計算美國境外地點的太陽能費用與省下的費用

本節說明如何執行計算，以便判斷非美國地區住家的最佳太陽能配置。如要計算建議值，您必須使用 Solar API 回應中的資料，模擬安裝太陽能板的成本和節省的費用。

針對美國地區，Solar API 會針對輸入位置的每筆電費帳單金額，傳回 FinancialAnalysis 物件的例項。您可以使用這些例項中的資訊，判斷帳單、能源消耗量，以及最終與每個太陽能板安裝規模相關的節省金額。

對於非美國地區，API 回應不會包含 FinancialAnalysis 例項，因此您必須自行計算每個太陽能設定的成本和節省金額，才能推薦最佳設定。如要執行計算，您必須收集特定地點的資料，並遵循本文件中的指示。

您可以根據 Solar API 用於美國地區的計算方式建立計算模型。如要瞭解這些計算方式，請參閱「計算節省的成本 (美國)」。

太陽能板設定

對於非美國地區，系統會在 SolarPanelConfig 欄位中提供每個太陽能板配置的資訊，以便您進行財務分析。傳回的 SolarPanelConfig 例項數量取決於輸入位置的屋頂大小。計算時，您需要下列兩個欄位的值：

以下範例顯示要求回應中 solarPanelConfigs 欄位的 SolarPanelConfig 物件例項：

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

對於太陽能板裝置，installationSize 是指千瓦輸出功率，而非面積或太陽能板數量，其定義如下：

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

根據不同面板評等調整能源產量預估值

為了計算 yearlyEnergyDcKwh 值，Solar API 會使用 panelCapacityWatts 欄位中的功率額定值，目前為 250W。

如果您需要在計算中使用不同的面板功率額定值，且面板的尺寸大致與 panelHeightMeters 和 panelWidthMeters 欄位中的值相近，您可以將 API 在 yearlyEnergyDcKwh 欄位中傳回的值乘以功率額定值與 panelCapacityWatts 中值的比率，藉此調整計算。

舉例來說，如果面板的額定功率為 400W，而 panelCapacityWatts 為 250W，請將 API 使用 panelCapacityWatts 計算的 yearlyEnergyDcKwh 值乘以 400/250 或 1.6。如果面板額定功率為 200W，請將 yearlyEnergyDcKwh 乘以 200/250，即 0.8。

產生過多能源

太陽能裝置可能產生的剩餘能源不在 Solar API 計算範圍內。事實上，如果 Solar API 為特定住家傳回多個可能的 SolarPanelConfig 例項，Solar API 就不會考慮產生電力的結果或設定，超過 FinancialAnalysis 中假設的美國平均住家用電量。

不過，您可能有理由在推薦項目中納入會產生過多電力的裝置。舉例來說，您可能會在安裝作業的初期允許產量超出，以抵銷面板效率 (efficiencyDepreciationFactor) 的逐漸下降。詳情請參閱「財務分析所需的值」。

無論原因為何，如果您在計算中納入產生過多電力的太陽能板裝置，請注意，這裡說明的計算方式不適用於這種情況。

非美國地區的財務分析資料所需值

您需要從 API 回應中的每個 SolarPanelConfig 例項中取得兩個值，才能針對該例項執行財務分析：

  • panelsCount：安裝地點的太陽能板數量。您會在計算 installationSize 時使用這個值。
  • yearlyEnergyDcKwh：在特定 panelsCount 的情況下，版面配置在一年內捕捉到的太陽能量，以直流電的千瓦時為單位。您可以使用這個值計算可用於每個 installationSize 住家 (initialAcKwhPerYear) 的太陽能 (AC 電力)，並考量從直流轉換為交流電時的任何能量損失。

此外，您需要為下列要在計算中使用的變數收集特定位置值：

  • billCostModel()：您用來判斷住家使用特定數量的度電所需支付的費用 (以當地貨幣計價) 的模型。公用事業公司收取的電費金額可能會因需求、時段和住家用電量等因素而有所不同。您可能需要估算平均費用。
  • costIncreaseFactor：每年電費上漲的係數。Solar API 會針對美國地區使用 1.022 (每年增加 2.2%)。視需要調整這個值，以符合您所在地區的需求。
  • dcToAcDerate： 變流器將太陽能板產生的直流電轉換為住家使用的交流電的效率。Solar API 會針對美國地區使用 85%。視需要調整這個值，以符合您所在地區的需求。
  • discountRate：Solar API 會針對美國地區使用 1.04 (每年增加 4%)。視需要調整這個值，以符合您所在地區的需求。
  • efficiencyDepreciationFactor：太陽能板每年的效率下降幅度。Solar API 會針對美國地區使用 0.995 (每年減少 0.5%) 的誤差值。視所在地區的需要調整這個值。
  • 獎勵：列出當地政府提供的太陽能板安裝獎勵。
  • installationCostModel()：您用來估算特定 installationSize 的太陽能安裝費用 (以當地幣別計算) 的方法。成本模型通常會計算特定 installationSize 的當地勞動和材料成本。
  • installationLifeSpan：太陽能板安裝的預估壽命。Solar API 使用 20 年。視所在地區的需要調整這個值。
  • kWhConsumptionModel()：您用來根據每月帳單判斷住家用電量多少的模型。最簡單的方法是將帳單金額除以住家所在地每度電的平均費用。
  • monthlyBill：受測試住戶每月平均電費。
  • monthlyKWhEnergyConsumption：預估特定位置的住家每月平均用電量，以千瓦時為單位。

有了這些值和 API 回應提供的資訊，您就可以執行必要的計算，為 Solar API 未涵蓋的地區推薦最佳 installationSize。

計算步驟

以下步驟是根據 Solar API 的做法。您可能需要根據所在位置的可用資訊調整方法。

  1. 計算輸入位置的住家年耗電量：

    1. 估算或要求住家每月帳單。
    2. 根據每月帳單計算monthlyKWhEnergyConsumption。(如果您知道monthlyKWhEnergyConsumption，可以略過這個步驟)。例如：

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. 將 monthlyKWhEnergyConsumption 乘以 12，即可計算出 annualKWhEnergyConsumption：

    annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

  2. 取得目標住家的 API 回應：

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

    回應包含可用的陽光、可用的屋頂空間，以及一或多個可能的太陽能板配置。

  3. 計算 API 提出的每個 installationSize 的年度太陽能交流電產量：將每個 SolarPanelConfig 例項中 API 提供的 yearlyEnergyDcKwh 值乘以本機 dcToAcDerate：

    initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

  4. 您也可以視需要移除產生的電力超過住家每年用電量的 SolarPanelConfig 例項 (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption)。

  5. 計算每個傳回的 installationSize 的生命週期太陽能發電量 (LifetimeProductionAcKwh)：

    1. 針對太陽能裝置的使用壽命，每年計算裝置每年產生的電量，並將 efficiencyDepreciationFactor 指數式套用至第一年後的每一年。
    2. 新增所有年份的總和。

    下表列出計算終身能源產量的方法範例，假設installationLifeSpan 為 20 年。每一列代表一年的製作時間。第一年過後，效率下降會以指數方式計算。最後，所有資料列的總和就是太陽能裝置的終身發電量。

    年 每年太陽能發電量 (千瓦時)
    1 initialAcKwhPerYear
    2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor
    : :
    20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19
    總計 LifetimeProductionAcKwh

由於太陽能板的效率會以固定速率衰減，因此本質上是幾何級數列，其中 a = initialAcKwhPerYear，而 r = efficiencyDepreciationFactor。我們可以使用幾何和來計算 LifetimeProductionAcKwh：

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

下列 Python 程式碼會計算上述幾何和：

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

  1. 針對每個傳回的 installationSize，計算如果安裝 installationSize，能源消耗的終身成本：

    1. 針對太陽能板的整個使用壽命，計算住家每年需要購買的電力成本，以補足太陽能板無法供應的用電量。請使用先前計算的 annualKWhEnergyConsumption 和 initialAcKwhPerYear 值。針對第一年後的每一年，請將 efficiencyDepreciationFactor、costIncreaseFactor 和 discountRate 套用至值。
    2. 新增所有年份的總和。

    下表列出計算電費終身成本的範例。每列代表太陽能板安裝期間一年的電費。第一年過後，電費調漲和折扣費率都會以指數方式計算。最後，所有資料列的總和就是太陽能裝置的終身電費。

    年 以當地幣值 (美元) 計算的年費公用事業帳單 (annualUtilityBillEstimate)
    1 annualUtilityBillEstimateYear1 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear)
    2 annualUtilityBillEstimateYear2 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor) x costIncreaseFactor / discountRate
    : :
    20 annualUtilityBillEstimateYear20 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19) x costIncreaseFactor19 / discountRate19
    總計 remainingLifetimeUtilityBill

以下 Python 程式碼會針對 installationLifeSpan 的每一年傳回 annualUtilityBillEstimate 陣列：

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. 計算未安裝太陽能裝置的終身電費成本：

    1. 針對太陽能板安裝的整個生命週期，計算住家每年需要購買的電力費用 (假設未安裝太陽能板)。使用「monthlyBill」monthlyBill的值。針對第一年後的每一年，將 costIncreaseFactor 和 discountRate 值套用至 monthlyBill。
    2. 新增所有年份的總和。

    下表列出如何計算不使用太陽能板的電費終身成本。每列代表太陽能板安裝設備的使用壽命期間，每年的電費。第一年過後，電費調漲和折扣費率都會以指數方式計算。最後，所有資料列的總和就是不裝設太陽能板的終身電費。

    年 以當地幣別計算的年度公用事業帳單
    1 annualBill = monthlyBill x 12
    2 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
    : :
    20 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19
    總計 costOfElectricityWithoutSolar

以下程式碼會執行上述計算：

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

  1. 針對每個安裝大小計算安裝費用：

    installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)

  2. 將家庭所在地點提供的任何金錢獎勵加總。

  3. 針對每個安裝規模，計算安裝太陽能相關的總成本：

    totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

  4. 針對每個安裝規模，計算安裝太陽能板的總節省金額：

    省下金額 = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

  5. 選取可節省最多空間的安裝大小。

計算完成後

您可以利用您提供的資訊、Solar API 傳回的資訊，以及上述計算結果，為您所在地區的住戶推薦最能節省成本的太陽能板安裝規模。

在您提供給使用者的建議中，您也可以加入下列資訊，這些資訊是由 API 在 solarPotential 欄位的 SolarPotential 物件中傳回：

  • 房屋每年可利用的日照量，會傳回至 SolarPotential 物件的 maxSunshineHoursPerYear 欄位。
  • 屋頂可用於太陽能板安裝的平方英尺數量，會傳回至 SolarPotential 物件的 wholeRoofStats 欄位。
  • 住家每月平均電費。
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