当今主流的储能技术如抽水蓄能、化学电池等受地理条件、成本等因素制约,在一定程度上限制了其在工业园区综合能源系统的应用,开发新型储能技术对于工业园区消纳可再生发电具有重要的意义。同时,工业蒸汽是工业生产的主要用能载体之一,为了实现碳中和及碳达峰目标,工业生产需要提高生产用能中的清洁电能使用占比,亟需高效电制蒸汽技术。然而传统电加热技术采用高品位的电能直接转化为热能生产蒸汽,具有蒸汽生产成本高的缺点。针对以上问题,本文基于近年来兴起的热泵储能技术,设计了一种基于高低温蓄热的蒸汽热泵储能系统。该系统利用并强化了热泵储能充电过程可以实现高效电热转化的特性,不仅可以实现电能的存储和释放,还可以高效地使用电能生产蒸汽。本文设计了蒸汽热泵储能系统的结构与热力学循环,进而建立了蒸汽热泵储能系统的热力学模型,并采用循环效率、COP、供热?效率作为评价指标。根据案例工业园区的余热资源和工业蒸汽需求,确定了设计参数并设计了一个蒸汽热泵储能系统实例。所设计的蒸汽热泵储能系统在案例工业园区场景下具有55.6%的循环效率和3.3的COP,表明蒸汽热泵储能系统不仅可以实现储电,还可以实现高效的电制蒸汽。68.2%的供热?效率也说明蒸汽热泵储能系统充分利用了电能的高品位特性来生产蒸汽。进一步地,探究了蒸汽热泵储能系统的设计参数、多级压缩级数对蒸汽热泵储能系统性能的影响,结果显示高低温相变材料的相变温度是影响蒸汽热泵储能系统性能的主要因素,在高温相变材料温度520 K-600K、低温相变材料温度365 K-420 K的区域内有一高循环性能区。最后,基于参数分析结果,以循环效率为优化目标,重新确定了蒸汽热泵储能系统的设计参数,将循环效率提高到了56.96%。进一步地,为了定量分析蒸汽热泵储能系统在工业园区中的实际作用,本文选取一带一路沿线某跨境工业园区作为研究案例,建立了部署有蒸汽热泵储能的工业园区综合能源系统模型。采用运行成本、碳排放量、从城市电网购电量三个指标对能源系统的运行效果进行评价,以最小运行成本为目标对能源系统进行了24小时的优化调度。结果表明,与部署化学电池储能相比,部署蒸汽热泵储能系统可以在一天内减少工业园区28.57%的运行成本、43.49%的碳排放和16.49%的从电网的购电量。蒸汽热泵储能系统为案例工业园区提供了82%的蒸汽供应,说明蒸汽热泵储能系统主要是通过高效电制蒸汽来减少工业园区的运行成本的。最后,使用影子价格法对优化调度过程进行了约束条件的敏感性分析,结果显示可再生电力发电量和峰谷电价比具有较高的影子价格,表明部署有蒸汽热泵储能系统在具有丰富的可再生能源和峰谷电价差距明显的场景下将更加有效地降低工业园区的运行成本。本文的研究成果丰富了储能技术路线,同时可为工业园区电-蒸汽之间能量互补的综合能源系统设计提供理论技术支撑。