本发明公开了一种用于微藻培养和采收的一体化装置和微藻培养方法，所述一体化装置包括微藻培养装置，与微藻培养装置串联的CO2存储容器、微藻采收装置，用于远程控制微藻培养装置和微藻采收装置的控制系统，以及用于提供电力的光伏发电系统；本发明旨在通过实时监测藻液温度、外界光强、叶绿素荧光参数等变化对微藻生长的影响，从而确定管道式光生物反应器内微藻最佳的采收和补料时间，提高CO2存储容器中CO2被固定的效率以及串联的微藻采收装置的采收效率。同时，对管道式光生物反应器内的光传输、微藻生长及消耗动力学特性进行研究，在提高微藻生长速率的同时，也为微藻培养工艺的优化与放大、CO2的实时供应、微藻采收装置的及时采收等提供理论指导。