基于“双碳”目标下公交车站太阳能光伏潜力研究——以吉林省长春市为例

随着“双碳”目标的提出,太阳能光伏作为一种洁净能源的可持续供给方式,在节能减碳方面发挥着重要作用。在城市空间中,公交车站以其数量多、分布广、体量小和用电时间长等特点,在太阳能利用方面存在较大优势。因此以严寒地区的长春市为例,对该地区的公交车站进行太阳能光伏潜力评估,得到各个区的车站数量和不同方向的车站比例,计算出长春市主城区车站太阳能光伏系统年发电量。为优化城市基础设施用能结构,提高可持续能源比例,实现“双碳”目标提供了参考。

城市建筑屋顶光伏发电潜力评估方法和模型

建筑屋顶作为闲置的土地资源已成为光伏发电重要的潜在空间,屋顶光伏发电是脱碳电力供应的主要方式,将在实现城市碳中和进程中发挥重要作用。对建筑屋顶光伏发电潜力进行精确评估将有助于分布式光伏的科学规划和合理布局,提升土地利用效率。旨在对建筑屋顶光伏发电潜力影响因素和评估方法,以及光伏发电潜力主要评估模型进行系统性阐述,比较分析不同评估方法的优缺点,总结未来研究的重点方向。现有研究表明,建筑屋顶光伏发电潜力评估已从经验取值发展为定量空间分析,评估尺度、评估精度和评估成本已经成为不同评估方法综合权衡的重点。现有三种评估方法中,采样法计算成本和数据成本较低,但评估结果不确定性较大、精度较低;全面评估法评估精度较高,但数据获取成本和计算成本较高;机器学习法能够高效挖掘大数据潜力,且算法性能显著提升,因而相较于其他方法更适宜大尺度建筑屋顶光伏发电潜力评估。当前建筑屋顶光伏发电潜力评估仍然存在大尺度精细评估缺乏、评估结果不确定性大以及评估模型计算量大等问题。未来研究重点应关注三个方面:1)建立适宜不同区域的高精度简化模型并完善技术潜力评估模型;2)阐明建筑屋顶光伏发电潜力的影响因素,为代表性建筑分类体系的完善、关键特征值的选取提供理论依据;3)将光伏安装情景、农村屋顶质量、城市公共建筑屋顶产权和用能需求等因素对建筑屋顶光伏发电潜力的影响纳入评估框架。

基于创新趋势分析方法的东亚季风区太阳能光伏发电潜力的变化特征分析

本研究中我们采用了一种创新的趋势分析(ITA)技术,基于全球辐射能量平衡档案(GEBA)数据,我们检验了1961–2010年东亚地区8个站点的太阳能光伏资源潜力的年代际变化特征,并将ITA技术的检验结果与Mann-Kendall(M-K)趋势检验和线性回归方法(LRM)的结果进行比较。结果表明,中国的年太阳能光伏资源潜力在这一时期呈显著下降趋势(D<–0.5,P<0.01,P表示显著性检验的P值,D表示ITA的趋势大小)。利用ITA技术来检验东亚太阳能光伏资源潜力的季节变化趋势,结果显示中国太阳能光伏资源潜力在季节上总体上也呈现出显著的下降趋势(D<–0.5),而日本总体呈现出微弱的上升趋势。太阳能光伏资源潜力进一步被分为四组(“低”、“中”、“高”和“极高”值),并用ITA技术检测不同组变化特征。结果表明,中国年太阳能光伏资源潜力的下降主要是“高”值和“极高”值的下降造成的。中国年太阳能光伏资源潜力变化趋势的原因可能是日照时数减少和人为气溶胶排放增加;日本则可能是日照时数增加和云光学厚度减小造成的。最后,本研究还比较和评价了M-K检验与创新趋势分析技术的异同,结果表明,创新趋势分析技术总体优于M-K检验。