通过多种形式冷热源复合应用满足大型公建或建筑群供热供冷需求,提升负荷和资源波动条件下的空调系统能效,是建筑能源系统实现更高节能减排目标的重要技术手段。由于复合冷热源空调系统涉及的子系统多、构成复杂;各子系统之间耦联度高、关键参数多,耦合系统在仿真、评价、设计和运行等方面均存在技术瓶颈。针对耦合系统现有研究场景不明晰,系统仿真模型欠缺、缺乏工程数据验证;系统评价涉及的影响因子多、主流方法主观性强;复杂形态的复合冷热源系统优化配置方法和控制体系缺失等问题,本论文在复合系统仿真模型、评价体系、优化配置和运行控制等开展了多方面研究,以期在新的评价体系引领下,全面优化提升复合系统的耦合性能,主要研究内容和成果汇总如下:（1）本研究采用文献调研结合问卷调查的方式,对复合冷热源空调系统的应用形式开展研究,利用专家打分等方法归纳总结具有推广价值的系统形式,提出5种典型场景作为本论文的主要研究对象。（2）本研究开发了热泵机组、系统水力计算等关键部件数学模型,构建了5种典型系统动态模拟计算平台,实现典型复合冷热源空调系统快速、准确模拟仿真。计算平台仿真结果与工程测试和监测数据相比较,误差小于10%,建立的动态计算平台可推广到同类系统的仿真模拟中,为典型复合冷热源空调系统理论计算搭建了基础平台。（3）本研究提出了定性结合定量的评价方法,解决了复合冷热源空调系统缺少统一评价方法的问题。首先基于系统成本、经济运行、环境影响等多维度,提出了包含30种影响因素的综合评价指标;其次引入蒙特卡罗模拟方法分析计算典型系统中不同影响因素的敏感性,排除主观因素的干扰,并采用层次分析法构建了综合评价指标体系。在样本数量足够多、调研主体足够全面的前提下,敏感性分析与层次分析结果一致性较好,最大偏差值仅为13.8%。敏感性分析与层次分析相结合,使定性和定量分析相互对比校正,提高了综合评价体系的科学性和严谨性。（4）本研究基于混合优化算法和综合评价体系提出了目标导向的优化配置方法,解决了复合冷热源空调各子系统容量配置问题。基于复合能源系统规模大、设备种类多,优化问题涉及参数多、约束高度非线性,传统算法下计算量大、收敛困难等问题,本研究提出了收敛快、准确度高的粒子群-虎克捷夫混合算法,对比传统单一优化算法,该混合算法计算速度提升30%以上。继而提出了以前述综合评价指标为目标的系统优化配置方法,并分析对比了不同目标下优化结果差异性,结果表明,综合评价指标导向下优化结果具有更强的全面性,与以LCC为优化目标相比为例,优化后系统初投资仅增加4.22%,但可再生能源利用率提升11.86%,碳减排提升8.57%,可更好地兼顾经济性与环保效益。（5）本研究提出适用于复合冷热源空调系统的分层控制系统架构,实现了系统的多层级深度优化以及不同层级之间的高效耦合联动控制,为该类系统运行优化研究和应用提供方法基础。本研究提出了上级-负荷预测、中级-设备启停优先级及下级-设备控制的分层控制架构,并以综合评价指标为导向对典型系统不同运行控制策略进行模拟仿真,研究归纳优化调度方案、控制优化措施以及关键控制参数的目标值,得到适用于典型系统的运行控制策略。对比仅有中级或下级控制策略,本研究提出的分层控制策略分别节能13.75%和5.98%。本研究聚焦复合冷热源空调系统规划、设计、运行等过程关键技术,通过理论分析和实际工程验证提出了从仿真、评价、设计到运行等全方位的技术方法体系,为复合冷热源空调系统的评价和优化提供了技术支撑,有助于提高其运行能效的同时进一步提升其环境效益,具有显著的理论及实用价值。