为实现可再生能源的大规模利用和工业余热的高效回收,储热技术受到广泛关注和研究。基于集中参数法和效能-传热单元数法(ε-NTU)对储热设备和过程进行了建模和结构优化,以储热设备的可用能回收率最大化为目标,采用搜索算法对设备容量和操作参数进行优化,形成了利用单级/多级的潜热/显热进行热量存储的设备优化设计方法,并通过设计案例证实了算法的可用性和鲁棒性。结果表明,针对基于显热的储热设备而言,存在设备容量和温度操作区间的最佳组合。基于相变潜热的储热设备,存在最优的相变温度。尽管单级潜热储热相比显热储热的可用能回收率稍有降低,但可以极大的减少材料总量。特别地,优化算例表明,多级潜热储热可提升可用能回收率。