能源短缺一直是阻碍人类经济社会快速发展亟待解决的问题,推动可再生清洁能源的大规模开发利用,对促进全球经济快速稳定增长具有非常重要的意义。相变潜热储能技术是解决清洁能源供需过程中存在的不协调、不匹配问题、促进能源结构优化,提升能源利用效率的高效措施,并且石蜡类有机相变材料因其具有相变潜热大、相变过程温度近似等温、价格低廉等优点,已经得到了广泛的推广应用。但石蜡类相变材料自身的导热性较差,对整个储能系统能量的高效利用造成了极大地阻碍。通过添加肋片增大有效传热面积是改善相变材料导热系数低、促进相变储能装置热量的高效传递最简单易行、安全可靠的手段。本文基于计算流体软件Fluent15.0,对已开发的腔体式内嵌U型管式储能单元的结构参数进行优化。采用相变温度为36.23-41.25℃的改性石蜡作为相变材料,针对蓄热单元散热过程中时间长、散热速率慢的问题,添加肋片强化蓄热单元的蓄/放热性能。水和空气作为换热流体（Heat Transfer Fluid,HTF）分别用在蓄热和散热过程。通过数值模拟的手段探究了蓄热单元的结构参数（散热间距、单元体高度）对散热过程性能的影响;在最优蓄热单元结构参数条件下,分析改变空气入口的温度对蓄热单元凝固过程的影响。此外,通过搭建实验平台测试蓄热装置的性能,对比研究了在特定操作条件下,肋片的添加对储能单元蓄/散热过程中PCM的熔化与凝固机理的影响;以及分别研究了不同肋片数量、肋片高度、厚度以及分布方式对蓄热单元凝固过程热行为的影响。结果表明,对于储热阶段,肋片的添加可以起到强化传热的作用,但又在一定程度上抑制了自然对流。而对于散热过程,添加肋片对蓄热单元的凝固过程有明显的的强化效果,肋片的添加能有效强化潜热释热阶段热量的释放,添加肋片的储能单元在蓄热或散热过程中温度分布更加均匀,具有更优越的传热性能。此外,在散热过程中,环境温度越低,传热温差越大,散热越快;肋片的高度和厚度越大,散热时间越短;肋片间距越小,有效传热面积越大,对散热更加有利,当肋片厚度为2mm时,肋片数量为5片时,蓄热单元综合性能最好。此外,强制对流对散热过程也有明显的强化作用,当风速为6m·s^-1时,蓄热单元完全凝固时间14h,相对于自然对流散热时强化了69.57%。