚光集热器融霜能力,提出了融霜速率。结果表明,在测试日,当环境温度为-6℃时,聚光集热器玻璃盖板最高温度约为10℃,融霜速率为20.34 g/h,在单层玻璃管内嵌接收体接收到入射太阳光之前实现了玻璃盖板的融霜。