太阳能作为清洁能源之一,越来越受到全世界范围的关注和国家政策的扶持。在太阳能热利用方面,最关键的技术是降低系统成本、提高系统的光热转换效率。将廉价、轻便且光学效率高的菲涅尔透镜与成本低、加工简单的腔体式吸收器结合,在提高系统光热转换效率的基础上,降低了聚光集热系统的成本,具有良好的发展前景。本文针对目前聚光技术中存在的缺点,并结合菲涅尔透镜和腔体式吸收器的优点,提出了一种新型菲涅尔极轴式固定焦点聚光集热装置,并采用圆锥体型腔体为吸收器,搭建了聚光集热系统的实验台。利用该实验系统开展了热性能的实验研究,结合平板型集热器与真空管式集热器的热迁移因子和热效率因子理论表达式,推导出了基于腔体吸收器的菲涅尔太阳能聚光集热系统的热迁移因子和热效率因子的理论表达式,并利用这两个表达式对腔体吸收器进行优化设计。本文采用了实验研究和理论分析相结合的研究手段,主要研究内容和结论如下：(1)对采用腔体式吸收器的菲涅尔聚光太阳能集热器光热转换过程进行了热力学分析,并根据热力学第二定律,得出该过程光热转换中火用效率的表达式和集热效率表达式。利用该表达式,分析了聚光器的聚光比和集热温度两个主要参数对火用效率和集热效率的影响,并得出不同聚光比的条件下,聚光集热系统的最优集热温度。(2)为了强化传统聚光集热装置的优点,克服其缺点。本文在现有研究成果基础上,设计了一种新型的菲涅尔极轴式固定焦点聚光集热装置,并提出该聚光集热装置的设计流程。(3)搭建采用圆锥体型腔体吸收器的菲涅尔固定焦点聚光集热系统实验台,并对其进行空晒性能测试实验、瞬时效率曲线测试实验和总热损失系数测定实验,并对实验数据进行分析。得出以下重要结论：空晒性能参数约为0.33(m2·℃)／W；随着平均集热温度的升高,聚光集热系统的光热转换效率逐渐下降,在集热温度为30℃时,聚光集热系统的光热转换效率最大,为54.08%；随着平均集热温度的增大,聚光集热系统的总热损失系数增大,在平均集热温度为30℃,总热损失系数最小,为281W/(m2·K)。(4)结合理论分析和实验研究,推导出了采用圆锥体型腔体式吸收器的菲涅尔太阳能聚光集热系统的热迁移因子和热效率因子的理论表达式。利用该理论表达式计算热迁移因子和热效率因子的理论值,并与实验值进行对比；利用该理论表达式对圆锥体型腔体吸收器进行优化设计。得出以下重要结论：热迁移因子和热效率因子的理论值和实验值之间的误差均在±7%以内；存在最优的腔体吸收器的开口直径为l00mm,腔体吸收器的顶角为60°-80°,为了获得良好的集热性能,菲涅尔极轴式固定焦点聚光集热系统的吸收管道内的对流换热系数应大于700W/(m2·K),总热损失系数应小于300w/(m2·K)。