综述：关于光伏和蓄电池储能集成能源技术在实现净零碳建筑方面的社会经济影响评估

《RENEWABLE & SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS》：Socio-economic impact assessment on PV and battery storage integrated energy technologies towards achieving net-zero carbon building

净零建筑需整合技术创新与社会经济可持续性，光伏建筑一体化与电池储能系统（BIPV-BESS）可降低电网依赖、提升能源自给并减少碳排放。尽管已有研究关注技术优化和经济性能，但政策、融资和社会接受度等社会经济维度仍存在研究空白。本文系统综述2014-2025年相关文献，提出整合技术、经济与行为参数的评估框架，强调稳定政策、定向激励和普惠融资对规模化应用的关键作用，为多利益相关方制定公平可行的能源转型策略提供依据。

　　

Akhtar I. Riwayat | M.A. Hannan | A.Z. Arsad | Pin Jern Ker | R.A. Begum | G. Jang

马来西亚槟城士威大学工程与技术学院，邮编47500

摘要

实现净零排放建筑需要将技术创新与社会经济可持续性相结合。建筑集成光伏系统（BIPV-BESS）结合电池储能技术为减少对电网的依赖、提高能源自给自足能力和降低碳排放提供了有前景的途径。尽管之前的研究已经广泛探讨了技术优化和经济性能，但集成BIPV-BESS系统的社会经济影响仍相对较少被研究。本研究系统地综述了2014年至2025年的相关文献，以识别政策、金融和社会层面的关键促进因素和障碍。研究结果表明，尽管BIPV-BESS系统提高了长期成本效益并促进了能源公平，但其广泛应用受到高昂的前期资本成本、不统一的监管框架以及公众意识有限的制约。对近期研究的比较评估进一步强调了稳定政策工具、有针对性的激励计划和包容性融资机制在加速部署中的关键作用。本研究提出了一个结构化的社会经济评估框架，整合了技术、金融和行为参数，以支持政策制定者、投资者和研究人员设计公平且具有韧性的能源转型策略。通过将技术可行性与社会经济包容性联系起来，本研究突显了BIPV-BESS系统在推动可持续净零能源转型方面的巨大潜力。

引言

全球向净零排放的转型加剧了对节能和碳中和建筑解决方案的需求。建筑行业仍然是全球能源消耗的主要贡献者之一，2022年约占全球二氧化碳（CO₂）排放量的37% [1]。特别是在新兴经济体中，快速的城市化和工业化继续加剧了碳排放。因此，实现建筑行业的脱碳对于推进低碳能源转型和实现《巴黎协定》设定的目标至关重要 [2]。可再生能源（RE）技术的整合是可持续城市能源系统的核心。太阳能、风能、生物质能和地热能等可再生能源提供了环保的替代方案，能够满足不断增长的全球能源需求。通过减少对化石燃料的依赖并加快可再生能源技术的部署，可以显著降低环境排放 [3]。其中，光伏（PV）系统因其可扩展性、技术成熟度和成本下降而成为最具前景的解决方案之一 [4]。

为了应对能源市场的波动和脱碳的迫切需求，减少建筑对国家电网的依赖变得越来越重要。这一目标可以通过将可再生能源发电与储能系统相结合来实现 [5]。在这种情况下，建筑集成光伏（BIPV）系统成为实现净零能耗建筑（NZEBs）的关键技术途径，因为它们既能产生清洁电力，又能替代传统的建筑围护结构材料 [6]。BIPV系统是建筑不可或缺的一部分，用光伏元件替代传统的建筑材料或围护结构组件（如屋顶、窗户和立面），同时产生电力 [7]。在智能社区发展中，BIPV系统越来越多地与电池储能系统（BESS）结合使用。这种集成使得多余的太阳能可以在高峰需求时段被储存和调度，从而减少对高边际成本调峰电厂的依赖 [8]。BIPV-BESS组合配置提高了能源自给率，提升了运营效率，减少了生命周期排放，并增强了建筑的能源韧性 [9]。电池系统还通过提高系统可靠性、减少资源依赖性和促进循环经济目标来支持可持续能源转型 [10,11]。因此，BIPV-BESS系统正在成为净零能耗建筑和智能能源社区的基石技术。

大量研究集中在优化BIPV和电池储能系统的技术和经济性能上。许多研究探讨了功率流管理、使用先进算法和仿真模型进行成本优化 [12,13]、设计改进 [14,15]、逆变器效率提升以及智能能源管理策略 [16,17]。这些研究表明，这些技术在实现低碳排放、高能源自给率和增强建筑能源韧性方面具有巨大潜力。然而，尽管在技术优化和经济建模方面取得了显著进展，但可负担性、政策准备度、融资可及性和公众接受度等更广泛的社会经济维度仍不够充分研究。这一差距限制了人们对实际部署障碍和促进条件的全面理解。表1总结了近期关于社会经济评估的研究，突出了应用方法、关键发现和研究重点领域。

经济转型和社会公平是可持续发展的核心支柱，因为各国都在努力平衡经济增长与环境管理和社会包容性 [18]。一个多维框架，整合治理结构、人力资本发展、金融包容性和生态责任，对于确保长期韧性至关重要 [19]。有效的政策框架必须促进创新、竞争力和公平获取清洁能源技术。经济转型中的一个持续挑战是减轻收入不平等，并确保增长的好处惠及社会的所有阶层。除非有强有力的监管框架和再分配政策作为平衡，否则市场驱动的经济往往会加剧财富集中 [20]。

利益相关者的参与和公众意识显著影响BIPV系统在社区和发展项目中的接受度和采用情况。包括开发商、政策制定者和建筑专业人士在内的利益相关者如果意识不足或技术知识欠缺，可能会阻碍系统的部署 [21]。培训不足和技术能力不足可能会降低项目团队的信心，从而限制实施。相反，公众对BIPV（如可持续性、可再生能源和环境保护）的认识有助于提升公众形象，从而影响他们的观点和社会接受度 [22]。鉴于这些考虑，社会经济评估对于确保向BIPV-BESS整合的转型是公平、包容和财务上可行的至关重要。因此，本研究旨在评估BIPV-BESS在建筑能源系统中的社会经济影响，重点关注政策工具、金融机制和社会因素如何影响向净零建筑的转型。为了实现这一研究目标，采用了一种系统性的回顾方法来综合近期关于BIPV-BESS系统及其社会经济影响的研究。

在评估BIPV系统与电池储能时整合社会经济视角是迈向可持续和包容性净零碳建筑倡议的关键一步。虽然技术可行性对系统性能至关重要，但长期采用取决于财务可行性、社会接受度和制度支持。本研究的主要贡献如下：

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  社会经济维度决定了BIPV-BESS系统的可行性和公众接受度，评估了其可负担性、财务回报和社会效益。这有助于改善对清洁和稳定电力的获取，提高生活水平，并减少对传统能源的依赖。
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  通过透明的成本效益评估和降低财务不确定性，利益相关者（包括投资者、开发商和公用事业公司）可以增强信心。电池储能通过最大化自给自足、减少对电网的依赖和缩短回收期来提高财务回报。
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  从政策角度来看，社会经济洞察力使政策制定者能够设计出公平和数据驱动的激励计划。需要更新的监管框架来支持将储能整合到BIPV系统中，将其从间歇性能源转变为可调度、支持电网和响应需求的系统。
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  研究结果为研究人员提供了一个综合建模框架，该框架结合了技术性能、财务可行性和行为动态，使BIPV-BESS的采用及其社会经济影响得到更全面的评估。

部分摘录

回顾方法和系统

本回顾系统地考察了BIPV-BESS对实现净零碳的社会经济影响。所选研究基于明确的标准，以确保纳入严谨且高度相关的研究。

建筑集成光伏和电池储能系统的评估

光伏发电是一种清洁、可持续且经济可行的技术，是推动全球可再生能源系统发展的关键因素 [27]。如图2(a)所示，建筑中的光伏系统通常通过光伏面板捕获太阳辐射并将其转换为直流电（DC），然后通过逆变器转换为交流电（AC），供建筑负载使用。这些电力可以直接使用或储存。

净零建筑SDG/可持续性目标

国际能源署（IEA）的报告指出，从2019年起，建筑行业已成为全球排放的主要贡献者，约占总排放量的37%和总能源消耗量的36% [1]。2022年Global Building Emissions（GLOBE）数据库的数据也显示了类似的趋势，建筑行业占全球碳排放量的37% [1]。图10(a)显示了2022年建筑行业在全球能源消耗和相应碳排放中的比例。

社会经济影响评估框架、挑战和未来方向

评估社会经济影响需要一个全面的框架，考虑环境绩效、经济可行性和社会成果。该评估考察了BIPV-BESS在提高能源效率、减少排放、创造就业机会、技术创新和社区福祉方面的贡献。然而，高初始投资成本、政策和监管差距以及公众意识不足等因素阻碍了其广泛采用。实现可持续性目标和净零排放仍然面临挑战。

结论与讨论

本研究对结合电池储能的BIPV系统进行了全面的社会经济评估，强调了它们在加速向净零能耗建筑转型方面的潜力。虽然BIPV-BESS在技术上是可行的且环境上有益的，但其大规模实施仍取决于经济可行性、制度准备度和社会接受度。研究表明，政策一致性、公平的融资机制和公众意识是关键因素。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本工作得到了士威大学通过内部项目“净零碳建筑”（项目代码：STR-RES-SUST-NETZ-00202025）的支持。