太阳能是一种重要的清洁、可再生能源。塔式太阳能技术运用聚光系统收集汇聚太阳光热能，在发电、化工、燃料制备等领域具有广阔的应用前景。聚光系统是塔式太阳能技术的关键组成部分，占总成本40-50%，目前存在着定日镜面形精度低，导致较大的光溢出损耗与吸热损耗的问题，阻碍了能量转化效率的提高。论文围绕上述问题，研究面向塔式太阳能聚光系统的低成本、高性能柔性定日镜的设计方法。论文通过对塔式太阳能聚光系统的工作原理进行分析，得到定日镜的理想反射面形为自适应的离轴抛物面面形，并建立了面形关于太阳入射角、定日镜位置的参数方程。基于基尔霍夫平板理论提出一种离轴抛物面的柔性平板机构成形方法，该方法的特点为对平板的二维刚度分布进行了构造设计，使得在方形平板角上施加简单的集中式弯矩即可实现不同参数的离轴抛物面的面形，通过仿真与实验对该方法的可行性进行了验证。为以较低成本提升塔式太阳能聚光系统的聚光性能，提出实现柔性定日镜关于其位置的面形优化，建立定日镜机械-光学耦合的数值模型，以年平均光学效率为指标，牛顿迭代法为算法对系统进行优化设计。结果显示，在100m×200m的范围内定日镜平均面形法线误差为0.453mrad，性能优于平面镜系统与均匀刚度镜体系统，并通过仿真对容积型空气吸热器、燃气轮机等塔式太阳能系统主要模块的效率提升作用进行了验证。对柔性定日镜受现场环境载荷如重力、风压等作用的影响进行分析，建立了镜体重力变形的理论计算公式并进行了仿真验证，通过有限元分析建立了风压变形与镜体材料、厚度和厚度比参数的关系。结果表明具有高比刚度的材料有利于减小重力变形，具有高弹性模量的材料有利于减小风压变形。设计并加工了与实际比例为1:10的100mm的偏置力加载式柔性定日镜原理实验机构，进行了面形测量实验，结果显示采用镜体刚度设计的柔性定日镜的面形性能优于平面镜和均匀刚度设计镜体。对铝材料的柔性定日镜进行了太阳能聚光实验，结果表明，平均距离为3.18m的多个测试位置中，柔性定日镜与平面镜相比可减小光斑面积45.5%，验证了论文设计方法的有效性。