太阳能作为一种清洁、无污染的可再生资源,是各个国家能源战略的重要组成部分。目前,聚集太阳能的高温热转换技术在能源动力、宇航、高温科学试验等领域有广泛的应用背景和发展前景。其中,太阳能的高倍聚集是获得高温转换的关键和前提。目前,工程上实现太阳能高倍聚集的有效方法是采用反射镜阵列的二次反射聚集。由于制造、安装误差和室外长期运行过程中的环境作用,实际工程中反射镜阵列与设计反射面存在偏差,导致聚光性能下降,并随时间恶化。本文针对本实验室于2017年搭建的大型太阳能二次反射聚集系统,开展了光路模拟和聚光性能分析及实验测试。在此基础上,根据其实际运行状况,进行了反射聚集阵列的镜面调整方法研究和实际调试。并通过实验测量,获得了调试后的聚集性能数据。主要内容包括以下几部分。首先,根据本实验室位于学府校区的大型太阳能二次反射聚集系统设计数据,建立太阳光的聚集光路模型,结合射线踪迹-蒙特卡罗法光路模拟对计算程序进行改造,分析了该系统二次反射聚集阵列共380块镜面在设计状况下的聚集性能。讨论了太阳锥角、系统级面型误差、光学误差对聚集性能的影响。提出了一种基于焦平面能流分布测试结果,进行反射聚集镜片偏差调整的策略。将原有二次反射聚集阵列系统进行简化为多块镜面模型,以分析每块镜面法向位移、偏转角度以及镜面模型尺寸对聚集性能的影响;进一步通过构造镜面偏差、模拟计算,并与设计状况下的焦面能流分布进行对比,实现有偏差反射聚集镜片及其偏差大小的判断分析。分别通过9块镜面模型、16块镜面模型、36块镜面模型,对该调整策略的可用性进行了验证分析。针对该太阳能二次反射聚集系统,设计了焦平面能流分布测量方案。采用直接测量与间接测量相结合的方法,利用自制水冷靶、高温热流计、热电偶、红外热像仪等设备进行参数测量,获得焦面能流分布。对二次反射聚集阵列调整前的焦面聚集能流分布进行了实验测试,并根据测试结果,进行了二次反射聚集镜面的调整,调整后的测试结果表明,光斑位置基本居中,峰值能流数值及平均能量聚光比有所提升。通过该研究,提高了本实验室的太阳能二次反射聚集系统的聚光性能,同时,为更广泛的大型太阳能二次聚集系统安装和运行偏差调整提供了一种方法。