阿曼屋顶太阳能光伏系统性能评估与政策建议：基于大学分支机构的案例研究

本文针对阿曼实现2040年可再生能源目标的需求，研究了屋顶太阳能光伏(PV)在不同地理气候条件下的适用性。研究人员通过定性评估筛选出北部地区为最佳安装区域，并以UTAS大学分校智能公交站为案例，设计2.2 kWp系统进行性能分析。结果显示Ibri地区年发电量达4841 kWh，平准化电力成本(LCOE)为8.5-9.7$/kWh，同时提出动态上网电价(FiT)等政策建议，为阿曼能源部门制定屋顶光伏推广策略提供重要参考。

　　

在全球气候变化的严峻挑战下，中东地区国家正积极寻求能源转型之路。作为典型的沙漠气候国家，阿曼虽然拥有丰富的太阳能资源（日均日照8-15小时，年均辐射量5 kWh/m²），但其高温、沙尘暴和湿度等环境因素严重制约着光伏系统的实际效能。为实现"2040愿景"中30%的可再生能源占比目标，阿曼亟需科学评估屋顶光伏在不同区域的适用性，并制定有效的推广政策。

阿曼技术与应用科学大学（University of Technology and Applied Sciences, UTAS）Ibri分校的研究团队Sharmila deve Venkatachalam等人在《Heliyon》发表的研究，通过多维度分析解决了这一关键问题。研究首先建立包含太阳辐照度、温度系数、湿度水平、积尘程度和人口密度等参数的评估体系，定性筛选出北部区域为最优安装地区；继而以UTAS各分校智能公交站为案例，设计2.2 kWp屋顶光伏系统，采用解析法和系统顾问模型(SAM)对比分析性能指标；最后借鉴德国、中国等国的成功经验，提出适合阿曼国情的政策建议。

研究主要采用三种技术方法：(1)基于气象数据和地理信息的区域适宜性定性评估；(2)采用加拿大太阳能550Wp组件和Sungrow逆变器构建2.2 kWp系统，通过功率输出公式P_dc=P_rated(GHI/G_STC)[1+β(T_cell-T_ref)]计算直流输出；(3)运用SAM软件验证解析法结果，并计算平准化电力成本(LCOE)和碳减排效益。研究样本覆盖UTAS位于Muscat、Salalah等8个分校的实测数据。

【适宜区域评估】

通过分析全球水平辐照度(GHI)分布图发现，北部Muscat、Ibri等城市年辐照度超过2000 kWh/m²。但温度效应使电池效率随T_cell升高而降低，52.7°C时功率温度系数(β)达-0.34%/°C。沿海地区夏季湿度>85%会散射阳光，而Rub'al Khali沙漠的细沙易形成5-10%的积尘损失。综合评估显示，北部城市群在辐照度、人口密度等方面最具优势。

【系统性能分析】

以Ibri分校智能公交站为例，4块550Wp组件以27.02°倾角安装时，年发电量达4841 kWh。夏季因高温(42.7°C)和沙尘导致性能比(PR)降至0.61，定期清洁可提升至0.73。解析法与SAM结果高度吻合，验证了模型的可靠性。所有分校系统的单位装机年发电量在2200 kWh/kWp左右，容量因子(CF)为0.24-0.27。

【经济环境效益】

LCOE分析显示，除Salalah(11.7/kWh)外，其他地区均为8?9/kWh，接近天然气发电成本。按0.433 kg CO₂/kWh排放因子计算，Ibri系统每年可减少2.1吨碳排放，创造146.7美元环境效益。敏感性分析表明，逆变器效率变化对系统影响仅0.017%。

【政策建议】

基于德国FiT和中国光伏扶贫经验，研究提出：(1)实施动态上网电价；(2)提供安装补贴；(3)建立面向低收入群体的"光伏商业模式"；(4)设立专项基金支持研发和公众教育。

该研究为阿曼屋顶光伏发展提供了科学决策依据。其创新性体现在：(1)首次系统评估了沙漠气候多因素对光伏性能的耦合影响；(2)提出的"定期清洁+政策激励"组合策略，对中东地区具有普适参考价值；(3)构建的评估框架可推广至其他可再生能源规划。未来研究可进一步探索沙尘暴预警与自动清洁系统的集成优化。