太阳能光伏屋顶的安装在一定程度上缓解城市化带来的能源危机和城市热环境的破坏。本文将太阳能板的传热模型引入WRF的多层城市冠层方案中,在线模拟太阳能屋顶两种安装形式(贴覆式和支架式)对城市热环境及能量平衡的影响。结果表明:(1)安装贴覆式光伏屋顶可以使白天城市2m气温降低0.28°C,支架式屋顶白天降温0.22°C,夜间支架式降温效果更明显,与普通屋顶相比,降温0.24°C。贴覆式屋顶在13时对室内的降温效果最明显,而支架式屋顶时间相对滞后,在14时达到峰值。东部沿海地区可能会因为海陆环流受影响出现局部升温现象。另外光伏效率每增加10%,商业区城市气温最多下降0.13°C。(2)商业区城市表面边界层垂直风速减弱,湍流动能减少,一定程度上抑制白天边界层的发展,降低边界层的高度。在湍流发展旺盛的情形下,光伏屋顶的削弱作用更加明显。贴覆式光伏屋顶由于白天表温更低,对大气的加热作用弱于其他两种屋顶,湍流动能强度最弱。(3)当城市屋顶100%铺设太阳能光伏屋顶,对于住宅区光伏发电量基本能够满足,对于商业区,光电转换效率为32%时发电量能够全部负担空调能耗。此外其经济收益也颇为可观,在假设成本不变的理想情况下,随着光电转换效率的提高,支架式屋顶7月经济收益最多可以达到402.60亿元,投资回收年限仅需4年。