原油维温对保障浮顶油罐安全经济运维至关重要。锅炉加热是目前常见的原油储备维温方式,但此方式消耗能源大、排放温室气体多,直接影响原油储备效益。根据原油维温及用能特点,以清洁低碳的太阳能作为原油维温热源,利用高储热密度相变材料（Phase change material,PCM）平抑能量供求侧动态波动,提出太阳能协同储能原油加热维温技术。然而,发展此技术尚存在各单体内流体流动传热及系统能流输运特性不清晰等问题。为此需要分析该系统涉及的大空间浮顶油罐内原油湍流流动传热、有限空间内相变储热及非均匀能流边界PCM流动传热,并在各单体内流体流动传热研究的基础上,建立太阳能协同储能原油维温系统长周期能流输运模型,研究该系统长周期动态运行特性。主要研究内容和结果如下:（1）构建了考虑原油变物性影响的浮顶油罐内原油湍流流动传热模型,采用大涡模拟方法计算罐内原油流动传热过程,分析了加热管束外设翅片对原油温度场、流场及罐体边界热流密度的影响。结果表明,由于原油与管束换热面积增加,油区平均温度和温度均匀性均有所提升。相比于无翅片加热管束,翅片长度200 mm时油区最高平均温度和温度均匀性分别提升1.90°C和5.19%。翅片数量对罐内原油传热过程影响偏弱,其中4翅片加热管束的油区温度均匀性提升3.04%。罐体边界热流密度的大小关系为罐顶＞罐壁＞罐底,其占比分别为44%-45%、37%-38%和16%-17%。（2）研究了扩展传热面积和改善PCM传热性能对强化管壳式相变储热单元综合性能的影响,建立了管壳式相变储热单元二维瞬态“导热-对流-相变”多场耦合传热模型,分析了翅片参数和纳米颗粒参数对其影响规律。结果表明,相比于等长翅片,递增型不等长翅片可使熔化速率和总储热量分别提升6.17%和1.21%。增加不等长翅片的总长度可以有效提高PCM传热性能和储热量。添加高热导率多元混合纳米颗粒,PCM显热蓄热量和储热速率均有所提高,但不利于提升潜热蓄热量和平均储热密度。相比于一元纳米PCM,二元和三元纳米PCM的平均熔化速率分别提升2.30%和5.20%,平均储热速率分别提升0.60%和1.70%。（3）研究了填充PCM对改善真空管集热器热性能的影响,建立了含PCM真空管集热器三维传热模型,分析了PCM密度、比热、热导率、潜热和相变温度等PCM热物性参数对真空管集热器热性能的影响规律。结果表明,增加PCM密度、比热和潜热,传热流体（Heat transfer fluid,HTF）峰值出口温度和有效集热量减少,但有效集热时间和温度延迟时间增加。提高PCM相变温度,有效集热量先增加后降低,而有效集热时间减少。不同地区应用该方法,PCM热物性参数要求不一,其中在大庆地区PCM密度、热导率、比热和潜热分别超过1700 kg/m~3、1 W/（m·K）、4 k J/（kg·K）和247.50 k J/kg时其强化热性能不明显。（4）建立了太阳能协同储能原油维温系统长周期能流输运模型,研究了系统运行特性及参数影响机制。结果表明,在真空管集热器、相变蓄热箱及辅助热源联合供热条件下,通过控制器协同调控系统使之实现稳定运行,原油平均温度高于设计温度（40°C）和PCM平均温度高于相变温度（45°C）的时长分别占全年时长的74.9%和50.96%,相变蓄热箱和真空管集热器最大供热量占比分别为34.16%和67.07%。原油储量增加,原油达到设计温度时间滞后,浮顶油罐年总散热损失增加,相变蓄热箱和真空管集热器承担的原油供热量占比降低。相比于3.5 kg/s传热流体流速,7 kg/s和14kg/s传热流体流速时的浮顶油罐年总散热损失分别增加5.69%和5.28%,相变蓄热箱承担的原油供热量占比分别增加1.78%和3.66%。原油初始温度提升,原油达到设计温度时间提前,因其与外界环境温差大导致浮顶油罐散热损失增加,相比于24°C原油初始温度,40°C原油初始温度时的真空管集热器和相变蓄热箱供热量占比分别增加1.11%和0.94%。