当前应用新能源技术解决能源和环境问题已经成为国际社会的共识,同时城市建筑能耗也是能源消费的主要来源之一,建筑屋面太阳能有着无污染、无噪声、易于和建筑屋面相结合的特点,是最适合在城市中应用的新能源技术之一。城市屋面太阳能光伏应用是政策导向之所在,同时目前宏观规划、调控也缺乏定量的指标作为城市屋面光伏标准制定的依据。在研究内容上,目前的太阳能研究多在宏观的地理尺度以及微观的建筑尺度,缺乏中观城市尺度的太阳能光伏利用潜力研究。在研究方法上,城市尺度的太阳能研究存在计算量大和数据缺失的问题,目前尚且缺乏一种合适的方法适用城市尺度的太阳能光伏利用潜力测算。因此,本文提供了一种新的方法测算城市总体太阳能利用潜力,其测算结果可以为城市光伏规划发展指定指标提供量化的依据。本文从三个方面展开研究:首先,针对目前国内外的研究对城市屋面太阳能利用遮挡系数的研究有较大差异,针对高密度的中国城市形态,为获得适用于中国城市屋面太阳能利用的遮挡系数,本文以武汉市为例,通过对近88例具有代表性的真实城市街区进行调研,建立街区信息数据库,采用仿真模拟的方法,测算不同街区屋面太阳能光伏利用潜力,建立了城市街区信息及太阳能光伏利用潜力数据库,分析了影响城市建筑屋面太阳能光伏利用潜力的影响因素,采用线性回归算法,得到了武汉市城市街区屋面太阳能遮挡系数。其次,针对目前国内外的研究缺乏适用于城市尺度大规模太阳能测算的测算方法,对本文采用深度学习技术中的U-Net人工神经网络,识别了城市建筑表面可用于接受太阳辐射的屋面,采用蒙特卡洛方法计算了屋面可利用面积,结合城市街区屋面太阳能预测模型,得到了城市太阳能光伏利用潜力的空间位置以及量化数据,以武汉市为例,绘制了城市尺度总体太阳能光伏利用潜力地图。最后,本研究对武汉市各行政区划的太阳能利用潜力量化进行分析、评估。该结果为制定城市总体以及区域光伏建设目标提供依据,有利于完善现有的控规编制内容,有利于推行“能源自治式社区”的城市规划,有利于在规划设计的早期阶段考虑光伏发电量因素,提高城市建筑屋面光伏利用率。本研究发现,武汉市不同类型城市街区建筑遮挡对的太阳能光伏利用潜力造成的不利影响不同,本研究测算了不同类型街区的遮挡系数,分别为0.01,0.04,0.13,城市总体屋面遮挡系数为0.07。本研究经过测算,武汉市研究区域内总体屋面太阳能辐射量为135625.90 GWh/年,总体屋面光伏利用潜力为17292.30 GWh/年。经过验证,该方法与传统方法的误差在5.13%。本方法而在保证误差的技术上,相比较传统方法将城市尺度太阳能光伏利用潜力测算的时间缩短为原来的万分之一。在规划建议方面,本研究发现武汉市江汉区、硚口区、青山区的地块太阳能光伏利用潜力普遍较高,建议优先发展;青山区、江汉区、江岸区的个别地块的光伏利用潜力较高,建议重点发展。本研究经过测算,仅需要开发1.43%的城市屋面应用太阳能光伏利用潜力即可满足该《武汉市能源发展“十三五”规划》提出的目标。经过测算,按照以往的研究设置的城市屋面安装率的经验值4%时,主城区屋面可以实现57.25万千瓦的光伏装机容量。而武汉市主城区最大可以实现559.65万千瓦的装机容量,这些数据为将来制定武汉市屋面光伏发展目标提供了量化的依据。