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解锁屋顶光伏-光热混合集热器的能源脱碳潜力：西班牙塔拉戈纳省住宅社区的实证研究
【字体： 大 中 小 】 时间：2025年07月22日 来源：Regional Studies in Marine Science 2.1
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为解决住宅领域高能耗与碳排放问题，研究人员开展屋顶光伏-光热混合集热器（PV-T）的社区规模化部署研究。通过高分辨率模拟与能源社区框架分析西班牙塔拉戈纳省184个城市，发现仅需3.85%屋顶面积（0.125 m2/人）即可满足11.8%生活热水（DHW）和1.8%电力需求，年减排29.3 ktCO2-eq，投资回收期5-6年。该研究为住宅能源脱碳提供低成本、可复制的技术路径。
全球住宅领域贡献了30%的能源消耗和26%的碳排放，而太阳能技术的实际应用仍远低于理论潜力。光伏-光热混合集热器（PV-T）虽能同步发电产热，但传统系统因复杂的储热罐、水泵等组件导致成本高昂，制约了规模化推广。西班牙塔拉戈纳省的研究团队提出了一种颠覆性方案——直接连接市政供水的简化PV-T系统，无需辅助设备即可实现高效能源产出。
这项发表在《Regional Studies in Marine Science》的研究，由Universitat Rovira i Virgili等机构的Adedamola B. Shobo团队主导。他们采用高分辨率小时级模拟，分析塔拉戈纳省184个城市的太阳辐射数据（1599.4-1804.1 kWh/m2/年），建立能源社区模型评估技术经济性。关键方法包括：1）基于真实气象与人口数据的动态仿真；2）平箱式水基PV-T集热器建模；3）无储热/水泵的简化系统配置；4）全生命周期环境效益量化。
物理模型
研究设计直接接入市政管网的PV-T系统，通过光敏控制器调节水流。当辐照度>20 W/m2时启动供水，反之关闭。这种设计省去了传统储热罐，使系统成本降低26%。
验证与性能
模型与泰国清迈实验数据对比显示，电力输出误差<5%，水温预测误差<3%。实际模拟中，系统年产出808.4-896.9 kWhth/m2热能和233.0-259.6 kWhe/m2电能，光伏板效率因冷却作用提升12%。
经济环境效益
• 投资回报：5-6年回本，净现值达1485.82-1755.86 �/m2
• 能源成本：平准化?成本（LCOEx）仅8.43-9.95 c�/kWh
• 减排效益：年减29.3千吨CO2-eq，成本13.80 �/吨
结论
该研究证明简化PV-T系统在社区尺度具有显著可行性。相比传统配置，去复杂化设计使投资门槛降低40%，而11.8%的DHW替代率与1.8%的电力贡献，为住宅脱碳提供了可快速复制的样板。塔拉戈纳案例的成功，为地中海气候区乃至全球类似区域提供了政策制定与技术推广的双重参考。
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