伴随经济的持续、快速发展和人类生活水平的日益提高,全球能源的需求量也不断增长,有限的化石能源使人类社会的可持续发展面临挑战。因此,人们一直都致力于新能源的探索、开发和利用,其中太阳能、浅层地热能等可再生能源的利用技术在建筑中的利用已经日趋成熟。近年来,利用道路路面作为太阳能收集利用的新型集热器逐渐受到关注,跟传统的光伏电池板相似,太阳能光伏道路运行时仅有少部分太阳能转换成电能,其余大部分转换成热量,光电转换效率甚至比传统光伏电池更低,因此,本文基于光伏光热一体化技术,将道路路面光伏技术和道路路面集热技术相结合,提出一种新型的太阳能光伏光热道路,这种道路结构由透明层、太阳能光伏电池组件、沥青混凝土层及埋设在沥青层中的集热管道组成,可以同时实现承担交通运输、发电和集热功能。由于太阳能和浅层地热能单独利用具有一定的局限性,因此,以太阳能光伏光热道路为太阳能集热器,提出太阳能光伏光热道路-地源热泵系统为建筑供暖,实现能源互补,从而提高能源利用率。本文首先针对所提出的太阳能光伏光热道路集热和发电特性,建立相应的数学模型及其求解方法,利用Fortran语言编制计算程序。为验证数学模型正确性,在实验室内搭建太阳能光伏光热道路-蓄热水箱系统,以人工太阳模拟器作为模拟光源,实测系统运行7小时过程中蓄热水箱水温、太阳能光伏光热道路内部温度分布和发电量的变化规律,并与模拟计算结果对比进行数学模型验证。采用已经验证的数学模型模拟太阳能光伏光热道路的集热和发电性能,并与相应的光伏道路性能进行对比,结果表明前者的综合效率是后者的3.95倍,说明太阳能光伏光热道路极大程度地提高了太阳能利用率。此外,进一步研究了气象参数（太阳辐射照度、环境气温、环境风速）、道路结构参数（透明层透射率、沥青混凝土导热系数、太阳能光伏电池覆盖率）、集热管参数（管径、管间距、管埋深）和系统运行参数（循环水质量流量和蓄热水箱初始水温）对太阳能光伏光热道路性能的影响。结果表明:太阳辐射照度、环境气温、透明层透射率、光伏电池覆盖率的增大能够提升系统综合效率,而风速、蓄热水箱初始水温、集热管埋深增加导致系统综合效率降低。保持管内流速不变时,集热管管径对系统综合效率几乎无影响。综合考虑,沥青混凝土导热系数推荐值为1.0～1.5 W/（m·K）,管间距推荐值范围为0.09～0.15m。随着集热管内循环水质量流量的增加,系统综合效率增加,管内循环水质量流量取0.4 kg/s时,系统一次能源节约率达到最大值。以太阳能光伏光热道路作为集热器,提出了太阳能光伏光热道路-地源热泵系统用于建筑供暖,并利用Fortran语言编制系统动态仿真程序,研究了北京地区非供暖季系统的运行性能,接下来研究了系统集热过程和蓄热过程的运行控制温差及运行模式（运行模式一和运行模式二）对系统非供暖季运行性能的影响,并综合考虑系统能量产出和能量消耗对控制温度进行优化。结果表明:运行模式一的系统性能优于运行模式二,运行模式一下集热过程和蓄热过程的运行控制温差最佳组合值为2℃和10℃,运行模式二为2℃和4℃。最后,以位于北京地区的高速公路服务区一栋典型住宿建筑供暖为例,通过模拟系统10年的运行期,研究了太阳能光伏光热道路-地源热泵系统的集热面积、地埋管长度及其布置方式对系统供暖性能的影响,并以系统太阳能光伏发电保证率和土壤热不平衡率为优化目标,得到满足该建筑供暖需求的地埋管长度与太阳能光伏光热道路面积适宜的配置关系为18.52 m/m~2。