Tài liệu này giải thích cách API năng lượng mặt trời tính toán các giá trị khác nhau mà công ty sử dụng để đề xuất lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời và ước tính chi phí và tiết kiệm chi phí cho các địa chỉ ở Hoa Kỳ.
Nếu bạn nhập địa chỉ của một cư trú ở khu vực được áp dụng ở Hoa Kỳ, Sun API cho bạn biết những số liệu ước tính sau:
- Lượng ánh sáng mặt trời mà ngôi nhà nhận được hằng năm
- Mái nhà có bao nhiêu không gian để lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời
- Ngôi nhà có thể tiết kiệm được bao nhiêu (tính theo đô la Mỹ) trong suốt 20 năm sử dụng của hệ mặt trời
- Hoá đơn tiền điện trung bình hằng tháng của các ngôi nhà trong khu vực của bạn mà bạn có thể điều chỉnh cho phù hợp với ngôi nhà của bạn
- Kích thước đề xuất, được đo bằng kilowatt (kW), cho hệ thống năng lượng mặt trời trên ngôi nhà
Mặc dù API năng lượng mặt trời cung cấp số liệu ước tính cho bất kỳ cấu trúc nào mà nó có về cơ sở hạ tầng, ước tính rằng nền tảng này cung cấp phù hợp nhất cho nhà ở hoặc các khu vực có diện tích nhỏ cấu trúc thương mại. năng lượng mặt trời API đề xuất kích thước lắp đặt năng lượng mặt trời giúp tối đa hoá tiết kiệm mà không tạo ra nhiều năng lượng hơn trong một năm so với một hộ gia đình có thể tiêu thụ. năng lượng mặt trời API không tính toán các giá trị liên quan đến lượng dư thừa sản xuất năng lượng.
Kích thước lắp đặt được đề xuất được giới hạn ở mức tiêu thụ năng lượng hằng năm cho nhưng chủ yếu là do các hộ gia đình ở Hoa Kỳ hiện có ít hoặc sẽ không được hưởng lợi tài chính từ việc sản xuất năng lượng quá mức. Tại các địa điểm ở Hoa Kỳ có định mức ròng, tín dụng kiếm được từ việc sản xuất quá nhiều năng lượng thường hết hạn theo thời gian.
Các giá trị bắt buộc đối với bản phân tích tài chính tại các địa điểm ở Hoa Kỳ
Từ mỗi thực thể SolarPanelConfig trong phản hồi của API, bạn cần có 2 giá trị
để thực hiện phân tích tài chính trong trường hợp đó:
panelsCount: Số lượng tấm pin năng lượng mặt trời trong một lượt lắp đặt. Bạn sử dụng giá trị này khi tính toáninstallationSize.yearlyEnergyDcKwh: Mức năng lượng ánh nắng mà một bố cục thu được trên thời gian một năm (tính bằng kWh một chiều, với giá trịpanelsCountcụ thể). Bạn sử dụng giá trị trong tính toán sản lượng điện mặt trời hằng năm sử dụng điện xoay chiều (initialAcKwhPerYear)/installationSize.
Ngoài ra, bạn cần thu thập các giá trị có vị trí cụ thể cho các dữ liệu sau mà bạn sẽ sử dụng trong tính toán:
- billCostModel(): Mô hình để xác định chi phí, theo địa phương tiền tệ mà hộ gia đình phải trả khi sử dụng một số kWh nhất định. Bao nhiêu phí sử dụng điện có thể thay đổi theo ngày hoặc theo giờ tuỳ thuộc vào những yếu tố như nhu cầu, thời gian trong ngày và lượng điện tiêu dùng của hộ gia đình. Bạn có thể cần ước tính chi phí trung bình.
- costIncreaseFactor: API Mặt trời sử dụng 1.022 (2.2% mức tăng hằng năm) đối với các địa điểm ở Hoa Kỳ.
- dcToAcDerate: Hiệu suất mà bộ biến tần chuyển đổi nguồn điện một chiều điện do các tấm pin mặt trời tạo ra thành điện xoay chiều được dùng trong hộ gia đình. năng lượng mặt trời API sử dụng 85% cho Hoa Kỳ vị trí.
- discountRate: năng lượng mặt trời API sử dụng 1.04 (4% hằng năm tăng) cho các địa điểm ở Hoa Kỳ.
- efficiencyDepreciationFactor (Hệ số hiệu suất): Hiệu suất của năng lượng mặt trời đến mức nào bảng này giảm xuống mỗi năm. API mặt trời sử dụng 0,995 (0,5% mức giảm hằng năm) đối với các địa điểm ở Hoa Kỳ.
- ưu đãi: Bao gồm mọi ưu đãi bằng tiền để lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời do cơ quan chính phủ tại khu vực của bạn cung cấp.
- installationCostModel(): Phương pháp của bạn để ước tính chi phí
lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời bằng nội tệ cho một
installationSizecụ thể. Chi phí thường sẽ tính đến chi phí nhân công và vật tư tại địa phương cho mộtinstallationSize. - installationLifeSpan: Tuổi thọ dự kiến của hệ thống năng lượng mặt trời. Thời hạn sử dụng của API năng lượng mặt trời là 20 năm. Hãy điều chỉnh giá trị này nếu cần cho .
- kWhConsumptionModel(): Mô hình của bạn để xác định mức năng lượng mà một mức chi tiêu của hộ gia đình dựa trên hoá đơn hằng tháng. Nói một cách đơn giản nhất, bạn sẽ chia hoá đơn cho chi phí trung bình của một kWh tại vị trí của hộ gia đình.
- monthlyBill: hoá đơn tiền điện trung bình hằng tháng cho một chủ đề hộ gia đình.
- monthlyKWhEnergyConsumption: Số liệu ước tính về lượng điện năng hộ gia đình tại một địa điểm cụ thể tiêu thụ trong một tháng, được đo tính bằng KWh.
Với các giá trị này và thông tin do phản hồi của API cung cấp, bạn có thể
thực hiện các tính toán cần thiết để đề xuất installationSize phù hợp nhất cho
các vị trí không thuộc phạm vi điều chỉnh của API năng lượng mặt trời.
Cách hoạt động
Hoá đơn tiền điện trung bình hằng tháng là yếu tố then chốt trong quá trình tính toán còn lại.
Ban đầu, năng lượng mặt trời API dựa trên các tính toán dựa trên dữ liệu được chọn sẵn hằng tháng số tiền trên hoá đơn. Nếu cần, bạn có thể chọn một số tiền khác chính xác hơn phản ánh hoá đơn trung bình hằng tháng của riêng bạn.
Biết số tiền của một hoá đơn hằng tháng và chi phí điện hiện tại trong một vị trí cụ thể, API năng lượng mặt trời có thể ước tính số kilowatt giờ (kWh) điện năng một hộ gia đình tiêu thụ mỗi tháng. Đối với chi phí hiện tại của điện trên khắp Hoa Kỳ và để xác định số kWh từ hoá đơn hằng tháng, API năng lượng mặt trời tham chiếu các cơ sở dữ liệu do Clean Power duy trì Nghiên cứu.
Số kWh mà một hộ gia đình tiêu thụ, diện tích sử dụng của mái nhà, và tiềm năng tạo năng lượng mặt trời tại vị trí của ngôi nhà, năng lượng mặt trời API sẽ đánh giá một hoặc nhiều kích thước có thể lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời và đề xuất kích thước mà giúp tiết kiệm nhiều nhất.
Kích thước của một tấm pin năng lượng mặt trời được đo bằng định mức kW. kW mức phân loại này phụ thuộc vào số lượng tấm pin năng lượng mặt trời trong cấu hình và công suất mức phân loại của mỗi bảng điều khiển (được đo bằng watt).
Định mức kW của một hệ thống lắp đặt không giống với công suất đầu ra năng lượng của một hệ thống lắp đặt giá trị cài đặt, được đo bằng kWh và có thể thay đổi. Sản lượng kWh của một cài đặt phụ thuộc vào các yếu tố như sau:
- Thời gian trong ngày
- Thời tiết
- Hướng của bảng điều khiển so với mặt trời
- Bất kỳ bóng nào tạo ra trên bảng điều khiển bởi các đối tượng ở gần
- Tiềm năng điện mặt trời trong khu vực
- Thời gian cài đặt
API năng lượng mặt trời bao gồm các yếu tố như tiềm năng điện mặt trời theo khu vực và độ tuổi của số lượt lắp đặt trong số liệu ước tính sản lượng năng lượng hàng năm của một hệ thống năng lượng mặt trời cài đặt.
Xác định diện tích có thể sử dụng của mái nhà và ước tính kích thước lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời mà nó có thể hỗ trợ, API mặt trời sử dụng hình ảnh từ trên không và 3D nâng cao lập mô hình.
Nội dung giải thích chi tiết về các giá trị và phép tính
Các phần sau đây giải thích cách năng lượng mặt trời API tính toán chi phí, tiết kiệm chi phí và kích thước lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời cho một công trình nhất định tại Hoa Kỳ.
Phần giải thích cho các phép tính sử dụng các thuật ngữ để biểu diễn các giá trị trong tính toán. Để xem giải thích về các thuật ngữ, hãy xem phần Định nghĩa về các thuật ngữ được sử dụng trong tính toán của chúng tôi.
Mức tiêu thụ năng lượng hằng năm của hộ gia đình
Như đã đề cập trước đó, năng lượng mặt trời API xác định mức tiêu thụ hàng tháng dựa trên số tiền trên hoá đơn hằng tháng và chi phí điện khi hộ gia đình đang ở đó. Sau khi xác định mức tiêu thụ điện hằng tháng của một hộ gia đình, chúng tôi tính mức tiêu thụ năng lượng hằng năm tính bằng KWh bằng cách sử dụng công thức sau:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
Mức tiêu thụ năng lượng của một hộ gia đình được giả định không thay đổi so với cùng kỳ năm trước vòng đời của hệ thống năng lượng mặt trời. API Mặt trời giả định vòng đời của một thời gian lắp đặt năng lượng mặt trời là 20 năm.
Sản lượng năng lượng mặt trời hằng năm
năng lượng mặt trời API ước tính sản lượng năng lượng hằng năm của một tấm pin năng lượng mặt trời lắp đặt bằng cách xem xét các yếu tố như cường độ ánh sáng mặt trời, góc chiếu sáng ánh nắng và số giờ có thể sử dụng ánh sáng mặt trời mà một khu vực có thể sử dụng hằng năm.
Hệ thống năng lượng mặt trời sản xuất ra điện dòng điện một chiều (DC), phải đã được biến đổi thành dòng điện xoay chiều (AC) bằng một biến tần trước khi bạn có thể sử dụng trong nhà. Một lượng điện bị mất trong quá trình chuyển đổi, và hiệu suất của bộ biến tần xác định lượng tổn thất.
Hiệu quả của quá trình chuyển đổi được gọi là DC sang AC hạ thấp phẩm giá. Để bù đắp cho khoản lỗ này, năng lượng mặt trời API tăng chi phí hằng năm đầu ra của lắp đặt năng lượng mặt trời bằng một DC đến AC giảm 0,85. Kết quả là sản lượng điện xoay chiều hằng năm, như được thể hiện trong công thức sau:
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
Lượng năng lượng một nơi lắp đặt giảm đi khoảng 0,5% mỗi trong suốt vòng đời lắp đặt. Để giải thích cho điều này, sau lần đầu tiên năm, API năng lượng mặt trời nhân sản lượng điện xoay chiều hằng năm của một lượt lắp đặt với 99,5% hoặc 0,995, mỗi năm trong vòng đời ước tính 20 năm của cài đặt. Chiến dịch này được minh hoạ trong bảng sau.
| Năm | Sản lượng năng lượng mặt trời hàng năm (kWh) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0,995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0,99519 |
Vì hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời phân rã với tốc độ không đổi, nên về cơ bản
chuỗi cấp số nhân với a = initialAcKwhPerYear và r =
Hệ số khấu trừ hiệu quả. Chúng ta có thể sử dụng tổng hình học để tính
LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
Chi phí điện năng lượng mặt trời
Nếu quy mô của công trình lắp đặt bị giới hạn bởi kích thước mái nhà hoặc các yếu tố khác, việc lắp đặt năng lượng mặt trời có thể tạo ra ít điện hơn mức tiêu thụ của một hộ gia đình. Ngang bằng những trường hợp này, hộ gia đình đó có thể sẽ phải trả tiền tiện ích cho một số tiền điện mỗi năm, như được thể hiện trong công thức sau:
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
Để tính đến chi phí này, năng lượng mặt trời API áp dụng mô hình chi phí hoá đơn cho lượng điện ước tính, tính bằng kWh, hộ gia đình sẽ cần từ một dịch vụ điện nước trong suốt vòng đời lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời. Công thức sau minh hoạ điều này phép tính:
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
Để tính đến mức tăng chi phí điện hàng năm, chúng tôi áp dụng costIncreaseFactor là 2,2% hoặc 0, 22 mỗi năm đối với các vị trí ở Hoa Kỳ:
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
Do lạm phát, chúng tôi phải chiết khấu giá trị tiền tệ trong ước tính chi phí trong tương lai. Để tính đến điều này, chúng tôi áp dụng nguyên tắc 4% chiết khấu vào mô hình của chúng tôi cho Vị trí ở Hoa Kỳ:
discountRate = 1 + 4% = 1.04
Bảng sau đây trình bày cách tính hoá đơn dịch vụ tiện ích của mỗi năm theo vòng đời của hệ thống năng lượng mặt trời. remainingLifetimeUtilityBill là tổng hoá đơn dịch vụ tiện ích cho mỗi 20 năm lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời suốt đời.
| Năm | Hoá đơn dịch vụ tiện ích hằng năm tính theo giá trị nội tệ hiện tại (USD) (annualUtilityBillEstimate) |
|---|---|
| 1 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear) = annualUtilityBillEstimateYear1 |
| 2 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0,995) x 1,022 / 1,04 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| : | : |
| 20 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – initialAcKwhPerYear x 0,99519) x 1,02219 / 1,0419 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| Tổng | remainingLifetimeUtilityBill annualUtilityBillEstimateYear2 + .... + annualUtilityBillEstimateYear20 |
Chi phí điện nếu không sử dụng năng lượng mặt trời
Để tính toán một hộ gia đình có thể tiết kiệm được bao nhiêu nếu họ lắp đặt năng lượng mặt trời, chúng tôi cũng có để tính toán số tiền hộ gia đình có thể phải trả nếu họ không mua.
Chúng tôi một lần nữa phải tính đến chi phí điện và lạm phát ngày càng tăng áp dụng costIncreaseFactor là 1,022 và costIncreaseFactor là 1,04 cho tính toán, như chúng tôi đã làm khi tính toán chi phí điện năng lượng mặt trời.
Bảng sau đây trình bày hoá đơn dịch vụ tiện ích mỗi năm không có năng lượng mặt trời được tính toán trong suốt vòng đời của hệ thống năng lượng mặt trời. Chiến lược phát hành đĩa đơn costOfElectricityWithoutSolar là tổng của hóa đơn dịch vụ tiện ích trong cùng khoảng thời gian 20 năm mà chúng tôi đã sử dụng cho chi phí điện năng lượng mặt trời.
| Năm | Hoá đơn dịch vụ tiện ích hằng năm (USD) |
|---|---|
| 1 | monthlyBill x 12 |
| 2 | monthlyBill x 12 x 1.022 / 1.04 |
| : | : |
| 20 | monthlyBill x 12 x 1.02219 / 1.0419 |
| Tổng | Tổng của tất cả hoá đơn hằng năm, cũng có thể được biểu thị dưới dạng costOfElectricityWithoutSolar = 204,35 x costOfElectricityWithoutSolar |
Chi phí lắp đặt năng lượng mặt trời
năng lượng mặt trời API bao gồm chi phí lắp đặt năng lượng mặt trời được đề xuất trong các ước tính mà nó cung cấp. Để ước tính chi phí của một năng lượng mặt trời API sử dụng mô hình chi phí cài đặt đã bản địa hoá và kích thước của tệp cài đặt.
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
Chương trình khuyến khích
Các cơ quan chính phủ có thể cung cấp ưu đãi cho việc lắp đặt năng lượng mặt trời. Chiến lược phát hành đĩa đơn ưu đãi thường ở dạng tín dụng thuế. Dựa trên hộ gia đình vị trí, API năng lượng mặt trời sẽ khấu trừ bất kỳ chương trình khuyến khích nào hiện đang có sẵn cho hộ gia đình dựa trên số liệu ước tính về tổng chi phí.
Tổng chi phí lắp đặt năng lượng mặt trời
năng lượng mặt trời API tính toán tổng chi phí trong 20 năm của một cấu hình năng lượng mặt trời bằng cách sử dụng công thức sau:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Tổng số tiền tiết kiệm được
năng lượng mặt trời API tính toán khoản tiết kiệm cho hộ gia đình bằng cách sử dụng công thức sau:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
năng lượng mặt trời API thực hiện các tính toán ở trên cho mỗi khả năng kích thước cài đặt, rồi đề xuất kích thước cài đặt cung cấp tiết kiệm tối đa cho hộ gia đình. Số tiền tiết kiệm ước tính là được trả về cùng với đề xuất.