将孤立的冷、热、电系统,以及可再生能源在某一区域内进行综合管理,集成区域综合能源系统,是实现冷、热、电、可再生能源等不同品味能源的集成互补和梯级利用,提高系统能源综合利用率,优化改进能源结构的重要手段。其中,天然气冷热电三联供系统作为新一代的区域建筑供能系统,具有节能高效、安全环保等优势,并且它可以通过与可再生能源进行协调互补的方式进一步提高系统运行性能,受到了各界的关注。空气源热泵作为一种较为成熟、绿色节能的技术,是一种合理利用可再生能源的有效手段,也受到了广泛的关注。因此,对天然气冷热电三联供系统与空气源热泵联合供能系统的研究意义重大。本文提出了天然气冷热电三联供系统与空气源热泵互补集成的区域综合能源系统,围绕该区域综合能源系统进行建模仿真,以此为基础进行深入研究。本文构建了天然气冷热电三联供系统与空气源热泵互补集成的区域综合能源系统,对系统结构及运行模式进行研究分析,为了使系统能够更好地匹配动态负荷的变化,在常见的“以热定电”、“以电定冷/热”运行模式的基础上提出了“改进混合”运行模式。在该运行模式下,系统保证了能源不浪费的前提下,从电网购电量最少。在TRNSYS软件平台上搭建了该区域综合能源系统的仿真模型。以青岛市某综合社区为例,根据建筑动态冷、热、电负荷需求与系统动态特性相匹配的原则,对系统主要设备容量进行初步设计,并以此为基础对系统三种运行模式下的性能进行模拟。分别对三种运行模式下系统在供暖季、制冷季及全年的运行结果进行分析研究,对比了三种运行模式下的冷、热、电供应情况和天然气耗量。结果表明,“改进混合”模式的天然气耗量比“以热定电”模式节省了16%,比“以电定冷/热”模式节省了19%。系统在“改进混合”运行模式下,系统动态产能与建筑动态冷、热、电负荷需求相匹配,具有较好的可靠性和节能优势。考虑系统对能源、经济和环境的影响,将一次能源节约率、费用年值节约率和环境污染物影子成本节约率进行加权求和得到多目标优化函数,对系统主要设备配置进行优化。并将系统在不同容量配置下的节能性和环保性与传统分供系统进行对比分析,结果表明,节能和环保优势显著,一次能源节约率最大为6%,污染物影子成本节约率最高可达68%。并对天然气价格和电价变化时系统运行性能的敏感性进行分析。结果表明,在一定的价格波动范围内,区域综合能源系统综合性能均高于传统分供系统,且电价越高,天然气价格越低,系统的综合性能越好。从而可以得出结论,本文所提出的区域综合能源系统有着优越的节能和环境效益,实现了高效节能、清洁环保的供能方式。