城市屋顶光伏系统空间-技术-经济优化规划框架：以埃及新阿西尤特市为例

本文提出了一种基于混合整数线性规划（MILP）的屋顶光伏（PV）系统优化框架，整合空间布局、技术参数与经济收益（如净现值NPV），以埃及新西尤特市12栋住宅为案例，量化了不同入住率（15% vs. 100%）对电力输出（72%可售电）和经济效益的影响，为新兴城市可再生能源规划提供决策支持。

　　

Highlight

本研究亮点在于开发了一套融合空间规划与技术经济分析的屋顶光伏优化框架，通过精确的候选位置识别和单二极管模型（SDM）功率计算，为新兴城市提供了可复制的低碳能源解决方案。

Candidate places identification（候选位置识别）

通过ArcGIS Pro 3.3高分辨率卫星影像，结合光伏板尺寸（2.3 m × 1.1 m）和1.7 m行间距，采用五步法划定屋顶可用区域。该方法将传统面积估算误差降低至1.7%，显著提升空间利用率。

PV panel power output（光伏板功率输出）

基于单二极管模型（SDM）的每小时发电量计算，整合太阳辐射角、环境温度与面板效率参数，确保发电预测与埃及实际辐照条件（年峰值日照达2,800小时）高度吻合。

Impact of the tilt angle（倾角影响）

27°纬度倾角可实现9-15块光伏板/栋的最优布局，而15°倾角虽减少行距至1 m，但导致NPV下降19%——印证了角度对阴影规避和经济性的双重调控作用。

Uncertainty Analysis（不确定性分析）

卫星气象数据误差（约5%）和屋顶数字化偏差（±7 m²）被量化评估，结果表明其对NPV的影响幅度小于3%，验证了模型的稳健性。

Conclusion（结论）

该框架首次在埃及新建城区实现光伏系统的“空间-技术-经济”三重优化，证明低入住率（15%）下售电收益可最大化NPV，为政策制定者提供了兼顾经济效益与电网弹性的规划工具。