在全球变暖与城市化进程加速背景下，极端热浪事件频发，城市热岛效应日益凸显，对能源安全、公共健康及城市可持续发展构成挑战。屋顶光伏（RPVPs）因其在能源转型与减排方面的巨大潜力备受瞩目。然而，其对局地气候究竟产生冷却还是增温效应，学界尚存争议。

中国科学院西北生态环境资源研究院高晓清研究员团队聚焦我国典型复杂地形城市——兰州，在热浪事件背景下，利用国际先进的中尺度气象模型（WRF）并耦合城市建筑效应参数化与建筑能耗模型（BEP+BEM），精细模拟了不同覆盖率（25%、50%、75%、100%）下的屋顶光伏对城市热环境的多维度影响。

研究发现，屋顶光伏在白天和夜间均能有效降低城市气温，降温幅度在0.1K至0.8K之间。白天降温效果在城区东部更为显著，而夜间则集中在中心区域。此外，光伏覆盖率的提升能显著缓解城市热岛强度（UHII），尤其在午后（16:00-17:00BJT）效果最为突出。在100%覆盖情景下，热岛强度最大可降低0.71K。

研究表明，屋顶光伏能够有效调节空气湿度，缓解热浪期间的“城市干岛”效应（UDI），改善城市空气干燥状况，这一效果在14:00-18:00BJT之间尤为明显。此外，屋顶光伏通过降低热指数（HI），改善人体热舒适感。在最炎热的16:00-18:00BJT时段，热指数最大可降低约0.51K，且城区东部和南部的改善效益最佳。

该研究指出，屋顶光伏通过其遮阳效应和低热容特性，阻止了建筑屋顶吸收过量太阳辐射，是产生上述冷却效益的关键物理机制。这使其成为一种集“节能”（发电）与“宜居”（降温）于一体的高效城市气候减缓策略。

本研究揭示了在复杂地形城市部署屋顶光伏（RPVPs）对热浪的减缓效应和机制，为干旱半干旱地区城市的可持续发展提供了新的科学视角，并为更广泛区域的城乡规划与能源政策提供了精准的科学依据。

相关研究成果以Influence of urban rooftop photovoltaic deployment on thermal environment during a heatwave event in complex terrain为题，发表在Solar Energy期刊上。该研究得到中国科学院“西部之光”课题和国家自然科学基金等资助。

论文链接： https://doi.org/10.1016/j.solener.2025.113932

在WRF/BEP+BEM模型中用于太阳能板屋顶模拟的城市网格单元示意图

不同RPVPs部署情景下，平均2米气温差值（减去CTL）的空间分布