随着石油产业的发展,原油战略储量逐年攀升,大型浮顶油罐作为我国原油战略储存设备被广泛应用。原油静储期间,罐内原油通过罐体边界与外界环境换热产生大量热损,原油温度逐渐降低,当原油温度低于其凝点温度时,会在罐体周围及进出口处凝固,对其储存运输产生严重的安全隐患。原油加热是防止凝罐事故的必要手段,目前常规的锅炉加热存在碳排放量大、能耗及运行成本高等问题,太阳能作为一种清洁能源具有良好的应用前景,但太阳能周期波动特性限制其在原油储运领域的推广,相变储热的“错峰填谷”可解决太阳能光热利用不稳定的问题。提出大型浮顶油罐太阳能相变储热维温系统,该系统主要由太阳能集热单元、相变储热单元、辅助热源及浮顶油罐维温单元组成,通过太阳能集热单元、相变储热单元和辅助热源联合供热实现浮顶油罐原油维温目的。首先,针对浮顶油罐进行风洞条件下的静储传热特性分析,建立浮顶油罐内原油流动传热模型,研究环境风速、环境温度、保温层厚度以及保温材料导热系数对原油平均温度和原油散热量的影响,修正加热工况下的罐顶和罐壁计算传热系数,计算加热期间原油热负荷。其次,针对相变储热箱内换热单元（LTESU）进行蓄热特性及结构优化研究,采用完全熔化时间、蓄热强度和蓄热量等指标评估LTESU蓄热性能,利用（火用）效率评价LTESU热力特性,分析传热流体入口温度及入口速度、相变材料导热系数及翅片分布的影响。结果表明传热流体入口速度对LTESU的蓄热性能和（火用）效率影响最小,相变材料导热系数影响最大。沿传热流体流动方向布置递增型不等间距翅片可强化LTESU蓄热性能,蓄热强度提升率为104.33%,而完全融化时的蓄热量和（火用）效率略微降低（降幅2.64%和7.23%）。搭建太阳能相变维温系统仿真模拟平台,研究太阳能保证率、水泵流量、相变储热箱体积以及相变材料相变温度对系统运行特性的影响,引入年均初投资费用、年运行成本和年均投资费用作为经济效益评价指标,对比分析不同太阳能保证率下的太阳能相变维温系统、太阳能维温系统和燃气热水锅炉系统的经济效益。结果表明增加太阳能保证率,原油平均温度增加,原油静储热负荷增加,相变储热箱的蓄放热效率降低。增加水泵流量,集热器集热量呈现先增加后减小的变化趋势,而相变储热箱体积和相变材料相变温度对集热器集热量影响较小,但对相变储热箱的蓄放热效率有较大提升。经济效益方面,年均初投资费用和太阳能保证率成正比关系,而年均运行成本降低。增加太阳能保证率,年均投资费呈现先降低后增加的趋势,且太阳能相变维温系统年均运行成本和年均投资费用均低于太阳能维温系统。相比太阳能维温系统,太阳能保证率为75%时的太阳能相变维温系统年均投资费用降低18.83%。相比燃气加热系统,太阳能保证率50%的太阳能相变维温系统年均投资费用最低,最多可节省139.3万元。