伴随着能源和环境问题,各种新能源发电形式在电网中占据越来越多的比重。太阳能被认为是最重要的可再生能源,根据不同的能量转化形式,对太阳能的利用可分为光伏和光热两类,其中光热因其储能成本低、易于并网,在大中型电站有更好的应用前景。太阳能热发电技术主要有四种形式,其中塔式热发电技术因其峰值效率最高、聚光比高,是最具潜力的热发电技术。塔式太阳能热发电站中,定日镜通过双轴跟踪将太阳光反射至位于高塔的吸热器上,提高定日镜跟踪精度、测量吸热器上能流密度对优化定日镜场的跟踪和控制十分重要。为了对镜场的跟踪和控制进行优化,本课题通过搭建易于控制和研究的小定日镜,对跟踪方法与能流测量进行了实践研究,主要研究内容如下:1)对定日镜的跟踪控制系统进行了研究,将定日镜的开环跟踪系统和闭环跟踪系统进行了对比,说明了对方位-俯仰双轴跟踪定日镜开环跟踪系统研究的必要性,然后介绍了太阳与月亮位置模型、带镜面偏心距以及6个固定几何误差参数的方位-俯仰跟踪公式。2)基于对跟踪纠偏与能流密度测量的实验需求,搭建了线聚光定日镜实验平台,其控制系统的结构为上位机、中间层、下位机。首先对实验平台的主要设备进行了介绍,然后详细介绍了以STM32单片机为核心的下位机控制系统软件设计,最后制作了监控系统的交互界面。3)对线聚光定日镜的跟踪性能进行了校验,搭建了以CCD(电荷耦合元件)相机为核心的图像采集系统,对带几何误差参数的定日镜方位-俯仰跟踪公式进行实践,并用于定日镜的跟踪误差纠偏。详细介绍了跟踪实验方法、数据处理方法,以及为提高定日镜跟踪精度所进行的跟踪实验过程。实验数据显示,综合运用基于几何误差参数模型的跟踪纠偏方法和修改跟踪目标点位置的纠偏方法,能有效提高定日镜跟踪精度。4)对线聚光定日镜的聚光性能进行了校验,对逆向光线追迹法进行了实验验证。进行了对日对月实验,并用相同的仿真方法对两个实验进行仿真,实验结果证明对月聚光光斑与对日聚光光斑存在一定的相似性,为塔式电站月光聚光实验提供数据支持与理论指导。5)应用上述跟踪方法、对月聚光实验支持,搭建了图像采集系统、光斑照度测量系统与月亮照度测量系统,在延庆塔式太阳能热发电站进行了月光实验。实验得到了塔上聚光光斑照度分布特征,并首次得到了延庆电站的聚光比分布。将实验结果与仿真计算得到的镜场效率做对比,验证了应用月光聚光信息的塔式电站能流密度测量方法的有效性,对电站的稳定运行、效率分析、实验建模有很高的参考价值。