本实用新型公开了一种光热分离综合利用系统，包括光热分离系统、热能转换系统及转轴系统，所述光热分离系统由带状焦面菲涅尔透镜、光伏电池、金属‑玻璃真空管集热器、单面镜组成，所述转轴系统由两个双层圆环组成，所述双层圆环有内环及外环构成，所述内环可转动，所述外环起支持固定作用，两个双层圆环成南北朝向，本实用新型最大化的利用光电池的发电潜力，相比常规光伏发电，大大降低了成本，通过采用聚光分频的方法，高频短波用于光伏发电，低频长波用于光热发电，最大化利用太阳辐射的能量，在光伏电池表面直接镀分光膜对太阳能进行光伏光热综合利用，替代了独立的光谱分频器，结构更加简单，装置的集成度和实用性更高。