大规模光伏是当前发展最快的可再生能源发电技术,在我国能源结构低碳转型中发挥着关键作用。随着我国电力需求不断增长,二氧化碳减排和水资源供应的双重压力日益突出,科学评估我国光伏的发电、减碳和节水潜力对我国新能源产业政策制定具有重要的指导意义。目前针对我国太阳能资源潜力的评估普遍存在着考虑因素较少和精度不高等问题,且仅有少数研究从生命周期的视角对光伏发电在减碳和节水方面的效益进行核算。本研究以大规模光伏发电作为研究对象,首先基于地理信息系统构建了高分辨率多因素耦合的太阳能资源潜力评估模型,精确地计算了地理因素和技术因素制约下的大规模光伏发电潜力,创新性地绘制出省级尺度的发电潜力分布,并针对不同土地筛选标准和技术情景下的潜力差异开展了敏感性分析。接着运用生命周期分析法细致地核算了我国大规模光伏发电的减碳强度和水耗强度,在省级分辨率上绘制了我国大规模光伏发电潜力替代现有电力供应情景下的协同减碳潜力和节水潜力地图,并进一步开展了碳-水联结综合指标的计算。最后,基于我国2030年减碳目标和区域水资源压力指数,开展了情景分析和结果讨论。研究结果显示,中国大规模光伏的装机容量潜力为1.41×105 GW,年均发电量潜力达1.38874×1014 k Wh,等同于2018年我国电力消费总量的20.3倍。在省级分辨率上,西北五省与内蒙古的发电潜力占全国潜力总值的86%,而八个沿海发达省份仅占1%.敏感性分析结果显示有49%适宜发展大规模光伏的土地拥有小于3度的地表坡度和1600 k Wh/m2的年均光照资源,占发电潜力的55%。此外,光伏的光电转化效率在14%到24%的区间内每增加1%,潜力增加6.76×1012k Wh至1.04×1013 k Wh,相当于2018年全国电力消费总量的0.99至1.52倍。生命周期分析结果显示大规模光伏发电的耗水强度为0.75 L/k Wh,显著低于传统燃煤发电。在大规模光伏发电潜力替代现有电力供应的情景下,减碳潜力的结果显示我国在2015-2017年大规模光伏发电分别存在2.72×109 t、2.93×109 t和3.06×109 t的减碳潜力,分别占当年全国二氧化碳排放总量的29.43%、31.84%和32.94%,情景分析结果表明在2030年每单位国内生产总值的二氧化碳排放密度将会降低63%至68%,足够支撑我国履行减碳承诺。节水潜力的结果表明在2015-2017年大规模光伏发电存在分别2.29×1010 m3、2.44×1010 m3和2.58×1010 m3的节水潜力,占当年全国水资源供应总量的3.75%、4.04%和4.27%及工业供水总量的17.14%、18.67%和20.20%。碳-水联结综合指标计算结果显示福建和广东两省能够实现减碳和节水效益的双赢,而其余沿海发达省份受不充分的发电潜力所制约,减碳潜力和节水潜力最低。中南和西南地区省份的节水潜力较高,但减碳潜力较低,中国北方尤其是西北地区的情况则正好相反。尽管西北地区的节水潜力绝对值较低,区域水资源压力指数的结果表明这些节水潜力会为西北当地稀缺的可用水资源带来最为显著的积极效益。基于研究结果,本文建议大规模光伏电站的合理选址和传输侧特高压电网建设应并重,并进一步促进光伏电池光电转化效率的提高和组件占地的集约化利用,同时建议将区域水资源禀赋作为布局大规模光伏供应链的重要考量因素,并大力推广电站废弃阶段的回收再利用技术。