蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院領(lǐng)導的研究小組模擬了瑞士住宅建筑中光伏和熱泵 (HP) 的共同采用動(dòng)態(tài)。該研究以瑞士提契諾州為例，該州包括盧加諾和貝林佐納等城市，模擬在不同監管情景下持續到 2050 年。
“這項研究提出了一個(gè)系統動(dòng)力學(xué) (SD) 模型，用于評估瑞士住宅部門(mén)光伏和供熱解決方案 (HS) 的共同采用過(guò)程。該模型考慮了這些決策的相互依賴(lài)性，因為對光伏安裝的評估包含了對 HS 的考慮，反之亦然，”學(xué)者們說(shuō)。“之所以選擇 SD，是因為它被認為是一種在復雜系統中制定戰略和做出更好決策的建模方法。”
SD 將系統分解為不同的變量，并通過(guò)因果循環(huán)圖 (CLD) 繪制出這些變量之間的關(guān)系?？傮w而言，研究人員在模型中使用了三個(gè)支柱——即電價(jià)、房屋采用和光伏采用——它們都相互影響。它包括放大變化的強化回路 (R) 和尋求系統穩定性的平衡回路 (B)。
回路 R1 和 R2 顯示了由同伴效應驅動(dòng)的強化機制。“平衡回路 B1 和 B2 占能夠采用光伏或熱能的建筑物總數的固定值。強化回路 R3 和 R4 構成了同一現象的兩個(gè)方面，描述了電力技術(shù)的普及如何影響電價(jià)，”該團隊解釋道。
R5 和 B3 描述了光伏和熱電聯(lián)產(chǎn)在電網(wǎng)中應用的另一個(gè)后果，這些技術(shù)的整合增加了電力需求的波動(dòng)性，并導致電網(wǎng)運營(yíng)商需要加強電網(wǎng)。“電網(wǎng)升級的成本導致終端消費者的電價(jià)上漲，從而擴大了光伏應用(R5)并抵消了熱電聯(lián)產(chǎn)的采用(B3)。最后，強化環(huán)路 R6 代表了光伏和熱電聯(lián)產(chǎn)之間的技術(shù)經(jīng)濟協(xié)同作用。與采用非電力驅動(dòng)技術(shù)供暖的建筑物相比，在建筑物中安裝熱電聯(lián)產(chǎn)增強了安裝光伏系統的經(jīng)濟吸引力，”學(xué)者們補充道。
模擬使用了三個(gè)官方數據庫：一個(gè)是關(guān)于發(fā)電廠(chǎng)的，一個(gè)是關(guān)于屋頂是否適合太陽(yáng)能發(fā)電的，最后一個(gè)是建筑物和住宅的登記冊。提契諾州的歷史數據被用來(lái)進(jìn)一步校準模型的 49 個(gè)參數?？偣材M了六種監管情景。
“基本情景”涵蓋現行的激勵措施和監管框架，并納入了今年生效的新出臺的 RUEn 法規。這些規定規范了新供暖系統的安裝，將碳排放技術(shù)提供的能源份額限制為新建建筑的 80%，在現有建筑中采用供暖替代時(shí)，限制為 90%。
另一個(gè)測試場(chǎng)景是“無(wú) RUEn”，即不采取上述任何行動(dòng)的假設情況。此外，該團隊還測試了光伏安裝激勵更高的場(chǎng)景、熱泵激勵高于 RUEn 的場(chǎng)景、法規強制安裝更多光伏的情況，以及最后強制安裝更多熱泵的場(chǎng)景。
“盡管在沒(méi)有 RUEn 監管的情況下，建筑物中 HP 的采用也會(huì )有所增加，但基本情景預計 HP 的部署將顯著(zhù)增加：2050 年擁有 HP 的建筑物的比例將從無(wú) RUEn 情景下的 54% 轉變?yōu)榛厩榫跋碌?68%”，科學(xué)家表示。“在所有考慮的情景中，光伏總裝機容量預計會(huì )大幅增長(cháng)。正如預期的那樣，結果更高的兩個(gè)情景是高光伏激勵和光伏監管，其中光伏裝機容量達到 500 MWp。”
研究團隊在論文結論中表示：“結果表明，對當前政策和監管框架進(jìn)行微調可以安全地實(shí)現光伏部署目標，但要徹底實(shí)現住宅部門(mén)脫碳，則需要進(jìn)行重大修改。”
研究結果發(fā)表在《能源戰略評論》上，題為《瑞士住宅建筑中光伏和熱泵共同采用動(dòng)態(tài)建模：對政策和可持續發(fā)展目標的影響》 。這項研究由瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和瑞士南部應用科學(xué)與藝術(shù)大學(xué)的科學(xué)家進(jìn)行。
