计算太阳能成本和节能降幅（仅限美国）

本文档介绍了 Solar API 如何计算各种值，以便推荐太阳能板装置，并估算美国地址的费用和节省的费用。

如果您输入美国境内受支持区域的住宅地址，Solar API 会向您显示以下估算值：

• 住宅每年接收的日照量
• 屋顶可用于安装太阳能装置的空间大小
• 太阳能系统在 20 年的生命周期内可为住宅节省的费用（以美元为单位）
• 您所在地区住宅的平均每月电费，您可以根据自己的住宅进行调整
• 住宅太阳能系统的建议发电量（以千瓦 [kW] 为单位）

虽然 Solar API 会为它拥有数据的任何结构提供估算值，但它提供的估算值最适合住宅或小型商业结构。Solar API 推荐的太阳能装置发电量可最大限度地节省费用，且每年发电量不会超过家庭用电量。Solar API 不会计算与过剩发电量相关的值。

推荐的装置发电量受限于年度能源消耗，原因有很多，但主要是因为美国住户目前从过剩发电量中获得的经济效益很少或没有。在美国采用 净计量法的地区，从过剩发电量中获得的信用额度 通常会随着时间的推移而失效。

美国地区财务分析所需的值

在 API 响应中，您需要从每个 SolarPanelConfig 实例中获取两个值 ，才能对该实例执行财务分析：

• panelsCount ：装置中的太阳能板数量。您可以在计算 installationSize 时使用此值。
• yearlyEnergyDcKwh ：在给定 panelsCount 的情况下，布局在一年内捕获的太阳能（以直流电千瓦时为单位）。您可以在计算每个 installationSize 的年度太阳能交流电发电量 (initialAcKwhPerYear) 时使用此值。

此外，您还需要收集以下变量的特定于位置的值，以便在计算中使用：

• billCostModel(): 您的模型，用于确定住户使用给定千瓦时数时支付的费用（以当地 货币为单位）。公共事业公司收取的电费可能会因需求、时段和住户用电量等因素而每天或每小时有所不同。您可能需要估算平均费用。
• costIncreaseFactor: 对于美国地区，Solar API 使用 1.022（每年增加 2.2% ）。
• dcToAcDerate: 逆变器将太阳能板产生的直流电转换为住户使用的交流电的效率。对于美国地区，Solar API 使用 85%。
• discountRate: 对于美国地区，Solar API 使用 1.04（每年 增加 4%）。
• efficiencyDepreciationFactor: 太阳能板的效率每年下降多少。对于美国地区，Solar API 使用 0.995（每年下降 0.5%）。
• **_incentives_**: 包括您所在地区政府实体提供的任何安装太阳能板 的货币奖励。
• installationCostModel(): 您的方法，用于估算给定 installationSize 的太阳能装置安装费用（以本地货币为单位）。费用模型通常会考虑给定 installationSize 的当地人工和材料成本。
• installationLifeSpan: 太阳能装置的预期生命周期。 Solar API 使用 20 年。根据需要调整此值。
• kWhConsumptionModel() ：您的模型，用于根据每月电费确定住户的用电量。最简单的方法是将电费除以住户所在位置的每千瓦时平均费用。
• monthlyBill ：目标住户的平均每月电费。
• monthlyKWhEnergyConsumption：对给定位置的住户每月平均用电量的估算值（以千瓦时为单位）。

借助这些值和 API 响应提供的信息，您可以执行必要的计算，以便为 Solar API 未涵盖的位置推荐最佳 installationSize。

运作方式

平均每月电费是其余计算的关键。

Solar API 最初会根据预先选择的每月电费金额进行计算。如果需要，您可以选择更准确地反映您自己的平均每月电费的其他金额。

了解每月电费金额和给定位置的当前电费后，Solar API 可以估算家庭每月消耗的电量（以千瓦时为单位）。如需了解美国各地的当前电费，并根据每月电费确定千瓦时数，Solar API 会引用 Clean Power Research 维护的数据库。

Solar API 会使用住户的用电量、住宅屋顶的可用面积以及住宅所在位置的太阳能板发电潜力，评估一个或多个可能的太阳能装置发电量，并推荐可节省最多费用的发电量。

太阳能板装置的发电量以千瓦 (kW) 为单位。千瓦数取决于配置中的太阳能板数量以及每个太阳能板的功率（以瓦特为单位）。

装置的千瓦额定值与装置的发电量不同，发电量以千瓦时 (kWh) 为单位，并且是可变的。装置的千瓦时发电量取决于以下因素：

• 当前时段
• 天气
• 太阳能板相对于太阳的方向
• 附近物体在太阳能板上投下的任何阴影
• 区域太阳能板发电潜力
• 装置的使用年限

Solar API 在估算太阳能装置的年发电量时，会考虑区域太阳能板发电潜力和装置的使用年限等因素。

为了确定屋顶的可用面积并估算其可支持的太阳能装置发电量，Solar API 会使用航拍图像和先进的 3D 建模技术。

值和计算的详细说明

以下部分介绍了 Solar API 如何计算美国境内给定结构的太阳能装置的费用、节省的费用和发电量。

计算说明使用术语来表示计算中的值。如需了解这些术语，请参阅计算中使用的术语的定义。

家庭年能源消耗

如前所述，Solar API 会根据每月电费金额和住户所在位置的电费确定每月用电量。确定住户的每月用电量后，我们会使用以下公式计算年能源消耗（以千瓦时为单位）：

annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

假设在太阳能装置的生命周期内，住户的能源消耗每年保持不变。Solar API 假设太阳能装置的生命周期为 20 年。

太阳能年发电量

Solar API 会考虑日照强度、日照角度和区域每年可用的日照时数等因素，估算太阳能装置的年发电量。

太阳能装置产生的是直流电，必须由逆变器转换为交流电后才能在住宅中使用。在转换过程中，部分电能会损失，损失量取决于逆变器的效率。

转换过程的效率称为“直流电到交流电的降额”。 为了弥补损失，Solar API 会将太阳能装置的年发电量乘以 0.85 的直流电到交流电的降额。结果是交流电的年发电量，如以下公式所示：

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85

在装置的生命周期内，装置的发电量每年下降约 0.5%。为了弥补这一点，在第一年之后，Solar API 会在装置的预计 20 年生命周期内，每年将装置的年交流电发电量乘以 99.5%（即 0.995）。下表对此进行了说明。

由于太阳能板的效率以恒定的速率衰减，因此它本质上是一个几何级数，其中 a = initialAcKwhPerYear，r = efficiencyDepreciationFactor。我们可以使用几何和来计算 LifetimeProductionAcKwh：

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

使用太阳能装置时的电费

如果装置的发电量受到屋顶大小或其他因素的限制，则太阳能装置的发电量可能低于住户的用电量。在这种情况下，住户可能每年都需要向公共事业公司支付一定的电费，如以下公式所示：

annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired

为了弥补这笔费用，Solar API 会将电费模型应用于住户在太阳能装置的生命周期内需要从公共事业公司购买的电量（以千瓦时为单位）的估算值。以下公式说明了此计算：

annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)

为了弥补电费的逐年上涨，对于美国地区，我们每年应用 2.2%（即 0.22）的 costIncreaseFactor：

costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022

由于通货膨胀，我们必须在未来费用的估算值中折算货币价值。为了弥补这一点，对于 美国地区，我们在模型中应用 4% 的折扣 率：

discountRate = 1 + 4% = 1.04

下表显示了在太阳能装置的生命周期内，每年公共事业缴费单的计算方式。remainingLifetimeUtilityBill 是太阳能装置 20 年生命周期内每年的电费总和。

不使用太阳能装置时的电费

为了计算住户安装太阳能装置后可能节省的费用，我们还必须计算住户不安装太阳能装置时可能支付的费用。

我们必须再次考虑电费上涨和通货膨胀，在计算中应用 1.022 的 costIncreaseFactor 和 1.04 的 discountRate，就像计算使用太阳能装置时的电费一样。

下表显示了在太阳能装置的生命周期内，每年不使用太阳能装置时的公共事业缴费单计算方式。costOfElectricityWithoutSolar 是与使用太阳能装置时的电费相同的 20 年期间的电费总和。

安装太阳能装置的费用

Solar API 在其提供的估算值中包含安装推荐的太阳能配置的费用。为了估算安装费用，Solar API 会使用本地化的安装费用模型和装置的发电量。

installationCost = InstallationCostModel (installationSize)

奖励

政府实体可能会为安装太阳能装置提供奖励。奖励通常以税收抵免的形式提供。Solar API 会根据住户所在的位置，从总费用的估算值中减去住户目前可获得的任何奖励。

安装太阳能装置后的总费用

Solar API 使用以下公式计算太阳能配置的 20 年总费用：

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

节省的总费用

Solar API 使用以下公式计算住户节省的费用：

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

Solar API 会针对每种可能的装置发电量执行上述计算，然后推荐可为住户节省最多费用的装置发电量。估算节省的费用金额会随推荐一起返回。