当前,全球社会都面临着传统化石能源日趋枯竭这一严峻问题,能源危机成为了困扰人类社会经济发展乃至和平的最大掣肘,开发利用新型能源刻不容缓。太阳能是一系列可再生能源的源头,其储量巨大、分布范围广泛、转换成本较低且使用过程中不产生污染物质,是最适合人类开发的新型能源。光-热转换作为应用范围最广最常见的太阳能利用方式,由于其成本低廉、使用寿命较长而极具优势性,可以在一定程度上缓解太阳能电池材料的巨大需求。作为太阳能热利用系统中的核心组成部分,太阳能集热器主要由太阳能聚光器、太阳能吸收器和跟踪驱动系统组成,有时还伴有光伏冷却装置,可以实现从光能到热能的转换。为了提高太阳能热利用系统的效率,需要提高太阳能集热器的性能。本文详细地阐述了太阳能热利用系统的分类与工作原理,同时对碟式太阳能集热器进行了设计与分析,并在此基础上设计了一种新型的平面镜拼接式太阳能聚光器,并通过计算机仿真的手段分析了新型聚光器的相关性能,为简化聚光器工艺制造、均匀汇聚光斑提供了一定的思路。本文主要研究工作如下:(1)介绍了本文的研究背景与研究意义,说明了太阳能热利用方式的发展潜力与发展动态,对太阳能热发电系统进行了详细地分类与说明,并对太阳能集热器的构成和工作原理进行了简要介绍。(2)对太阳能聚光集热系统的相关理论进行了详细地介绍,系统性地讲解了设计与分析聚光、集热系统时所要用到的理论知识,包括太阳角直径、矢量折反射定理、集热器性能分析参数与计算方法,为接下来的研究与设计奠定了理论基础,同时还对仿真所用到的仿真软件进行了简要介绍。(3)在传统碟式集热器的基础上设计了不同采光形状的聚光器和不同形状的腔体吸收器,通过计算机仿真的手段分析了相关性能,并与传统碟式集热器的性能进行了比较。(4)结合塔式聚光器和碟式聚光器的优点,设计了一种采用六边形平面镜拼接方式的聚光器,通过仿真分析与比较,验证了新型聚光器能够在保证较好聚光性能的基础上有效地简化制造工艺和降低成本。