2014年6月13日，習近平總書記提出四個革命、一個合作能源安全新戰(zhàn)略，指明了新時代我國能源轉型發(fā)展的新方向，要全面推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系。農村能源是我國能源體系的重要組成部分。黨的十九大提出，農業(yè)農村農民問題是關系國計民生的根本性問題，必須始終把解決好三農問題作為全黨工作的重中之重，實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。2020年9月，習近平總書記在聯(lián)合國大會上提出，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和（以下簡稱30·60），對農村能源發(fā)展提出了新的約束。農村具有豐富的水能、風能、太陽能和生物質能等自然資源，同時具有廣大的土地空間資源，具備可再生能源開發(fā)的天然優(yōu)勢，近年來，農村沼氣、太陽能、小微水電發(fā)展勢頭強勁。面對鄉(xiāng)村振興、新型城鎮(zhèn)化建設、30·60等國家戰(zhàn)略，農村能源轉型變革迎來重大發(fā)展機遇。長期以來，農村能源處于我國能源政策邊緣地帶，發(fā)展不平衡、不充分的問題突出，農村能源呈現(xiàn)三低兩弱特點，即資源利用率低、用能效率低、能量密度低、基礎設施薄弱和經濟承受力弱。鄉(xiāng)村振興背景下推動農村能源高質量發(fā)展，必須加快構建農村現(xiàn)代能源系統(tǒng)，將農村地區(qū)豐富的能源資源優(yōu)勢轉化為發(fā)展優(yōu)勢。本書將人民美好生活日益激增的能源需求與農村能源發(fā)展錯位為切入點，以構建清潔化、電氣化、數字化的農村現(xiàn)代能源系統(tǒng)為目標，圍繞配置理論構建運行技術突破支撐平臺研發(fā)研究主線，開展技術攻關，并結合蘭考農村能源革命試點建設進行實踐，推動農村資源能源化進程，提升農村能源系統(tǒng)利用效率，加速農村能源數字轉型，支撐清潔低碳、安全高效現(xiàn)代農村能源體系構建，為鄉(xiāng)村振興農業(yè)強、農村美、農民富目標實現(xiàn)提供動力保障的成果。本書分別從新時代農村能源變革與農村現(xiàn)代能源系統(tǒng)構建方面、農村能源系統(tǒng)規(guī)劃關鍵技術研究、農村能源系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化關鍵技術研究、農村智慧能源支撐平臺建設四個方面進行介紹。在新時代農村能源變革與農村現(xiàn)代能源系統(tǒng)構建研究方面，主要內容是農村能源發(fā)展概論和農村能源發(fā)展現(xiàn)狀、轉型發(fā)展思路及典型范式，具體包括農村能源定義及主要形式、農村能源供需體系發(fā)展現(xiàn)狀及現(xiàn)存問題，農村能源發(fā)展政策、農村能源轉型思路，農村能源轉型發(fā)展路徑、農村能源轉型典型范式。通過上述研究形成了農村能源發(fā)展的政策基礎、路徑趨勢以及典型范式，為開展農村現(xiàn)代能源系統(tǒng)規(guī)劃與運行提供研究基礎。在農村能源系統(tǒng)規(guī)劃關鍵技術研究方面，主要內容是農村能源供需特征刻畫、農村能源差異化規(guī)劃配置理論研究。農村能源供需特征刻畫主要內容是建立農村能源供給預測模型和需求預測模型刻畫農村能源供需特征。在能源供給側，提出基于不確定性的分布式電源場景分析方法；在能源消費側，基于非侵入負荷辨識模型進行用戶用能行為分析，提出考慮不同能源消費需求的農村主/被動用能負荷需求預測方法。在農村能源差異化規(guī)劃配置理論研究方面，主要內容是考慮我國農村發(fā)展的差異化特征，構建農村能源差異化發(fā)展場景，確立農村能源供需配置方法，建立以電為中心的農村能源網絡規(guī)劃模型，構建農村現(xiàn)代能源系統(tǒng)。具體包括根據我國不同地區(qū)農村發(fā)展的差異性，分別建立基于地理位置、發(fā)展階段、產業(yè)結構差異的農村能源發(fā)展場景，形成多維度農村能源差異化發(fā)展場景特點與能源結構配置映射關系。根據農村能源資源分布特點及用能需求，確定農村能源多能互補利用的實現(xiàn)形式，建立農村多能互補典型方案。構建適合農村能源供需特點的綜合能源系統(tǒng)，建立基于差異化場景的農村能源供需配置多目標規(guī)劃模型，根據差異化場景的特征，提出基于混合模擬退火粒子群（PSO-SA）的多目標規(guī)劃求解算法。建立以電為中心的農村分布式能源系統(tǒng)，研究農村分布式能源發(fā)電建模技術，分析多種能源耦合關系，提出多種能源耦合下的農村能源系統(tǒng)多目標優(yōu)化規(guī)劃模型，確定不同模式下的設備配置規(guī)劃以及經濟性水平。在農村能源系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化關鍵技術研究方面，主要內容是圍繞電源控制、電能協(xié)調、多能協(xié)同三個層面，農村大規(guī)模分布式能源群控群調技術、基于5G 虛擬電廠的農村能源協(xié)調優(yōu)化技術、含多種能源微能網能量優(yōu)化技術，建立多分布式能源協(xié)同運行策略體系。具體包括根據農村分布式能源隨機性、波動性的物理特征以及點多、面廣的空間特征，提出分布式電源分層控制架構。研究基于多智能主體系統(tǒng)的虛擬電源與配電網的信息交互技術，構建多智能主體系統(tǒng)信息交互體系，提出虛擬電源的自律控制通信模型，設計虛擬電源的動態(tài)SCADA數據采集系統(tǒng)，并提出虛擬電源互補優(yōu)化控制、發(fā)電平滑出力控制、協(xié)調發(fā)電計劃自律控制、協(xié)同緊急發(fā)電等優(yōu)化控制策略。提出多元復合儲能優(yōu)化、柔性負荷自制控制策略，建立基于5G 虛擬電廠的低碳雙層調度優(yōu)化模型，提出基于混沌細胞膜粒子群算法的雙層模型求解算法。在農村能源互聯(lián)化智慧支撐平臺研究方面，主要內容是設計農村分布式能源數據采集體系、多品類能源數據歸集機制、農村能源互聯(lián)網平臺建設，構建農村能源互聯(lián)化智慧支撐平臺。提出基于CFN的云邊系統(tǒng)分布式云架構、設計通信資源平滑分配機制，建立智慧物聯(lián)體系關鍵技術。針對能源系統(tǒng)數據采集終端現(xiàn)狀問題，提出NEG-802新能源數據采集終端，明確多分布式能源系統(tǒng)數據采集終端工作機制。設計包含社會經濟統(tǒng)計數據、能源資源統(tǒng)計數據、全品類能源全鏈條數據、接入用戶能源消費數據等農村能源數據歸集體系，明確數據歸集原則、歸集機制、體系標準，形成農村能源數據歸集體系。結合農村能源的綜合利用、價值共創(chuàng)、信息集成需求，設計農村能源互聯(lián)網平臺總體架構，提出農村互聯(lián)網平臺主要功能。形成包含技術架構、應用架構、數據架構、技術路線等農村能源互聯(lián)網平臺建設方案。國網河南省電力公司經濟技術研究院張藝涵、李慧璇、鄭永樂、謝安邦、祖文靜、張泓楷及華北電力大學汪鵬、楊莘博、尹哲參與了本書的編寫工作。本書在編寫過程中得到國網河南省電力公司經濟技術研究院和華北電力大學經濟與管理學院的支持與配合，在此表示衷心的感謝和誠摯的敬意。本書承蒙國家電網有限公司科技項目能源互聯(lián)網環(huán)境下農村能源產業(yè)關鍵技術及商業(yè)模式研究（1400-202024222A-0-000）、國網河南省電力公司課題河南農村多能互補模式及在蘭考能源互聯(lián)網中的應用研究（5217L018000P）、國家電網有限公司管理咨詢項目打造全國農村能源互聯(lián)網綜合示范樣板路線圖研究（8117L021001Y）、國家自然科學基金青年項目微能源網群多能分層互補及協(xié)同遞進優(yōu)化模型研究（71904049）的資助，特此致謝。 編　者2021年8月30日