在全球能源需求增长与碳减排的双重压力下，太阳能驱动的多联供系统凭借多产品输出、结构紧凑、占地面积小以及清洁可持续等优势在分布式能源领域中具有明显的发展潜力。在以内燃机、斯特林发动机和有机朗肯循环为代表、且作为多联供系统核心的原动机技术中，有机朗肯循环通过采用低沸点有机工质，可有效实现低品位太阳能光热向电能的转换。但是，太阳能的不稳定、不连续以及当前较低的综合能源利用率，制约着此技术的推广应用。
　　本文研究对象为基于抛物槽式集热器、有机朗肯循环和单效吸收式制冷技术的太阳能热驱动多联供系统。主要创新点在于：(1)全局变量下，ORC系统运行边界及求解域的确定。探究了实验系统的动态性能变化规律，提出了特定冷、热源条件和四维变量约束下的系统性能确定算法，揭示了系统运行性能的极限和控制策略核心思想；(2)太阳能驱动CCHP系统串、并联匹配的归纳、分类和对比。辨析了太阳能ORC和太阳能CCHP的设计分歧点，平衡了太阳能集热效率和ORC发电效率间的关系，分析了系统的多目标综合性能，量化了串联匹配的性能提升潜力；(3)多时间尺度仿真模型及模型验证。提出了时间步长分别为“年”、“小时”和“秒”的长、中、短时仿真模型，各研究目标分别为系统优化设计、供需匹配特性分析、动态特性及控制策略研究，并对短时仿真模型采用闭式热源系统进行了验证。
　　主要内容和关键结论如下：
　　(1)从理论循环出发，分类并对比了基于有机朗肯循环的太阳能冷热电系统串并联匹配形式，建立了热性能、规模和经济性指标相权衡的综合评价体系。在合理的热力学边界条件下，通过帕累托边界，以200kW有机朗肯循环的太阳能冷热电系统为例，确定了最优串联匹配系统。评估了全年可得太阳辐射下，最优匹配系统全年冷热电功率分别为1940、1650、和369MWh/年；全年综合经济能效为45.82%，相对于两种并联系统能效最大提升了26.21%；投资回收期为7年。
　　(2)讨论了200kW级有机朗肯循环的太阳能冷热电示范系统的初步测试结果，在R123工质以及自制膨胀阀下实现了10%的热效率指标。基于此示范系统，建立了多时间尺度仿真模型。长、中时仿真结果建议，系统采用MM工质和匹配办公型负荷需求的季节性冷热供应的串联匹配，可实现67.61%的性能比、初投资12万美金，占地面积3774.20m2。短时仿真结果显示，典型晴朗天气条件下，系统热效率9.6%的稳定运行状态可维持15000s，但蒸发器出口过热度大于0K的安全运行状态仅能维持6000s。而典型多云天气条件下，由于太阳辐射的波动，即使峰值辐射高于上述典型晴朗天气条件下的峰值辐射，系统性能仍急剧下降。
　　(3)搭建了闭式热源回路和采用自制膨胀阀代替膨胀机的有机朗肯循环实验台。在工质和冷热源流量三个自由度的调节下开展了系统动态测试和模型验证工作。结果显示，内扰变量——工质流量对工质侧的循环状态参数具有显著影响；外扰变量——冷源流量影响较小；而外扰变量——热源流量对工质侧的循环状态参数影响甚微。通过在模型中导入实时工况条件，基于Modelica/Dymola仿真平台实现了系统级的动态仿真。仿真结果与实验结果相符，并预测了实验台在所实施的工况下最大理想功率输出为1.9kW，热效率为6.94%。
　　(4)基于实验验证的基准模型，集成了偏离设计工况的膨胀机效率模型。揭示了不考虑变工况下的膨胀机效率变化，可导致最大54.7%的系统性能被低估。同时，标定了当前系统在800W/m2的设计辐射下，所需LS-3型抛物槽式集热器面积为70.3m2。结合闭式热源实验工况，提出了系统的运行优化原则以及四维工况变量约束下的系统运行边界和性能极限算法。结果显示，ORC热效率最大值及边界区域随工质流量增大而减小，最大值为9.42%，对应功率仅697.06W；净输出功最大值随工质流量增大而增大，最大值2251.54W，对应热效率8.04%，并且净输出功率边界区域随工质流量增大而减小。实验与仿真结果与上述算法求解结果相符。此外，由模型引导得出本系统太阳辐射阶跃变化在保障系统安全运行的前提下，阈值范围为774~874W/m2；进而明确了辐射上升时需升高蒸发温度以减小过热度，实现系统性能的提升；反之，需降低蒸发温度。基于此，以工质流量为操纵变量，蒸发温度为被控变量在模型中集成了PI控制策略，通过多领域仿真对比得出，相对于无控制作用，控制作用可使系统瞬时净输出功率和热效率最大分别提升7.0%和35.5%。