苏黎世联邦理工学院领导的研究小组模拟了瑞士住宅建筑中光伏和热泵 (HP) 的共同采用动态。该研究以瑞士提契诺州为例，该州包括卢加诺和贝林佐纳等城市，模拟在不同监管情景下持续到 2050 年。
“这项研究提出了一个系统动力学 (SD) 模型，用于评估瑞士住宅部门光伏和供热解决方案 (HS) 的共同采用过程。该模型考虑了这些决策的相互依赖性，因为对光伏安装的评估包含了对 HS 的考虑，反之亦然，”学者们说。“之所以选择 SD，是因为它被认为是一种在复杂系统中制定战略和做出更好决策的建模方法。”
SD 将系统分解为不同的变量，并通过因果循环图 (CLD) 绘制出这些变量之间的关系。总体而言，研究人员在模型中使用了三个支柱——即电价、房屋采用和光伏采用——它们都相互影响。它包括放大变化的强化回路 (R) 和寻求系统稳定性的平衡回路 (B)。
回路 R1 和 R2 显示了由同伴效应驱动的强化机制。“平衡回路 B1 和 B2 占能够采用光伏或热能的建筑物总数的固定值。强化回路 R3 和 R4 构成了同一现象的两个方面，描述了电力技术的普及如何影响电价，”该团队解释道。
R5 和 B3 描述了光伏和热电联产在电网中应用的另一个后果，这些技术的整合增加了电力需求的波动性，并导致电网运营商需要加强电网。“电网升级的成本导致终端消费者的电价上涨，从而扩大了光伏应用(R5)并抵消了热电联产的采用(B3)。最后，强化环路 R6 代表了光伏和热电联产之间的技术经济协同作用。与采用非电力驱动技术供暖的建筑物相比，在建筑物中安装热电联产增强了安装光伏系统的经济吸引力，”学者们补充道。
模拟使用了三个官方数据库：一个是关于发电厂的，一个是关于屋顶是否适合太阳能发电的，最后一个是建筑物和住宅的登记册。提契诺州的历史数据被用来进一步校准模型的 49 个参数。总共模拟了六种监管情景。
“基本情景”涵盖现行的激励措施和监管框架，并纳入了今年生效的新出台的 RUEn 法规。这些规定规范了新供暖系统的安装，将碳排放技术提供的能源份额限制为新建建筑的 80%，在现有建筑中采用供暖替代时，限制为 90%。
另一个测试场景是“无 RUEn”，即不采取上述任何行动的假设情况。此外，该团队还测试了光伏安装激励更高的场景、热泵激励高于 RUEn 的场景、法规强制安装更多光伏的情况，以及最后强制安装更多热泵的场景。
“尽管在没有 RUEn 监管的情况下，建筑物中 HP 的采用也会有所增加，但基本情景预计 HP 的部署将显著增加：2050 年拥有 HP 的建筑物的比例将从无 RUEn 情景下的 54% 转变为基本情景下的 68%”，科学家表示。“在所有考虑的情景中，光伏总装机容量预计会大幅增长。正如预期的那样，结果更高的两个情景是高光伏激励和光伏监管，其中光伏装机容量达到 500 MWp。”
研究团队在论文结论中表示：“结果表明，对当前政策和监管框架进行微调可以安全地实现光伏部署目标，但要彻底实现住宅部门脱碳，则需要进行重大修改。”
研究结果发表在《能源战略评论》上，题为《瑞士住宅建筑中光伏和热泵共同采用动态建模：对政策和可持续发展目标的影响》 。这项研究由瑞士苏黎世联邦理工学院和瑞士南部应用科学与艺术大学的科学家进行。
