陕西关中地区地热能丰富,利用中深层地热结合水源热泵形成的能量梯级利用系统,是中深层地热高效利用的重要方式。本文以杨凌农业示范园能源站中深层地热水+水源热泵的热量梯级利用系统为例,介绍了系统工作原理并建立了系统仿真模型,以中深层地热取热效率分析了该热量梯级利用系统性能并与直接利用板式换热器的取热系统进行了对比,并对系统经济性进行了评估。研究结果表明,与直接利用板式换热器的取热系统相比,该热量梯级利用系统取热功率提高了2.5~3倍,取热效率提高了40%~50%;在满足供热量的条件下,较低的供回水温度更有利于系统的高效经济运行;此外,增大热泵容量还可以进一步提高取热效率,但随着热泵容量的增加其性能系数(Coefficient of performance, COP)降低明显,单位热成本(Levelized cost of heat, LCOH)降低速率减缓,本文中热泵容量大于120 kW时,继续增大热泵容量对系统经济性的改善效果不再显著。