伴随全球经济高速发展,化石能源的消耗量与日俱增。合理调整能源结构,充分利用可再生能源,降低暖通空调系统能耗,已是当今社会可持续发展的必然选择。区域能源系统整合了能源供应端与输配端,将多种能源系统相互耦合,相较于单一能源系统优势明显。地热能作为一种清洁、低碳、热稳定性能较好的可再生能源,是区域能源系统的重要组成形式。随着地质勘探和利用技术提高,有必要对区域能源系统中地热能,特别是中深层地热能,与其它类型能源之间耦合优化设计、相互作用机理与协同运行机制进行研究。本文选取石家庄市某区域为研究对象,对区域建筑全年动态负荷需求进行了预测,建立了多能源耦合供热供冷系统模型。模型可以实现以全寿命周期成本最低或年碳排放量最小为目标的各冷热源子系统容量配比优化。比较了不同寻优算法的性能,并给出适合该优化问题的算法与相关参数设置。研究了中深层水热型供暖系统与蓄能系统等耦合时出水温度、尾水温度与出水量的影响,对地热能与其它能源耦合的技术方案进行了优化设计与分析,并对比分析了数种多能耦合技术方案经济性与环保性的差异。研究发现,利用建筑负荷达峰时间不同,区域能源系统装机容量相比独立供能可显著降低;地热井出水温度升高,蓄能系统经济性凸显;尾水温度变化对系统经济性的影响高于出水温度,应通过地热水梯级利用降低尾水温度,增大出水量,达到高效利用目的;在随电价浮动的控制策略下,地热能与冷热电三联供系统、蓄能系统等共同耦合相较于与单一形式耦合经济性更好,折合每年的全寿命周期成本在各方案中最低。研究结果可为区域能源系统多能耦合优化设计与中深层水热型供暖系统的应用提供参考依据。