生态工业园是基于循环经济原理而设计成的一种新型工业组织形态，它能有效提高资源的循环利用率，降低园区对周围环境的负面影响，是实现可持续发展的有效途径之一。目前生态工业园在国内外的发展已经呈现欣欣向荣的发展态势，具有广阔的发展前景。但是，生态工业园应该在资源再循环和清洁生产的基础上同时也能够实现能量的梯级利用，从而有效提高园区内能源的综合利用效率。在能的综合梯级利用原理指导下，本文开展适合于生态工业园建设的能源系统的研究，旨在探索生态工业园在我国的发展模式，提供可供参考的设计方案，并初步探讨园区内能源系统的热力性能的改善。为了改进东莞信泰工业园区内能源利用不合理的现状，基于能的综合梯级利用原理和生态工业的理念，本论文提出了一个新的化石能源和可再生能源互补的冷热电联产集成系统。新系统的主要设备由沼气池、柴油机、余热锅炉、吸收式制冷机和液体除湿机等构成，园区产生的生活垃圾通过厌氧消化产生沼气作为燃料替代部分传统的化石能源进入内燃机燃烧发电，利用产生的中温烟气废热驱动吸收式制冷并且满足生活用热水需求，利用产生的低温缸套水废热驱动除湿。新系统是一个多能源输入、多产品输出的多功能能源系统，不仅提高了园区内能源的利用率，而且减少了园区对周围环境的污染。分析研究了新系统的总体性能。研究通过与原系统、分产系统的性能对比，以能源利用率、相对节能率作为系统性能的评价指标，揭示出采用的各项节能措施对新系统的相对节能率的贡献份额，研究表明新系统比原系统、分产系统都具有较好的热力性能。本研究不仅从热力学第一定律层面分析了新系统的性能提高，而且也从热力学第二定律层面更加深入的揭示了系统性能提高的本质原因。研究以畑平衡分析为手段，考察了系统内每个单元的能量利用情况，指出了系统节能的本质原因，并借助于畑流图和图像畑分析，指出了各单元性能改善的内部原因。研究成果显示，能的梯级利用原理在液体除湿中的应用，以及化石能源与可再生能源综合互补能够使生态工业园获得优良的节能效果。