面向用户端的合理用能需求开展能源供给侧结构性改革是实现“碳达峰”和“碳中和”目标的重要举措。通过文献及实地调研发现,量大面广的居住建筑存在严重的能源浪费问题,尤其是因能源应用系统结构不合理所导致的高品味电能利用效能低的问题,使其成为最具节能潜力的领域之一。本文针对开展居住建筑能源革命面临的关键科学与技术问题——居住建筑用户端的合理用能需求是什么与如何开展居住建筑能源供给侧结构性改革,结合理论分析和试验研究方法,探索居住建筑用户家庭能源中心机组的优化配置方法,具体研究工作内容与成果如下:首先,提出基于电耗及其对应气象数据的居住建筑用户能源应用系统结构辨识方法,结合某市部分居民用户的实际电耗数据对方法进行迭代改进,并基于辨识结果与?分析方法对既有能源应用系统结构的热力学完善度进行分析。结果表明:居住建筑用户存在着复杂的冷需求、热需求以及生活热水需求,用户端的实际使用需求仅为设计需求的27.5%～60.4%（HVAC设计需求与使用需求的差别,结合实际气象参数与设计气象参数差别估计）,且既有能源应用系统中的各类子设备的实际使用率较低。其次,提出面向居住建筑核心用热需求与?效率约束的家庭能源中心优化配置方法,并以典型的三居室户型为例,完成其建筑能源应用系统供给侧结构性改革所需核心设备——三热源热泵机组的设计与样机试制,以及其性能测试系统的设计、建设与调试。结果表明:优化配置后的家庭能源中心机组能够满足居住建筑用户的冷、热以及生活热水等核心用热需求,且具有结构简单、效率高、造价低等优点;建立的试验系统通过能量平衡检验,满足试验要求。第三,结合样机测试结果分析其在居住建筑全年不同用热模式下的动态性能。结果表明:单蒸发器制冷模式下,其平均制冷性能系数COPc为3.43;双蒸发器制冷模式下的平均制冷性能系数COPc为3.46;制热模式下平均COPh为4.87;双蒸发器制热模式下平均COPh为5.05;生活热水模式下平均COPh为4.58。制生活热水并同时制冷模式下综合COP为8.1。第四,提出面向用户用能需求的家庭能源中心模型预测控制方法。基于用电数据及其对应气象数据辨识居住建筑用户的用能行为特征,结合家庭能源中心系统在各种模式下的性能等因素,以最小的运行能耗满足用户的用能需求为约束,提出家庭能源中心系统的优化控制策略,并结合实例对比分析检验模型预测控制方法的成效。结果表明:应用提出的模型预测控制方法可使家庭能源中心系统的运行能耗较传统能源应用系统降低45.3%,可使家庭能源中心的运行电费降低58.1%。最后,结合实例技术经济分析检验了本文提出方法的有效性。结果表明,长春地区的三室居住建筑（建筑面积100㎡）,采用本文提出的方法进行家庭能源应用系统的结构性改革,全年可取得的显著的节能减排收益,其中年经济效益为3152元（投资回收期为5.17年）,年碳排放量减少33%以上,系统?效率提升至80%,且为城市未来采用低温废热供暖奠定了基础。本文研究成果对居住建筑单元家庭热泵系统的设计以及实现居民用户家庭能源综合利用有参考价值。这些研究成果为开发应用于建筑的热泵系统提供了新思路,对进行能源结构调整,减少能源浪费,促进建筑绿色化发展具有积极的推动意义。