我国东北严寒地区面临取暖负荷过大,燃煤负担过重的问题,推进以可再生能源为主的热泵等电取暖政策是解决这一问题的重要手段。地源热泵系统是其中一项应用前景最广的技术,但其受严寒地区建筑冷热负荷差距过大导致的土壤冷堆积等问题的限制在严寒地区应用存在争议。近零能耗建筑由于其高性能的围护结构等技术降低了严寒地区建筑的冷热负荷差距,但仍然难以实现建筑的冷热负荷平衡。应用多种可再生能源技术与地源热泵技术形成复合能源系统为建筑供冷供热,同时结合谷电储能的技术可提高能源系统的经济性可进一步解决这一问题。本文以沈阳某一近零能耗建筑为研究对象,设计了地源热泵谷电储能系统,太阳能复合地源热泵谷电储能系统,通过在TRNSYS软件中建立仿真模型,研究当储能水箱布置于热泵机组源侧、负荷侧和改变储能率时系统的经济性和土壤热平衡情况;并对太阳能复合地源热泵谷电储能系统以土壤热平衡和费用年值为目标来对系统的配置参数和控制参数进行优化,在土壤热平衡的基础上提升系统的经济性;以补热塔蓄热的土壤补热量为评价指标,采用正交实验设计方法,确定各因素对土壤补热量的影响程度并用SPSS进行曲线拟合确定最佳指标。以提升显著影响因素补热塔进水温度,设计了补热塔复合地源热泵串联蓄热系统。并以补热塔能效比为目标优化提升了系统的性能;结合层次分析法和综合指数法建立了复合地源热泵系统的综合评价模型。通过对几种可再生能源系统的研究得出:在地源热泵谷电储能系统中,当储能水箱位于热泵机组源侧,储能率为50%时,可以达到土壤的热平衡,但系统的费用年值比未加储能时的地源热泵系统增加;太阳能复合地源热泵谷电储能系统的最佳系统形式为储能水箱位于热泵机组负荷侧,储能率50%时,其费用年值相对于未储能的地源热泵系统降低13.72%;对提升补热塔蓄热的土壤补热量的影响因素进行了分析,其影响程度排序为湿球温度、补热塔进水温度和风量。结合对影响因素的分析,改进并设计了补热塔复合地源热泵串联蓄热系统,与补热塔复合地源热泵并联蓄热系统相比具有更优的土壤不平衡率和费用年值。对其优化后补热塔能效比提高25.70%,费用年值降低了2.97%;在此基础上,建立了复合地源热泵系统的综合评价模型,得出太阳能复合地源热泵50%负荷侧储能系统的系统综合性能最优。研究结果为严寒地区近零能耗建筑复合能源系统的设计应用和优化起到积极的作用。