太阳能的开发和利用对解决世界能源短缺的问题具有举足轻重的意义。事实证明,太阳能热发电技术可以在某种程度上取代常规的发电技术。本文以70kW大型碟式太阳能热发电系统为主要研究对象,从以下几个方面展开了理论分析与探索:(1)运用蒙特卡洛光学追迹法(Monte Carlo Ray Tracing,MCRT)对集热子系统进行光学模拟,得到不同辐射条件下的接收器内腔壁面能流密度分布及光学效率。通过反射光损率的计算,可以得出圆柱形接收器反射光损较小,接收器具有较好的捕捉光线能力,反射光线不易逸出。(2)建立腔式接收器的数值传热模型,将光学模拟得到的接收器内腔壁面热流密度作为边界条件,利用CFD软件对腔式吸热器的热性能进行计算与分析。计算结果表明:太阳辐射强度对接收器出口温度影响较大,接收器出口温度随着太阳辐射强度的增大而增大。随着太阳辐照强度的增大,接收器热损失随之增大,其中辐射热损失增幅最大,占的比重也越来越高。当辐射强度为200W/m2时,辐射热损失占总热损失的56.4%,而当辐射强度为800W/m2时,辐射热损失占总热损失的75.5%。随着太阳辐照强度的增大,由于接收器热损失的快速增大使得接收器热效率随之降低。当辐射强度为800W/m2时,接收器热效率为83%,200W/m2时,热效率为85.3%。(3)根据燃气轮机的热力特性得出随着太阳辐射强度的增大,接收器出口温度增大,燃气轮机做功量增大,热力系统的循环效率也增大。太阳辐射强度对天然气消耗量影响很大。当太阳辐射强度为700W/m2及以上时,不需要燃料补充,纯太阳能就能满负荷运行。当太阳辐射强度为600W/m2时,热力系统接近90%负荷运行,当太阳辐射强度为400W/m2以上时,系统可以70%负荷运行,不需要添加天然气。即在晴朗的白天,电站可以完全不需要附加天然气连续运行几个小时。(4)通过经济性分析得出相对于常规燃煤电站碟式太阳能电站的投资仍旧很大,且建设周期长。以太阳能为主要燃料的电站,其能源平均成本依然很高,该碟式太阳能电站的能源平均成本LEC为2.046￥/kW·h。因此目前太阳能电站依然要依靠政府的补贴,实现平价上网还有很大的难度。太阳能与天然气联合的电站能源平均成本LEC为0.74￥/kW·h,远远低于以太阳能为主的发电模式下的成本。因此目前,这种太阳能与天然气互补的ISCC系统可以有效的降低成本,实现连续稳定的供电。通过敏感性分析可以看出,电站上网电价和电站的基础投资对于电站的经济性具有很大的影响,均大于天然气的价格对电站的经济性影响。因此,合理的上网电价对于电站的盈亏影响重大。