清華新聞網(wǎng)7月18日電（通訊員 施勱）近日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院、碳中和研究院魯璽教授課題組與美國(guó)密歇根大學(xué)邁克爾·T. 克雷格（Michael T. Craig）教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合，在揭示屋頂光伏可部署潛力方面取得新的研究成果。研究通過(guò)耦合高分辨率遙感機(jī)器學(xué)習(xí)分析、建筑用電負(fù)荷模擬與技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型，系統(tǒng)量化了中國(guó)367座城市的屋頂光伏技術(shù)潛力、經(jīng)濟(jì)可行性及可部署潛力，揭示了其在空間分布、建筑類(lèi)型和政策約束下的顯著異質(zhì)性，并提出了基于光伏價(jià)值與碳減排效益的差異化部署路徑，對(duì)屋頂光伏規(guī)劃與政策制定具有重要指導(dǎo)意義。
分布式屋頂光伏是推動(dòng)能源低碳化與電力系統(tǒng)靈活性提升的關(guān)鍵組成部分。然而，過(guò)去大多數(shù)研究?jī)H關(guān)注光伏的技術(shù)潛力或經(jīng)濟(jì)潛力，忽視了用戶(hù)的實(shí)際用電特征與電網(wǎng)接入限制對(duì)屋頂光伏可部署規(guī)模的約束。該研究首先基于高分辨率的遙感-機(jī)器學(xué)習(xí)模型，構(gòu)建了精細(xì)化的屋頂可用面積與發(fā)電潛力數(shù)據(jù)，估算出中國(guó)屋頂光伏技術(shù)潛力約為2785GW；隨后模擬不同建筑類(lèi)型（住宅、公共、工業(yè)、農(nóng)村）在367座城市的年化小時(shí)負(fù)荷，并在自消費(fèi)率、爬坡率和饋網(wǎng)峰值三重約束下，采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型確定可部署規(guī)模。
研究結(jié)果表明，中國(guó)屋頂光伏可部署潛力為1173GW，僅占技術(shù)潛力的42%。其中，工業(yè)與公共建筑憑借高自消納能力和負(fù)荷-發(fā)電時(shí)序協(xié)同性，貢獻(xiàn)了超過(guò)一半的可部署潛力；住宅和農(nóng)村建筑由于白天用電不足和電網(wǎng)接入受限，可部署比例較低?？臻g分布上，沿海及中部省會(huì)城市的可部署潛力比例明顯高于西部及農(nóng)村地區(qū)?；诠夥?xiàng)目經(jīng)濟(jì)價(jià)值（Value of Solar）與碳減排效益，研究進(jìn)一步構(gòu)建了對(duì)應(yīng)2025年、2030年和2035年部署目標(biāo)的優(yōu)先級(jí)路徑，為不同區(qū)域和建筑類(lèi)型的策略制定提供了量化依據(jù)。
圖1.中國(guó)屋頂光伏（RPV）技術(shù)潛力分布及其與城市尺度電力需求之比：（a）光伏容量因子分布；（b）公里尺度屋頂光伏技術(shù)潛力；（c）城市尺度技術(shù)潛力與需求之比；（d）按城市等級(jí)分組的TPOD比率箱線(xiàn)圖；（e–h）不同建筑類(lèi)型在城市尺度的技術(shù)潛力-需求比率：（e）城市居民建筑；（f）公共建筑；（g）工業(yè)建筑；（h）農(nóng)村建筑
圖2.城市尺度可部署潛力與需求之比的空間分布：（a）總屋頂光伏可部署潛力與電力需求之比；（b）城市居民建筑、公共建筑、工業(yè)建筑、農(nóng)村建筑可部署潛力與需求比例
7月14日，相關(guān)研究成果以“揭示中國(guó)城市尺度屋頂光伏可部署潛力”（Unveiling Deployable Rooftop Solar Potential Across Chinese Cities）為題發(fā)表于《自然·城市》（Nature Cities）。清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院2024屆博士畢業(yè)生、密歇根大學(xué)博士后施勱為論文第一及通訊作者，魯璽與邁克爾·T. 克雷格（Michael T. Craig）為論文共同通訊作者。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和碳中和與能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型（CNEST）項(xiàng)目支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s44284-025-00270-6
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：贠爾茹
審核：郭玲
