随着我国乡村振兴战略和双碳目标的协同发展,推进北方农村清洁取暖可持续发展,构建适应高比例可再生能源发展的新型供暖系统,已成为社会共识。“煤改电”凭借节能环保和易操作的特性得到大力推广,但随之产生了村镇电供暖运行费用高、电直热设备用能效率低及对电网冲击强度大等弊端。针对村镇电直热供暖系统运行费用高及可再生能源利用效率低的现状,研究通过结合高效的电磁能加热装置,提出了适用于北方农宅的太阳能耦合电磁能供暖系统,以助力农村能源利用结构的转变。本文根据北方农村电供暖系统和太阳能集热器的使用情况,设计了电磁能耦合相变储能水箱辅助太阳能供暖系统,提出了基于相变水箱温度控制的耦合供能技术方案,建立了逐时供能与建筑负荷之间的动态协同仿真模型,优选了太阳能集热器面积、集热器倾角、集热器方位角、水箱体积和电磁能加热装置功率为关键参数,构建了单目标优化方案及评价模型,实施了多个单目标优化案例以实现对系统能源、经济和环境的综合分析,量化了系统采用峰谷电价的收益,对关键参数进行了局部和整体敏感性分析,确定了参数影响排序。以沈阳李相村农宅为背景搭建了耦合供暖系统实验平台和数据监测云平台,对供暖系统进行了现场测试,从能源供应、系统经济性、能效提升和室温保证率的角度分析了系统在测试期间的运行性能。选择了北方16个省会城市为耦合系统适用地区,优选了全生命周期费用为优化目标,建立了中国北方16个省会农村应用耦合供暖系统的数据库。构建了基于3个一级指标涵盖的11个二级指标的评估模型,设计了变权重系数方案以验证评价模型的准确性,基于能源–经济–环境的多属性层次分析法分析了耦合系统的适用结果,对比了政府初投资补贴和运行补贴的操作性。研究结果表明:在现行能源管理模式下各方案采用峰谷电价可以节省7.2%～15.9%的运行支出,全寿命周期费用拥有良好的能源供应和环境效益及优越的经济性能,影响系统性能的重要参数分别为集热器面积、电磁能功率和水箱体积。适用性分析表明耦合系统适合在太阳能资源相对丰富且建筑负荷小的城市,3E评价模型可以对太阳能资源和建筑负荷等差异性大的适用项进行可靠的评价。耦合系统技术示范期间可以实现稳定的40℃的热水供应,室内温度（14℃）保证率为94%,系统平均能效2.12,相较电蓄热供暖系统能效提升121%。研究成果可以为村镇清洁采暖提供技术支持,对多能耦合采暖技术推广具有重要的价值。