如今像石油、化石燃料等传统能源是全球经济发展的核心资源,而当下存储的传统能源已开始逐步衰竭,环境破坏也日益加剧。在全球经济一体化的时代,这不仅制约了全球经济的发展同时也威胁到了人类未来的生存和发展。因此,发展新能源,用可再生能源代替传统能源是保护环境、缓解能源危机的重要措施。太阳能作为最有发展前景的新能源之一,已被世界各国作为未来清洁可持续能源的发展研究方向。太阳能光热发电技术对能源的节约和能源热利用方面有着非常重要的意义。在目前几种主流的太阳能热发电技术中,线性菲涅尔式(Linear Fresnel Reflector,LFR)聚光系统因造价成本低、土地利用率高、控制系统灵活等优势,在近些年也逐渐成为了全球研究学者们共同关注的焦点。在LFR系统中,聚光集热系统主要为整个系统提供能量的输入与聚焦。聚光集热系统中吸热管表面能流分布对研究系统光热耦合性能有着重要的意义。在线性菲涅尔聚光系统中,接收器表面聚焦光斑能流密度的测量是一项非常重要的工作,它不仅是评价聚光系统性能的主要参数,也是优化跟踪控制系统和系统反射镜场的重要指标。本文基于摄影能流(PHLUX)法和图像处理的思想,提出了一种用于线性菲涅尔热发电系统二次聚光器开口平面处集热管表面聚焦光斑能流均匀性测量的新方法。该检测方法是基于CCD相机和双朗伯靶的能流均匀性测量系统及方法。系统有两块朗伯靶,其中一块是固定的水冷朗伯靶,靶中心开孔处装有一个用来获得区域灰度值的能流探测器,另一块是可移动朗伯靶,用于拍摄没有能流探测器的光斑图像。该测量方法可以直接获得探测器区域的像素灰度值,使得测量过程简单精确。详细阐述了测量原理以及聚焦光斑灰度图像能流密度分布提取的整个过程。通过搭建实验平台,并测量了多面小型定日镜的聚焦光斑能流,又对系统进行重复性实验和误差分析验证了该方法的正确性和可行性。验证结果表明:该方法所检测的峰值能流密度误差小于2.8%。该检测方法测量误差相对较小,既可以测量线性菲涅尔反射式等小聚光比的太阳能热发电系统,也可用于测量大聚光比(如塔式)的太阳能热发电系统光斑能流均匀性检测。本文对线性菲涅尔接收器表面能流密度分布特征进行了分析研究,研究结果发现:由于LFR系统本身的结构特性,聚光系统集热管上下表面这种非均匀性的能流分布不可避免。集热管下表面是系统直接聚光区,光线经一次反射镜反射至该区域的高热能会产生较大热应力,而处于CPC下方的集热管上表面由于只接收到少量光线,因此该区域分布的能流较低,因而整个集热管表面产生了较大差异化的能流分布。若对直接聚光区所分布的高能流不及时优化,集热管表面产生的较大的热应力会烧毁集热管管壁,对系统安全稳定的运行带来不利影响。针对该问题本文提出了一种基于遗传算法的多目标优化算法的优化方法,该方法的核心思想是通过改变LFR系统一次反射镜各镜面的瞄准线来优化接收器表面的能流分布。具体方法是优化整个系统主镜场中每个一次镜镜面的瞄准点,从而使集热管表面上能流密度分布的标准偏差变小。利用该优化算法的仿真结果表明:该优化算法对LFR系统优化后,该系统光学效率从62.83%上升到78.15%,效率提高接近16%。该方法在优化集热管表面非均匀通量分布的同时还保证了系统较好的光学效率。