太阳能作为一种可再生的绿色能源，对解决现今世界存在的能源问题和环境问题有着非比寻常的重要意义，具有广阔的应用前景。如何提高太阳能利用装置的能量效率和可靠性，降低建造和长期运行的成本，一直都是太阳能实现规模化和产业化的研究热点。其中，效率问题是关键，提高能量转化效率能在很大程度上降低成本。本文主要研究旋转抛物面碟式太阳能聚光系统，具有聚光比高，能量密度大等特点，利用效率比其他各种太阳能热发电系统中高，因此也是研究最多的系统之一。目前对其性能的分析研究多采用光线追踪方法，计算量大而进行全年范围的分析和优化比较困难。本文提出了一种直接分析碟式太阳能系统光学效率的计算模型，针对反射镜上任意一点建立了快速计算拦截率进而分析系统性能的解析方法，配合直射太阳辐射模型和接收器能量损失模型对系统进行设计优化，实现年收集热能的最大化。主要结论如下:(1)有效太阳模型的比较。通过拦截率的分析，光学误差＞5mrad时，发现高斯有效光强分布与多项式有效光强分布的计算结果差别很小;而光学误差较小时，高斯分布模型的预测结果要存在较大高斯模型计算量小，计算速度快。(2)考虑到反射光强在焦点附近的方向特性，对于大边缘角(＞60°)的碟式系统，球形接收器的性能要好于一般的空腔接受器;安装无玻璃窗口的空腔接收器时，最佳边缘角在50°附近;对于安装玻璃窗口时，考虑入射角效应的影响，最佳边缘角设计降低至30°附近;(3)光学误差＜4mrad时，空腔接收器不安装玻璃窗口的净热效率要高于安装玻璃窗口的情况，最佳几何聚光比要＞3000;当光学误差＞4mrad时，安装带玻璃窗口的空腔接收器，净热效率要更高，最佳几何聚光比要＜1200。(5)考虑实际太阳光谱变化，可以更加准确计算碟式系统效率。我们的结果表明，不同时刻两种模型的最大差别可达5％;但年平均效率差别较小，最大仅为0.4％。