適讀人群 ：本書可作為高等院校、能源研究機構、相關領域科研工作者參考用書。

本書結合農村能源消費特性，圍繞農村能源消費訴求，以綜合能源服務利潤Z大化為目標提出相應的決策支撐模型，在為開展泛在電力物聯網下農村能源互聯網平臺商業模式的研究提供決策支撐的同時，也提高了電力和能源企業經濟效益、提高了農民生產生活質量、促進了環境保護。主要創新點如下：
（1）提出了考慮多能互補的風光水火儲能源基地協同調度優化模型。
（2）構造了考慮多能互補的綜合能源繫統冷熱電氣協同調度優化模型。
（3）創建了考慮多能互補的分布式能源聚合微能源站調度優化模型。針對能源分布式開發方式，討論多類型分布式能源聚合利用問題。

全書共分10章，分別從我國農村能源未來發展形態、農村多能互補優化運營路徑、農村多能互補利用綜合效益評價與均衡、農村多能互補發展商業模式及關鍵技術應用四個方展開了研究，主要內容包括農村能源發展概論、農村能源發展現狀及轉型發展思路、國內外多能互補模式與實踐現狀綜述、農村多能互補典型模式的技術經濟分析、農村風小型水力發電協同調度優化模型農村虛擬電廠多能互補運營優化模型農村微能源站多能互補運營優化模型、農村縣域綜合能源繫統多能互補運營優化模型、農村多能互補利用綜合效益評價與均衡模型和農村多能互補發展商業模式及關鍵技術研究。本書可作為高等院校、能源研究機構、相關領域科研工作者參考用書。

譚忠富，教授，博士生導師，現任華北電力大學經濟與管理學院能源環境經濟研究所所長。先後獲得教育部新世紀優秀人纔稱號、北京市優秀人纔、上海電力學院光明學者、北京市優秀青年教師、北京市教育先鋒個人、美國Naperville市授予“榮譽市民”、北京昌平科委“一校帶一鎮科普進村”先進工作者等稱號。

前言

第1章 概論?1
1.1研究背景、意義及目的?1
1.1.1研究背景?1
1.1.2研究意義?3
1.1.3研究目的?4
1.2國內外研究現狀?6
1.2.1多能互補繫統實踐現狀?6
1.2.2多能互補作用機理?8
1.2.3多能互補協調調度?10
1.2.4多能互補效益協調均衡?13
1.3總體研究框架?14
第2章 農村能源發展現狀及轉型發展思路?16
2.1農村能源發展現狀及主要特征?16
2.1.1我國農村能源發展現狀?16
2.1.2我國農村能源發展特征?25
2.2我國農村能源發展存在的問題及應對措施?26
2.2.1我國農村能源發展存在的問題?26
2.2.2我國農村能源發展問題解決措施?31
2.3我國農村類型及能源轉型發展路徑?33
2.3.1能源視角下農村類型分析?33
2.3.2能源轉型發展實施路徑?34
2.4本章小結?40
第3章 國內外多能互補模式與實踐現狀?41
3.1多能互補基礎理論與政策?41
3.1.1多能互補基礎理論?41
3.1.2多能互補相關政策?42
3.2多能互補實踐現狀與經驗啟示?45
3.2.1國外多能互補實踐現狀?45
3.2.2國內多能互補實踐現狀?48
3.2.3現存問題與經驗啟示?50
3.3多能互補運行典型模式對比研究?52
3.3.1電源側多能互補運行模式?52
3.3.2用戶側多能互補運行模式?53
3.3.3綜合能源繫統協同運行模式?54
3.4農村多能互補實現形式及典型模式?54
3.4.1多能互補實現形式?54
3.4.2多能互補多級繫統分析?55
3.4.3農村多能互補典型方案?58
3.5本章小結?61
第4章 農村多能互補典型模式技術經濟分析?62
4.1農村多能互補技術可行性分析?62
4.1.1多能互補繫統構成?62
4.1.2農村多能互補繫統配置?70
4.1.3農村多能互補繫統特性分析?71
4.2農村多能互補經濟性評價?73
4.2.1全壽命周期成本效益分析?74
4.2.2農村多能互補經濟性評價參數確定?76
4.2.3農村多能互補經濟敏感性分析?77
4.3算例分析?78
4.3.1典型模式經濟性分析?79
4.3.2經濟性分析結果對比?90
4.3.3敏感性分析?91
4.4本章小結?92
第5章 農村風—光—生物質—小水電協同調度優化模型?93
5.1引言?93
5.2多能互補繫統構成?95
5.3多能互補繫統多目標運行優化模型?96
5.3.1繫統運行目標?96
5.3.2繫統約束條件?97
5.3.3多目標運行優化模型求解算法?99
5.4算例分析?101
5.4.1基礎數據?101
5.4.2算例結果?102
5.4.3優化結果?103
5.4.4敏感性分析?104
5.5本章小結?106
第6章 農村虛擬電廠多能互補運營優化模型?107
6.1引言?107
6.2虛擬電廠風險規避調度優化模型?109
6.2.1虛擬電廠構成?109
6.2.2常規調度優化模型?112
6.2.3調度優化風險規避模型?114
6.2.4數學模型求解算法?116
6.2.5算例分析?117
6.3考慮不確定性的虛擬電廠低碳調度優化模型?126
6.3.1電—碳流耦合分析?126
6.3.2虛擬電廠低碳調度優化模型?127
6.3.3模型求解算法?131
6.3.4算例分析?132
6.4本章小結?140
第7章 農村微能源站多能互補運營優化模型?141
7.1引言?141
7.2電熱耦合微能源站隨機調度優化模型?143
7.2.1微能源站結構?143
7.2.2微能源站出力模型?144
7.2.3微能源站常規調度優化模型?145
7.2.4微能源調度優化站風險規避模型?149
7.2.5算例分析?150
7.3電熱氣耦合微能源站調度優化模型?160
7.3.1電熱氣互聯繫統構成?160
7.3.2微能源站設備模型?161
7.3.3微能源站多目標調度模型?163
7.3.4算例分析?168
7.4本章小結?176
第8章農村縣域綜合能源多能互補運營優化模型?178
8.1引言?178
8.2電熱互聯綜合能源繫統調度優化模型?180
8.2.1電熱互聯綜合能源繫統構成?180
8.2.2電熱耦合調度優化模型?182
8.2.3算例分析?186
8.3電氣互聯綜合能源繫統調度優化模型?193
8.3.1電氣互聯綜合能源繫統構成?193
8.3.2多目標調度優化模型?195
8.3.3多目標模型求解算法?199
8.3.4算例分析?201
8.4電熱氣互聯綜合能源繫統調度優化模型?210
8.4.1電熱氣網絡規劃模型?210
8.4.2綜合能源繫統調度優化模型?215
8.4.3算例分析?217
8.5本章小結?220
第9章農村多能互補利用綜合效益評價與均衡模型?222
9.1引言?222
9.2農村多能互補利用綜合效益評價模型?224
9.2.1能源繫統效益評價指標體繫?224
9.2.2能源繫統綜合效益評價模型?230
9.3含多能互補的清潔能源繫統效益均衡模型?234
9.3.1繫統參與方效益關繫分析?234
9.3.2繫統綜合效益優化分析?236
9.3.3繫統多主體效益均衡模型?241
9.4算例分析?245
9.4.1基礎數據?245
9.4.2效益評價分析?245
9.4.3效益均衡分析?248
9.5本章小結?251
第10章縣域多能互補優化運營策略及服務模式應用——以河南省蘭考縣為例?252
10.1蘭考縣域多能互補繫統結構?252
10.1.1多能互補負荷特性?252
10.1.2多能互補繫統結構?254
10.2蘭考“源—網—荷—儲”一體化調度運營策略?255
10.2.1農村多能互補繫統出力特性?255
10.2.2農村多能互補需求響應機制?257
10.2.3農村多能互補調度優化模型?258
10.2.4多目標優化方法?261
10.2.5實例分析?262
10.3蘭考縣域多能互補綜合能源服務模式?272
10.3.1多能互補繫統服務模式?272
10.3.2繫統效益測算模型?273
10.3.3主體效益再分配模型?274
10.3.4算例分析?275
10.4本章小結?279
參考文獻?280

2014年6月13日，習近平總書記提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰略，指明了新時代我國能源轉型發展的新方向，要全面推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體繫。農村能源是我國能源體繫的重要組成部分。面對鄉村振興、新型城鎮化建設等國家戰略，農村能源轉型變革迎來重大發展機遇。當前，我國農村能源生產主要包括生物質能（生物質直燃、沼氣、生物質成型等），小型電源（太陽能光伏發電、風力發電、微型水力發電），太陽能熱利用（太陽能熱水器、熱泵、采暖、制冷空調、太陽房、太陽灶等）。近年來，以沼氣、太陽能、生物質能發電、生物質成型為代表的農村能源產業保持強勁的發展勢頭，綜合效益明顯。但農村能源繫統中電力、天然氣和可再生能源消費比例偏低，用能品質低，農村能源消費結構不合理，散煤燃燒、生物質原始利用問題突出，亟須能源轉型升級。因此，本書結合農村地域特征、資源稟賦、經濟承受能力，提出基於多能互補的能源供應體繫建設目標，通過分析未來農村能源發展的物理形態，確立農村多能互補的典型模式、優化運營路徑和商業模型，並依托國家首個農村能源革命示範區開展實例分析，以期為推進能源梯級利用、循環利用和能源資源綜合利用，滿足能源消費的多樣性，優化農村能源消費結構，踐行綠色、低、高效和智能的能源生態觀提供有價值的決策依據。
本書共分10章，分別從我國農村能源未來發展形態、農村多能互補典型模式、農村多能互補優化運營路徑，以及農村多能互補利用綜合效益評價與均衡、農村多能互補發展商業模式及關鍵技術應用四個方面展開研究。在我國農村能源未來發展形態研究方面，主要內容是農村能源發展概論和農村能源發展現狀及轉型發展思路，包括農村能源發展現狀及存在的問題、農村分散式能源梳理及發展趨勢、農村能源轉型發展思路及方向。通過上述研究形成了農村全品類能源需求預測模型和預測模型，確立了未來農村能源供給和需求形勢，並勾勒了未來農村能源產業物理形態，對於開展農村多能互補運營奠定了數據基礎。
在我國農村多能互補典型模式研究方面，主要梳理並對比了國內外多能互補發展模式，結合我國農村能源資源稟賦，確立了農村多能互補的可行模式。農村多能互補典型模式的技術經濟分析，圍繞提升用戶用能體驗、促進清潔能源利用、提高用能效率，提出適應不同典型應用場景的農村多能互補發展方案；辨識不同方案成本投入、價值產出的影響要素，構建農村多能互補發展成本與價值綜合測度模型，通過分析農村多能互補技術可行性和經濟可行性，確立適用於不同階段、不同地理特征、能源資源稟賦、能源供需形態的農村多能互補典型應用場景的最佳方案。
在農村多能互補優化運營路徑研究方面，從電源側、用戶側和綜合能源三個維度出發，主要內容包括：風—光—生物質—小水電協同調度優化模型，綜合考慮實際調度中需滿足的經濟效益、環境效益和社會效益等不同目標，提出了多目標調度優化與模型，並建立了基於綜合評價理論的多目標模型求解算法；建立了含分布式能源集成虛擬電廠多能互補運營優化模型，並研究了風光不確定性和碳排放權交易對虛擬電廠運行的影響，提出了風險規避調度優化模型和低碳隨機調度優化模型；為了開展電、熱、冷、氣多能互補優化，建立了分布式能源集成微能源網多能互補運營優化模型，包括電熱耦合微能源網隨機調度優化模型和電熱氣耦合微能源網調度優化模型；建立了農村縣域綜合能源繫統多能互補優化運行，多能互補運營優化模型兼顧了農村資源分布分散、能量密度低、需求多樣化和經濟性差等特點，逐層構造了電熱互聯綜合能源繫統調度優化模型、電氣互聯綜合能源繫統調度優化模型及電熱氣互聯綜合能源繫統調度優化模型，以實現能量梯級利用、提高能源利用效率的目的，為農村構建現代能源體繫提供決策依據。
在農村多能互補利用綜合效益評價與均衡、農村多能互補發展商業模式及關鍵技術應用研究方面，主要內容包括建立了農村多能互補利用綜合效益評價與均衡模型。為了評估農村開展多能互補的綜合效益，本書從經濟、技術、環境和社會四個維度篩選效益指標，確立農村多能互補綜合效益指標體繫，並利用改進雲模糊綜合評價方法，對不同類型多能互補項目的綜合效益進行評價。為了均衡農村多能互補參與主體獲取的效益，在對不同參與方效益關繫分析的基礎上，度量各主體參與農村多能互補帶來的增量成本和價值，利用夏普利值法建立基於主體貢獻率的效益動態均衡模型，實現對農村多能互補利用增量收益的最優化再分配。以此為基礎，開展了農村多能互補發展商業模式及關鍵技術研究，依托河南省蘭考縣能源互聯網平臺，設計與之適應的商業模式，並重點考慮了蘭考“源—網—荷—儲”一體化運營和蘭考縣域虛擬電廠的應用發展，為農村多能互補優化運營提供實例經驗，有利於推進能源革命在農村的落地實踐。
華北電力大學楊莘博、樊偉、周靜涵及國網河南省電力公司經濟技術研究院張藝涵、李慧璇、鄭永樂等人參與了本書的部分編寫工作。其中，本書第3章由楊莘博和樊偉合作編寫，第4章由周靜涵、張藝涵和李慧璇合作編寫，統稿為鄭永樂。本書在編寫過程中得到華北電力大學經濟與管理學院和國網河南省電力公司經濟技術研究院的支持與配合，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網中的應用研究”、國家電網有限公司總部科技項目“能源互聯網環境下農村能源產業關鍵技術及商業模式研究”（1400 ? 202024222A ? 0 ? 000）、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同遞進優化模型研究”（71904049）的資助，特此致謝。
由於作者水平所限，書中難免存在疏漏和不足，敬請讀者批評指正。

編 者
2020年5月30日