Рассчитайте затраты на солнечную энергию и экономию для местоположений за пределами США

В этом разделе описывается, как выполнить расчеты, которые позволят вам определить лучшую солнечную конфигурацию для домохозяйств за пределами США. Для расчета рекомендаций необходимо смоделировать затраты на установку солнечных панелей и экономию, которую они обеспечивают, используя данные ответа Solar API.

Для местоположений в США Solar API возвращает экземпляр объекта FinancialAnaлиз для каждого размера счета за электроэнергию для входного местоположения. В этих случаях вы используете информацию для определения счета, потребления энергии и, в конечном итоге, экономии, связанной с каждым размером солнечной установки.

Для местоположений за пределами США ответ API не включает экземпляры FinancialAnaлиз , поэтому вам придется самостоятельно рассчитать стоимость и экономию для каждой солнечной конфигурации, прежде чем вы сможете порекомендовать лучшую. Чтобы выполнить расчеты, вам необходимо собрать данные по конкретному местоположению и следовать инструкциям в этом документе.

Вы можете смоделировать свои расчеты на основе расчетов, которые Solar API использует для местоположений в США. Объяснение этих расчетов см. в разделе «Расчет экономии затрат (США)» .

Конфигурации солнечных панелей

Для местоположений за пределами США информация о каждой конфигурации солнечной панели, необходимая для финансового анализа, предоставляется в поле SolarPanelConfig . Количество возвращаемых экземпляров SolarPanelConfig зависит от размера крыши входного местоположения. Для расчетов вам потребуются значения из следующих двух полей:

  • panelsCount : количество панелей, используемых в этой конфигурации.
  • yearlyEnergyDcKwh : количество солнечной энергии постоянного тока в кВтч, которое эта конфигурация производит в течение года, учитывая размер панели, определенный следующими полями в объекте SolarPotential :

В следующем примере показан один экземпляр объекта SolarPanelConfig в поле solarPanelConfigs в ответе на запрос:

  "solarPanelConfigs": [
      {
        "panelsCount": 4,
        "yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424,
        "roofSegmentSummaries": [
          {
            "pitchDegrees": 16.253168,
            "azimuthDegrees": 169.41516,
            "panelsCount": 4,
            "yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424
          }
        ]
      }
  ]

Для солнечных установок installationSize относится к выходной мощности в кВт, а не к площади или количеству панелей и определяется как:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Корректировка оценок производства энергии для разных рейтингов панели

Для расчета значения yearlyEnergyDcKwh Solar API использует номинальную мощность в поле panelCapacityWatts , которая в настоящее время равна 250 Вт.

Если в ваших расчетах необходимо использовать другую номинальную мощность панели, а размеры панелей примерно сопоставимы со значениями в полях panelHeightMeters и panelWidthMeters , вы можете скорректировать свои расчеты, умножив значение, возвращаемое API в поле yearlyEnergyDcKwh , на отношение вашей номинальной мощности к значению в panelCapacityWatts .

Например, если номинальная мощность ваших панелей составляет 400 Вт, а panelCapacityWatts — 250 Вт, умножьте значение yearlyEnergyDcKwh , рассчитанное API с использованием panelCapacityWatts , на коэффициент 400/250, или 1,6. Если номинальная мощность вашей панели составляет 200 Вт, умножьте yearlyEnergyDcKwh на 200/250 или 0,8.

Избыточное производство энергии

Учет избыточной энергии, которая может быть произведена солнечной установкой, выходит за рамки расчетов Solar API. Фактически, если Solar API возвращает несколько возможных экземпляров SolarPanelConfig для данного домохозяйства, Solar API не учитывает результаты или конфигурации, которые производят больше энергии, чем предполагаемое среднее потребление домохозяйства в США в FinancialAnalysis .

Однако у вас могут быть причины включать в свои рекомендации установки, производящие избыточную электроэнергию. Например, вы можете захотеть компенсировать постепенное снижение эффективности панели ( efficiencyDepreciationFactor ), допустив избыточное производство в первой части срока службы установки. Дополнительные сведения см. в разделе Необходимые значения для финансового анализа .

Какими бы ни были ваши причины, если вы включаете в свои расчеты солнечные установки, производящие избыточное электричество, просто имейте в виду, что приведенные здесь расчеты не охватывают этот сценарий.

Обязательные значения для финансового анализа для местоположений за пределами США

Для каждого экземпляра SolarPanelConfig в ответе API вам потребуются два значения для выполнения финансового анализа для этого экземпляра:

  • panelsCount : количество солнечных панелей в установке. Вы используете это значение при расчете installationSize .
  • yearlyEnergyDcKwh : сколько солнечной энергии улавливает планировка в течение года, в кВтч электроэнергии постоянного тока, с учетом определенного panelsCount . Вы используете это значение при расчете солнечной энергии, которая может быть использована в качестве электроэнергии переменного тока в домашнем хозяйстве ( initialAcKwhPerYear ) каждой installationSize , принимая во внимание любые потери энергии во время преобразования постоянного тока в переменный.

Кроме того, вам необходимо собрать значения для конкретных местоположений для следующих переменных, которые вы будете использовать в расчетах:

  • billCostModel() : ваша модель для определения стоимости в местной валюте, уплачиваемой домохозяйством за использование заданного количества кВтч. Сумма, взимаемая коммунальным предприятием за электроэнергию, может меняться изо дня в день или от часа к часу в зависимости от таких факторов, как спрос, время суток и количество электроэнергии, потребляемой домохозяйством. Возможно, вам потребуется оценить среднюю стоимость.
  • CostIncreaseFactor : коэффициент, на который ежегодно увеличивается стоимость электроэнергии. Solar API использует 1,022 (годовой прирост на 2,2%) для местоположений в США. Отрегулируйте это значение по мере необходимости для вашего региона.
  • dcToAcDerate : эффективность, с которой инвертор преобразует электричество постоянного тока, вырабатываемое солнечными панелями, в электричество переменного тока, используемое в домашнем хозяйстве. Solar API использует 85% для местоположений в США. Отрегулируйте это значение по мере необходимости для вашего региона.
  • DiscountRate : Solar API использует 1,04 (ежегодное увеличение на 4%) для местоположений в США. Отрегулируйте это значение по мере необходимости для вашего региона.
  • effectDepreciationFactor : насколько снижается эффективность солнечных панелей каждый год. Solar API использует 0,995 (годовое снижение на 0,5%) для местоположений в США. Отрегулируйте это значение по мере необходимости для вашего региона.
  • Стимулы : включите любые денежные стимулы для установки солнечных панелей, предоставляемые государственными учреждениями в вашем регионе.
  • installCostModel() : ваш метод оценки стоимости установки солнечной энергии в местной валюте для заданного installationSize . Модель стоимости обычно учитывает местные затраты на рабочую силу и материалы для заданного installationSize .
  • InstallationLifeSpan : ожидаемый срок службы солнечной установки. Solar API использует 20 лет. Отрегулируйте это значение по мере необходимости для вашего региона.
  • кВтhConsumptionModel() : ваша модель для определения количества энергии, потребляемой домохозяйством, на основе ежемесячного счета. В простейшей форме вы разделите счет на среднюю стоимость кВтч в месте проживания домохозяйства.
  • MonthBill : средний ежемесячный счет за электроэнергию для рассматриваемого домохозяйства.
  • ежемесячноKWhEnergyConsumption : оценка среднего количества электроэнергии, потребляемой домохозяйством в данном месте за месяц, измеряется в кВтч.

Используя эти значения и информацию, предоставленную ответом API, вы можете выполнить расчеты, необходимые для рекомендации наилучшего installationSize для местоположений, не охваченных Solar API.

Этапы расчета

Следующие шаги основаны на методологии Solar API. Возможно, вам придется скорректировать свою методологию на основе информации, доступной для вашего местоположения.

  1. Рассчитайте годовое потребление энергии домохозяйством в месте ввода:

    1. Оцените или запросите ежемесячный счет для семьи.
    2. Рассчитайте ежемесячное потребление энергии в кВтч по ежемесячному счету. (Если вы знаете ежемесячное потребление энергииKWhEnergyConsumption , вы можете пропустить этот шаг.) Например:

    ежемесячноKWhEnergyConsumption = Модель потребления кВтч ( monthBill )

    1. Рассчитайте годовое потребление кВт-ч энергии , умножив ежемесячное потребление кВт-ч энергии на 12:

    годовое потребление энергии кВтч = ежемесячное потребление энергии кВтч x 12

  2. Получите ответ API для целевого домохозяйства:

    https://solar.googleapis.com/v1/buildingInsights:findClosest?location.latitude=lat-number&location.longitude=long-number&key=yourAPIKey

    Ответ включает в себя полезный солнечный свет, полезное пространство на крыше и одну или несколько возможных конфигураций солнечных панелей.

  3. Рассчитайте годовое производство солнечной энергии переменного тока для каждой installationSize Размер, предлагаемый API, умножив значение yearlyEnergyDcKwh , предоставленное API в каждом экземпляре SolarPanelConfig , на ваш локальный dcToAcDerate :

    InitialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

  4. При необходимости удалите из рассмотрения любой экземпляр SolarPanelConfig , который производит больше электроэнергии, чем потребляет домохозяйство ежегодно ( InitialAcKwhPerYear > AnnualKWhEnergyConsumption ).

  5. Рассчитайте производство солнечной энергии за весь срок службы ( LifetimeProductionAcKwh ) каждой возвращенной установки . Размер :

    1. Для каждого года срока службы солнечной установки рассчитайте количество электроэнергии, которую установка будет производить ежегодно , экспоненциально применяя коэффициент эффективностиDepreciationFactor к каждому году после первого.
    2. Сложите итоги за все годы.

    В следующей таблице показан пример расчета производства энергии за весь срок службы при условии, что срок службы установки составляет 20 лет. Каждая строка представляет год производства. После первого года снижение эффективности происходит экспоненциально. Наконец, сумма всех строк представляет собой производство энергии солнечной установкой за весь срок службы.

    Год Годовое производство солнечной энергии (кВтч)
    1 начальныйAcKwhPerYear
    2 + начальныйAcKwhPerYear x эффективностьDepreciationFactor
    : :
    20 + начальныйAcKwhPerYear x эффективностьDepreciationFactor 19
    Общий Срок службыПроизводствоAcKwh

Поскольку эффективность солнечной панели снижается с постоянной скоростью, по сути, это геометрическая прогрессия, где a = начальныйAcKwhPerYear и r = effectDepreciationFactor. Мы можем использовать геометрическую сумму для расчета LifetimeProductionAcKwh :

LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))

Следующий код Python вычисляет геометрическую сумму, указанную выше:

def LifetimeProductionAcKwh(
    dcToAcDerate,
    yearlyEnergyDcKwh,
    efficiencyDepreciationFactor,
    installationLifeSpan):
  return (
    dcToAcDerate *
    yearlyEnergyDcKwh *
    (1 - pow(
      efficiencyDepreciationFactor,
      installationLifeSpan)) /
    (1 - efficiencyDepreciationFactor))

  1. Для каждого возвращенного installationSize рассчитайте стоимость потребления энергии за весь срок службы, если installationSize установлен :

    1. Для каждого года срока службы солнечной установки рассчитайте стоимость электроэнергии, которую домохозяйству необходимо будет покупать ежегодно, чтобы покрыть потребление энергии, не покрываемое солнечной энергией . Используйте значения AnnualKWhEnergyConsumption и InitialAcKwhPerYear , вычисленные ранее. Для каждого года после первого года примените к значениям effectDepreciationFactor , CostIncreaseFactor и DiscountRate .
    2. Сложите итоги за все годы.

    В следующей таблице показан пример расчета стоимости электроэнергии в течение срока службы. Каждая строка представляет стоимость электроэнергии за год эксплуатации солнечной установки. По истечении первого года как увеличенная стоимость электроэнергии, так и ставка дисконтирования применяются экспоненциально. Наконец, сумма всех строк представляет собой стоимость электроэнергии в течение всего срока службы солнечной установки.

    Год Годовой счет за коммунальные услуги в текущей стоимости в местной валюте (доллары США) ( AnnualUtilityBillEstimate )
    1 AnnualUtilityBillEstimateYear1 = billCostModel ( yearlyKWhEnergyConsumption - InitialAcKwhPerYear )
    2 AnnualUtilityBillEstimateYear2 = billCostModel ( yearlyKWhEnergyConsumption - InitialAcKwhPerYear xefficiencyDepreciationFactor ) x CostIncreaseFactor / discountRate
    : :
    20 AnnualUtilityBillEstimateYear20 = billCostModel ( yearlyKWhEnergyConsumption - InitialAcKwhPerYear x эффективностьDepreciationFactor19 ) x CostIncreaseFactor19 / DiscountRate19
    Общий Оставшийся срок жизниСчет за коммунальные услуги

Следующий код Python возвращает массив annualUtilityBillEstimate для каждого года installationLifeSpan :

def annualUtilityBillEstimate(
    yearlyKWhEnergyConsumption,
    initialAcKwhPerYear,
    efficiencyDepreciationFactor,
    year,
    costIncreaseFactor,
    discountRate):
  return (
    billCostModel(
      yearlyKWhEnergyConsumption -
      annualProduction(
        initialAcKwhPerYear,
        efficiencyDepreciationFactor,
        year)) *
    pow(costIncreaseFactor, year) /
    pow(discountRate, year))

def lifetimeUtilityBill(
    yearlyKWhEnergyConsumption,
    initialAcKwhPerYear,
    efficiencyDepreciationFactor,
    installationLifeSpan,
    costIncreaseFactor,
    discountRate):
  bill = [0] * installationLifeSpan
  for year in range(installationLifeSpan):
    bill[year] = annualUtilityBillEstimate(
      yearlyKWhEnergyConsumption,
      initialAcKwhPerYear,
      efficiencyDepreciationFactor,
      year,
      costIncreaseFactor,
      discountRate)
  return bill

  1. Рассчитайте стоимость электроэнергии в течение всего срока службы, если солнечная установка не установлена :

    1. Для каждого года срока службы солнечной установки рассчитайте стоимость электроэнергии, которую домохозяйству необходимо будет покупать ежегодно, если солнечная батарея не будет установлена . Используйте значение для ежемесячного счета . Для каждого года после первого года примените значения CostIncreaseFactor и DiscountRate к MonthlyBill .
    2. Сложите итоги за все годы.

    В следующей таблице показан пример расчета стоимости электроэнергии в течение всего срока службы без солнечной энергии. Каждая строка представляет стоимость электроэнергии за год в течение того же количества лет, что и срок службы солнечной установки. По истечении первого года как увеличенная стоимость электроэнергии, так и ставка дисконтирования применяются экспоненциально. Наконец, сумма всех строк представляет собой стоимость электроэнергии в течение всего срока службы без солнечной установки.

    Год Годовой счет за коммунальные услуги в текущей стоимости в местной валюте
    1 Годовой счет = ежемесячный счет x 12
    2 Годовой счет = ежемесячный счет x 12 x CostIncreaseFactor / DiscountRate
    : :
    20 Годовой счет = ежемесячный счет x 12 x CostIncreaseFactor19 / DiscountRate19
    Общий СтоимостьЭлектричестваБез Солнечной энергии

Следующий код выполняет приведенные выше вычисления:

lifetimeBill = (
    monthlyBill * 12 *
    (1 - pow(costIncreaseFactor / discountRate, installationLifeSpan)) /
    (1 - costIncreaseFactor / discountRate))

  1. Для каждого размера установки рассчитайте стоимость установки :

    Стоимость установки = localInstallationCostModel ( installationSize )

  2. Сложите все денежные стимулы , доступные для данного домохозяйства.

  3. Для каждого размера установки рассчитайте общие затраты, связанные с установкой солнечной энергии:

    TotalCostWithSolar = Стоимость установки + Оставшийся срок жизниUtilityBill — стимулы

  4. Для каждого размера установки рассчитайте общую экономию, связанную с установкой солнечной энергии:

    экономия = стоимость электроэнергии без солнечной энергии - общая стоимость электроэнергии без солнечной энергии

  5. Выберите размер установки, обеспечивающий максимальную экономию.

Когда ваши расчеты будут завершены

Используя предоставленную вами информацию, информацию, возвращаемую Solar API, и приведенные выше расчеты, вы сможете рекомендовать размеры солнечной установки, которые обеспечат максимальную экономию средств для домохозяйств в вашем районе.

В рекомендации, которые вы предоставляете конечному пользователю, вы также можете включить следующую информацию, возвращаемую API в объекте SolarPotential поля solarPotential :

  • Сколько полезного солнечного света дом получает ежегодно, что возвращается в поле maxSunshineHoursPerYear объекта SolarPotential .
  • Сколько квадратных футов крыши можно использовать для солнечной установки, значение возвращается в поле wholeRoofStats объекта SolarPotential .
  • Среднемесячный счет за электроэнергию для семьи.
Назад
Расчет затрат и экономии (только для США)
Далее
Рассчитайте затраты и экономию в TypeScript