以可再生能源综合利用为前提，以分布式能源系统为主要研究对象，分别对地源热泵系统、太阳能光伏发电系统、太阳能光热系统三大系统进行分析研究。从建立各系统数学模型出发，详细的阐述了各个系统的组成、工作原理、工作效率等多方面问题，为系统定量计算以及能效分析提供理论基础。在理论分析的基础上，根据所建立的数学模型创建系统虚拟原型，并综合运用TRNSYS、MATLAB软件平台对虚拟原型系统进行定量模拟计算，建立单体建筑虚拟模型并对其进行负荷计算。另一方面，通过实地调研获取实际工程中各系统的工作情况，理论分析与实际工程相结合获得科学合理的实验参数。从光伏电池的物理特性分析出发，系统阐述了光伏电池的发电机理，建立光伏电池系统模型。通过对光伏电池输出特性曲线的分析与总结并以MPPT技术为基础建立虚拟光伏发电系统模型；从地源热泵系统数学模型出发，对地埋管换热器各项指标进行分析求解，以虚拟单体建筑为假设基础，通过定量计算得到热泵系统在不同工况下的制冷/热量，同时对总体能效进行评价；通过对三种太阳能集热器的对比分析，选定平板集热器为主要研究对象，通过软件模拟光热系统的效率以及制热量从而进行虚拟计算。对三大子系统进行了概念上的集成并提出设想，将太阳能光伏发电系统、太阳能光热系统、地源热泵系统进行合理耦合集成，预期实现在分布式能源框架下对可再生能源的高效利用。提出分布式可再生能源的整体解决方案，包括能源的构成和配比问题。勾勒出系统集成后分布式可再生能源系统的蓝图。