2014年6月13日，習(xí)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(zhuǎn)型發(fā)展的新方向，要全面推進能源生產(chǎn)和消費革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。農(nóng)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(nóng)業(yè)農(nóng)村農(nóng)民問題是關(guān)系國計民生的根本性問題，必須始終把解決好三農(nóng)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(xí)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(nóng)村能源發(fā)展提出了新的約束。農(nóng)村具有豐富的水能、風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)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(nóng)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(shè)、30·60等國家戰(zhàn)略，農(nóng)村能源轉(zhuǎn)型變革迎來重大發(fā)展機遇。長期以來，農(nóng)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(nóng)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(chǔ)設(shè)施薄弱和經(jīng)濟承受力弱。鄉(xiāng)村振興背景下推動農(nóng)村能源高質(zhì)量發(fā)展，必須加快構(gòu)建農(nóng)村現(xiàn)代能源系統(tǒng)，將農(nóng)村地區(qū)豐富的能源資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)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(nóng)村能源發(fā)展錯位為切入點，以構(gòu)建清潔化、電氣化、數(shù)字化的農(nóng)村現(xiàn)代能源系統(tǒng)為目標，圍繞配置理論構(gòu)建運行技術(shù)突破支撐平臺研發(fā)研究主線，開展技術(shù)攻關(guān)，并結(jié)合蘭考農(nóng)村能源革命試點建設(shè)進行實踐，推動農(nóng)村資源能源化進程，提升農(nóng)村能源系統(tǒng)利用效率，加速農(nóng)村能源數(shù)字轉(zhuǎn)型，支撐清潔低碳、安全高效現(xiàn)代農(nóng)村能源體系構(gòu)建，為鄉(xiāng)村振興農(nóng)業(yè)強、農(nóng)村美、農(nóng)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(nóng)村能源變革與農(nóng)村現(xiàn)代能源系統(tǒng)構(gòu)建方面、農(nóng)村能源系統(tǒng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究、農(nóng)村能源系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究、農(nóng)村智慧能源支撐平臺建設(shè)四個方面進行介紹。在新時代農(nóng)村能源變革與農(nóng)村現(xiàn)代能源系統(tǒng)構(gòu)建研究方面，主要內(nèi)容是農(nóng)村能源發(fā)展概論和農(nóng)村能源發(fā)展現(xiàn)狀、轉(zhuǎn)型發(fā)展思路及典型范式，具體包括農(nóng)村能源定義及主要形式、農(nóng)村能源供需體系發(fā)展現(xiàn)狀及現(xiàn)存問題，農(nóng)村能源發(fā)展政策、農(nóng)村能源轉(zhuǎn)型思路，農(nóng)村能源轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑、農(nóng)村能源轉(zhuǎn)型典型范式。通過上述研究形成了農(nóng)村能源發(fā)展的政策基礎(chǔ)、路徑趨勢以及典型范式，為開展農(nóng)村現(xiàn)代能源系統(tǒng)規(guī)劃與運行提供研究基礎(chǔ)。在農(nóng)村能源系統(tǒng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究方面，主要內(nèi)容是農(nóng)村能源供需特征刻畫、農(nóng)村能源差異化規(guī)劃配置理論研究。農(nóng)村能源供需特征刻畫主要內(nèi)容是建立農(nóng)村能源供給預(yù)測模型和需求預(yù)測模型刻畫農(nóng)村能源供需特征。在能源供給側(cè)，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(cè)，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(nóng)村主/被動用能負荷需求預(yù)測方法。在農(nóng)村能源差異化規(guī)劃配置理論研究方面，主要內(nèi)容是考慮我國農(nóng)村發(fā)展的差異化特征，構(gòu)建農(nóng)村能源差異化發(fā)展場景，確立農(nóng)村能源供需配置方法，建立以電為中心的農(nóng)村能源網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型，構(gòu)建農(nóng)村現(xiàn)代能源系統(tǒng)。具體包括根據(jù)我國不同地區(qū)農(nóng)村發(fā)展的差異性，分別建立基于地理位置、發(fā)展階段、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差異的農(nóng)村能源發(fā)展場景，形成多維度農(nóng)村能源差異化發(fā)展場景特點與能源結(jié)構(gòu)配置映射關(guān)系。根據(jù)農(nóng)村能源資源分布特點及用能需求，確定農(nóng)村能源多能互補利用的實現(xiàn)形式，建立農(nóng)村多能互補典型方案。構(gòu)建適合農(nóng)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(nóng)村能源供需配置多目標規(guī)劃模型，根據(jù)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(nóng)村分布式能源系統(tǒng)，研究農(nóng)村分布式能源發(fā)電建模技術(shù)，分析多種能源耦合關(guān)系，提出多種能源耦合下的農(nóng)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(shè)備配置規(guī)劃以及經(jīng)濟性水平。在農(nóng)村能源系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究方面，主要內(nèi)容是圍繞電源控制、電能協(xié)調(diào)、多能協(xié)同三個層面，農(nóng)村大規(guī)模分布式能源群控群調(diào)技術(shù)、基于5G 虛擬電廠的農(nóng)村能源協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)、含多種能源微能網(wǎng)能量優(yōu)化技術(shù)，建立多分布式能源協(xié)同運行策略體系。具體包括根據(jù)農(nóng)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(gòu)。研究基于多智能主體系統(tǒng)的虛擬電源與配電網(wǎng)的信息交互技術(shù)，構(gòu)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(shè)計虛擬電源的動態(tài)SCADA數(shù)據(jù)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(diào)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(fù)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(diào)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(nóng)村能源互聯(lián)化智慧支撐平臺研究方面，主要內(nèi)容是設(shè)計農(nóng)村分布式能源數(shù)據(jù)采集體系、多品類能源數(shù)據(jù)歸集機制、農(nóng)村能源互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)，構(gòu)建農(nóng)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(gòu)、設(shè)計通信資源平滑分配機制，建立智慧物聯(lián)體系關(guān)鍵技術(shù)。針對能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端現(xiàn)狀問題，提出NEG-802新能源數(shù)據(jù)采集終端，明確多分布式能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端工作機制。設(shè)計包含社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)、能源資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)、全品類能源全鏈條數(shù)據(jù)、接入用戶能源消費數(shù)據(jù)等農(nóng)村能源數(shù)據(jù)歸集體系，明確數(shù)據(jù)歸集原則、歸集機制、體系標準，形成農(nóng)村能源數(shù)據(jù)歸集體系。結(jié)合農(nóng)村能源的綜合利用、價值共創(chuàng)、信息集成需求，設(shè)計農(nóng)村能源互聯(lián)網(wǎng)平臺總體架構(gòu)，提出農(nóng)村互聯(lián)網(wǎng)平臺主要功能。形成包含技術(shù)架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)、技術(shù)路線等農(nóng)村能源互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)方案。國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟技術(shù)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(xué)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(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院和華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)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(wǎng)有限公司科技項目能源互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下農(nóng)村能源產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)及商業(yè)模式研究（1400-202024222A-0-000）、國網(wǎng)河南省電力公司課題河南農(nóng)村多能互補模式及在蘭考能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究（5217L018000P）、國家電網(wǎng)有限公司管理咨詢項目打造全國農(nóng)村能源互聯(lián)網(wǎng)綜合示范樣板路線圖研究（8117L021001Y）、國家自然科學(xué)基金青年項目微能源網(wǎng)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