城市建筑光伏潜力评估集成框架

高精度预测与优化

面向大城市的建筑表面光伏潜力评估，通过集成参数化模拟和优化的机器学习模型，解决粗建模和低精度问题，提供更实用的城市光伏利用评估。

Fuming, Lei · 闫增峰 · Ni, Pingan · Yingjun, Yue · Yao, Shanshan · Jingpeng, Fu · Liuhui, Meng · Qin, Guojin

Sustainable Cities and Society 2025

具体参数

平均太阳辐射强度

{'zh': '1020.42', 'en': '1020.42'} kWh/m²

R²（NSGA-II-ANN 模型）

{'zh': '0.960', 'en': '0.960'}

均方误差（MSE）

{'zh': '0.04', 'en': '0.04'}

屋顶光伏最大辐射潜力

{'zh': '59.398', 'en': '59.398'} TWh

夏季屋顶光伏辐射潜力

{'zh': '25.534', 'en': '25.534'} TWh

冬季屋顶光伏辐射潜力

{'zh': '14.055', 'en': '14.055'} TWh

建筑表面最大光伏发电容量

{'zh': '22.84', 'en': '22.84'} TWh

光伏发电占城市年用电量比例

{'zh': '46.88', 'en': '46.88'} %

技术优势

预测精度高

NSGA-II-ANN 预测模型的 R² 值大于 0.960，MSE 小于 0.04，表明模型对光伏面板参数的预测误差极小，能够支持可靠的潜力评估。

评估全面

从辐射潜力、发电容量、屋顶遮阳率等多个维度评估建筑表面的光伏潜力，避免了单一指标的片面性，为决策提供完整信息。

实用价值高

评估结果显示西安建筑表面光伏发电可满足城市年用电量的 46.88%，最高可达居民用电的 175.99%，具有巨大的能源替代潜力。

应用场景

• 建筑光伏一体化：城市建筑表面光伏潜力评估可指导BIPV项目选址与面板参数优化，提升建筑自身能源供给能力。
• 城市可再生能源规划：提供城市级光伏辐射潜力与发电容量数据，支撑可再生能源规划中的资源评估与目标制定。
• 智能城市能源管理：高精度光伏预测模型可集成到城市能源管理系统中，优化分布式光伏调度与负荷匹配。