随着环境问题的显现和化石能源的日益枯竭,人们逐渐重视对清洁可再生能源的利用。我国作为世界上最大的煤炭生产和消费国,已经进入了从以燃煤为主的传统化石能源利用时代向清洁可再生能源时代的过渡阶段。在当前阶段,一方面需加强对煤炭资源的清洁转化,另一方面需大力开发可再生能源,而太阳能-煤热化学技术完美地结合了两方面的需求,是过渡阶段优秀的能源利用方案。促进太阳能-煤热化学技术的实施具有重要意义。鉴于传统太阳能集热器多为以流体为介质的接收器提供热源,而太阳能-煤热化学技术中需用到含有固体煤颗粒的反应器实现煤的热化学反应。由于固体煤颗粒受重力影响较大,需要太阳能集热器聚集的太阳光在提供高温热源的同时维持光斑位置固定且光线向下照射。因此,本文的重点工作内容为设计一台能满足太阳能-煤热化学技术对光斑各项需求的新型太阳能集热器。首先,给出了焦点固定型二次反射碟式聚光集热器的设计思路,在传统碟式太阳能集热器的基础上,改变集热器追踪太阳的方式并结合二次反射技术,使得经过二次反射后向下照射的光斑在空间上保持位置固定。该思路在保留了传统碟式太阳能集热器高聚光比的同时满足了太阳能-煤热化学技术对光斑向下照射和位置固定的要求。其次,基于二次反射塔式太阳能集热器对二次反射技术进行模拟研究,结合campo代码生成的定日镜场和Soltrace软件提供的蒙特卡洛射线追踪模拟方式,研究所构建的二次反射塔式太阳能集热器模型的光学效率和聚光特性,为焦点固定型二次反射碟式太阳能集热器的模拟做铺垫。最后,基于所提出的焦点固定型二次反射碟式聚光集热器的设计思路,构建满足太阳能-煤热化学技术实验需求的集热器光学模型,在Solidworks软件中建造镜面物理模型后导入Tracepro软件中进行光学模拟,研究三种二次反射方式下新型集热器的聚光性能并对二次反射镜进行了优化分析。并且将集热器与经过光路改造的太阳炉进行了对比分析,结果表明所提出的焦点固定型二次反射碟式聚光集热器能很好地为太阳能-煤热化学技术实验提供优质光源。