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地源热泵系统因地热资源广泛、温度稳定适中、无污染等众多优势而成为目前广泛应用的能源系统之一。但传统地源热泵系统存在土壤温度逐年上升或下降导致性能衰竭等问题,复合式地源热泵越来越受关注。然而地源热泵及储能复合能源系统目前应用研究较少,类似系统实际运行效果和运行优化都是比较受关注的问题。本文首先针对泰州某能源站进行了供能测试,该能源站采用了地源热泵及储能复合能源系统。测试结果显示夏季能源站整体能效平均值为4.0,冬季为3.47,整体能效偏低,但仍较传统系统高。实际运行中还存在管网热损失率高、蓄能损失率高、实际负荷率偏低、运行水平不足等降低系统能效的问题。其次开发了大型水源热泵主机模块Type202,扩大了TRNSYS模拟软件在大型热泵系统方面的应用。同时根据能量守恒方程,采用数值解法求解出全年动态地表水温,并将结果作为水源温度模块输入到TRNSYSY,搭建了地源热泵及储能复合能源系统TRNSYS仿真平台。模拟了全年系统能耗变化,结果显示全年耗电量5545MWh,综合能效比为4.52,为设计人员优化系统选择和运行人员优化运行策略提供了平台支撑。最后针对采用水蓄能技术的复合地源热泵系统实际运行效果不佳的问题,提出了以一天最小运行费用为目标的二级运行优化理念。一级优化以每一时刻蓄水池供能量(蓄能量)和热泵供能量为自变量,运用单纯形法来求解最优负荷分配;二级优化在一级优化基础上,以最优供水温度、热源侧循环水泵流量、一级循环泵流量为自变量,运用遗传算法来求解最优设备运行参数。将二级优化模型应用到实际工程中,结果表明相对夏季实测工况,优化策略综合能耗降低了19.9%,运行费用降低了28.0%;冬季工况,优化策略综合能耗降低了31.6%,运行费用降低了33.8%。很好的解决了采用蓄能技术的类似复合热泵系统的运行优化问题。