近日，清华大学碳中和研究院院长助理、环境学院教授鲁玺课题组与美国密西根大学Michael T. Craig助理教授团队联合，在揭示屋顶光伏的动态气候价值与潜力实现方面取得新成果。该研究基于未来多维气候模式的气候变化路径结果，量化了气候变化对居民屋顶的光伏发电潜力与用能行为的双重影响，揭示了气候变化提升居民屋顶光伏使用价值并促进屋顶光伏投资的影响机制。该研究首次量化了气候变化对可再生能源应用价值的影响，对面向中长期的屋顶光伏开发布局与规划具有关键科学指导意义。

以屋顶光伏为代表的分布式光伏是驱动未来能源低碳化、电气化转型的关键组成部分。与大型集中式可再生能源不同，分布式光伏投资的推广与普及更加依靠其通过对用户本地供电而带来的经济价值和环境价值。而未来气候变化导致的温升和辐射变化，会从光伏供给和本地用电需求两个角度改变用户分布式光伏的“供-用”形态，进而影响分布式光伏的使用价值。故此，本研究以美国17个城市2000余个典型居民用户为例，基于其能耗监测的传感器数据模拟了不同用户用能行为对气候变化的反馈效应。研究进一步集成多种未来气候模式，分析了用户在世纪中期（2020-2059）与世纪末期（2060-2099）的不同气候情景下光伏潜力与用能特点的变化。在此基础上，研究基于气候变化对“供-用”的综合影响，建立用户尺度的最优化调度模型，分析居民在不同气候路径下的光伏收益与最优屋顶光伏安装容量。

结果显示，气候变化普遍地提升了屋顶光伏的用户使用收益，同时激励居民进一步扩大其光伏投资容量。具体而言，在RCP-4.5路径下，不同城市用户投资屋顶光伏的平均收益最高可提升可20%，而城市用户屋顶光伏投资最优容量最高可提升25%。

气候变化影响（Climate effect）与动态投资容量增加（Capacity effect）对中间气候路径下用户屋顶光伏价值影响示意图

该研究成果以“气候变化对屋顶光伏价值及最优容量影响”（Climate change will impact the value and optimal adoption of residential rooftop solar）为题发表在著名期刊《自然-气候变化》（Nature climate change）上。

清华大学环境学院博士生施劢为该论文的第一作者，清华大学碳中和研究院、环境学院鲁玺教授与美国密西根大学Micheal T. Craig助理教授为该论文的共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金委、国家重点研发计划、碳中和与能源智联研究项目、鄂尔多斯-清华碳中和创新与合作研究项目等项目支持。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41558-024-01978-4