在能源紧张和环境恶化的严峻形势下，在北方城镇集中供热系统中发掘能源潜力、充分利用余热废热，减少化石能源消耗，对实现“节能减排”目标意义非凡。而考虑不同能源的品位，是合理利用多种热源的基本条件。降低供热系统的品位损失，是增加余热利用、提高系统能效的关键。本文基于描述物体传热能力的火积理论，分析供热系统中热源、输配等各个环节在全工况下的损失情况，探讨减少各环节损失的优化方法和技术手段。首先，通过将供热系统视为恒热流的多级传热系统，建立了可应用火积分析的供热系统模型，并结合T-Q图这一图形工具，归纳了供热系统中产生火积耗散的基本类型，进而对常见供热系统热源环节、输配环节各级损失情况进行了详细分析，为降低损失的优化方法提供了基础。针对降低热源环节的损失，从常见不同类型供热系统的损失特性入手，指出热源载热流体和热网水热容之间的不匹配是造成热源损失的主要因素，进而给出了多热源集成改善热源环节匹配的解决手段。基于这一思路，分析了三种供热系统降低热源损失的优化方法：对于热电联产，采用吸收式余热回收技术；对于燃气锅炉，提出了烟气余热深度回收技术；对于工业余热利用，提出了类比化工领域夹点分析的切点分析法，实现取热流程的优化设计和工业余热的热源匹配。针对降低输配环节的损失，重点分析了一次网参数对降低热源品位的间接作用，指出降低一次网回水温度更有利于低品位余热利用和降低热源品位，并能有效提高输配能力。针对这一目标，本文优化分析了降低输配环节损失的多种技术手段：在热力站增强换热、减小换热温差和采用吸收式换热机组；在末端采用地板辐射采暖末端以及多末端串联方式。针对在全工况下降低系统的损失，分析指出传统热电联产在品位上的调节性能较差，而吸收式电厂余热利用技术通过抽汽和凝汽的综合利用，实现了品位的调节能力；工业余热本身不应参与调节，应与高品位热源集成实现调节。此外，一次网质调节模式更有利于全工况下的损失降低。最后，将理论研究应用于赤峰市城市供热规划项目。通过对赤峰市现有热源和所有可利用热源的分析，制定了充分利用低品位余热，提高系统能效的设计思路，并详细设计、对比分析了赤峰市逐年规划实施方案。