建筑能源消耗约占全社会总能源消耗的1/3,我国每年的竣工建筑总面积约为10亿平方米,其中公共建筑约占30%。公共建筑能耗居高不下,带来了一系列的环境和能源问题。在这一背景下,作为重要供能系统的冷热电三联产系统和地源热泵系统受到了广泛关注。冷热电三联产系统以天然气为驱动力,驱动原动机产生电量供给建筑,与此同时,还可以利用原动机产生的余热给建筑制冷或制热,充分体现了能源梯级利用的理念,系统能源利用率高。地源热泵通过输入一部分电能,从而实现由低品位热能向高品位热能的转移,它的热源/热汇为陆地浅层能源,冷/热源的相对稳定性能使地源热泵稳定性较好,性能系数较高。通过给地源热泵供电的方式将冷热电三联产系统与地源热泵系统耦合起来,给建筑提供冷热电负荷,能显着提高系统的性能。而系统能否运行成功取决于系统的容量和运行策略,因此有必要对供能系统进行优化。本文以冷热电三联产系统(CCHP)及冷热电三联产系统与地源热泵的耦合系统(CCHP-GSHP)为研究对象,以系统的优化为核心,以节能、环保和经济等综合效益为目标,对冷热电三联产系统及冷热电三联产系统与地源热泵的耦合系统进行了优化研究。首先,对系统优化的过程进行了比较全面的分析,建筑需求、系统构成、设备容量、运行策略、优化目标及优化方法等为系统优化过程中需考虑的因素,构建了系统的一般优化过程。其次,建筑的逐时冷热电负荷为供能系统进行容量和运行优化的前提和基础,本文第三章用动态负荷模拟软件Design Builder对中国五个气候区的五种不同类型的公共建筑进行逐时冷热电负荷的模拟,并对冷热电负荷的特性进行了分析。再次,基于能源、环境、经济目标,结合层次分析法,在以电定热运行策略下,以原动机额定容量及蓄热设备额定容量为优化变量,考虑气候条件及建筑类型,对冷热电三联产系统提出了优化及评估方法,将其应用于中国五个气候区(温和地区、夏热冬暖地区、夏热冬冷地区、寒冷地区、严寒地区)的五个代表城市(昆明、广州、长沙、北京、哈尔滨)的三类公共建筑(宾馆、办公楼、学校教学楼)的冷热电三联产系统。然后,对由燃气轮机(包含热回收装置)、吸收式制冷机组、热交换器、锅炉、蓄热装置及地源热泵组成的CCHP-GSHP耦合系统提出了多目标优化模型。在该多目标优化模型中,结合以电定热运行策略,原动机的额定电容量、地源热泵提供的冷量占总冷量的比例、地源热泵提供的热量占总热量的比例及决定机组是否开启的关键参数为优化变量,同时把耦合系统的环境、能源及经济性能当做优化目标,遗传算法用于求解该优化问题。在求解该优化模型后,CCHP-GSHP耦合系统的设备容量和系统的逐时运行策略即可求得,同时对优化结果的可靠性、逐月热电比与逐月性能值的关系进行了分析,最后对天燃气价及电价的敏感性进行了研究,以位于长沙的某一栋宾馆建筑为例进行了案例分析。最后,对由燃气内燃机(包含热回收装置)、吸收式制冷机组、热交换器、锅炉及地源热泵组成的CCHP-GSHP耦合系统建立了优化模型。在该优化模型中,一次能源节约率、二氧化碳排放减少率及年总成本节约率为优化目标,结合以热定电运行策略,燃气内燃机的额定热容量、地源热泵供冷/热量占总冷/热量的比例和决定机组是否开启的关键性参数为优化变量,多种群遗传算法用于求解该优化模型,为了验证该优化模型及优化算法的有效性,将其应用于长沙的某一栋宾馆建筑。在求解该优化模型后,CCHP-GSHP耦合系统的设备容量和系统的逐时运行策略即可求得,最后对耦合系统的全年运行模式及冬季、夏季、过渡季的典型日的运行模式进行了分析。