В этом документе объясняется, как Solar API рассчитывает различные значения, которые он использует для рекомендации установки солнечных панелей, а также для оценки затрат и экономии средств для адресов в США.
Если вы введете адрес проживания в обслуживаемом регионе США, Solar API покажет вам следующие оценки:
- Сколько солнечного света получает дом ежегодно
- Сколько места на крыше для солнечной установки
- Какую экономию в долларах США может ожидать дом за 20 лет эксплуатации солнечной системы?
- Среднемесячный счет за электроэнергию для домов в вашем районе, который вы можете скорректировать для своего дома.
- Рекомендуемая мощность солнечной системы в доме, измеряемая в киловаттах (кВт).
Хотя Solar API предоставляет оценки для любой структуры, для которой у него есть данные, предоставляемые им оценки лучше всего подходят для жилых домов или небольших коммерческих структур. Solar API рекомендует размеры солнечной установки, которые максимизируют экономию, не производя за год больше энергии, чем может потребить домохозяйство. Solar API не рассчитывает значения, связанные с избыточным производством энергии.
Рекомендуемые размеры установки ограничены годовым потреблением энергии по ряду причин, но в первую очередь потому, что домохозяйства в США в настоящее время получают небольшую финансовую выгоду или вообще не получают никакой финансовой выгоды от избыточного производства энергии. В регионах США, где есть чистые измерения , кредиты, полученные от избыточного производства энергии, обычно истекают со временем.
Обязательные значения для финансового анализа для местоположений в 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 расчетеinstallationSize. -
yearlyEnergyDcKwh: сколько солнечной энергии улавливает планировка в течение года, в кВтч постоянного тока, с учетом определенногоpanelsCount. Вы используете это значение при расчете годового производства солнечной энергии переменного тока (initialAcKwhPerYear) для каждойinstallationSize.
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 : Solar API использует 1,022 (ежегодное увеличение на 2,2%) для местоположений в США.
- 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.
- DiscountRate : Solar API использует 1,04 (ежегодное увеличение на 4%) для местоположений в США.
- effectDepreciationFactor : насколько снижается эффективность солнечных панелей каждый год. Solar API использует 0,995 (годовое снижение на 0,5%) для местоположений в США.
- 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 заданногоinstallationSize. - 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.
Как это работает
Среднемесячный счет за электроэнергию является ключом к остальным расчетам.
Первоначально Solar API основывает свои расчеты на заранее выбранной сумме ежемесячного счета. При необходимости вы можете выбрать другую сумму, которая более точно отражает ваш среднемесячный счет.
Зная сумму ежемесячного счета и текущую стоимость электроэнергии в данном месте, Solar API может оценить количество киловатт-часов (кВтч) электроэнергии, потребляемое домохозяйством каждый месяц. Для определения текущей стоимости электроэнергии в США и для определения кВтч по ежемесячному счету Solar API ссылается на базы данных, поддерживаемые Clean Power Research .
Используя количество кВтч, потребляемое домохозяйством, полезную площадь крыши дома и солнечный потенциал местоположения дома, Solar API оценивает один или несколько возможных размеров солнечной установки и рекомендует размер, который обеспечивает наибольшую экономию.
Размер установки солнечной панели измеряется ее номинальной мощностью в кВт. Номинальная мощность в кВт зависит от количества солнечных панелей в конфигурации и номинальной мощности каждой панели, измеряемой в ваттах.
Номинальная мощность установки в кВт – это не то же самое, что выходная мощность установки, которая измеряется в кВтч и является переменной. Мощность установки в кВтч зависит от следующих факторов:
- Время суток
- Погода
- Ориентация панели на солнце
- Любые тени, отбрасываемые на панели близлежащими объектами.
- Региональный солнечный потенциал
- Возраст установки
Solar API учитывает такие факторы, как региональный солнечный потенциал и возраст установки, при оценке годового производства энергии солнечной установкой.
Чтобы определить полезную площадь крыши и оценить размер солнечной установки, которую она может поддерживать, Solar API использует аэрофотоснимки и расширенное 3D-моделирование.
Подробное объяснение значений и расчетов
В следующих разделах объясняется, как Solar API рассчитывает затраты, экономию и размеры солнечных установок для заданной конструкции в США.
В пояснениях к расчетам используются термины для обозначения значений в расчетах. Объяснение терминов см. в разделе «Определение терминов, используемых в наших расчетах».
Годовое потребление энергии домохозяйствами
Как упоминалось ранее, Solar API определяет ежемесячное потребление электроэнергии на основе суммы ежемесячного счета и стоимости электроэнергии в том месте, где находится домохозяйство. Определив ежемесячное потребление электроэнергии домохозяйством, мы рассчитаем годовое потребление энергии в кВтч, используя следующую формулу:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
Предполагается, что потребление энергии домохозяйством будет оставаться неизменным из года в год в течение всего срока службы солнечной установки. Solar API предполагает, что срок службы солнечной установки составляет 20 лет.
Годовое производство солнечной энергии
Solar API оценивает годовое производство энергии солнечной установкой, учитывая такие факторы, как интенсивность солнечного света, угол солнечного света и количество часов полезного солнечного света, которые регион получает ежегодно.
Солнечные установки производят электричество постоянного тока (DC), которое необходимо преобразовать в электричество переменного тока (AC) с помощью инвертора, прежде чем вы сможете использовать его в своем доме. Некоторое количество электроэнергии теряется в процессе преобразования, и эффективность инвертора определяет, сколько именно теряется.
Эффективность процесса преобразования называется снижением мощности постоянного тока в переменный . Чтобы учесть потери, Solar API умножает годовую мощность солнечной установки на снижение мощности постоянного тока к переменному, равное 0,85. Результатом является годовое производство электроэнергии переменного тока, как показано в следующей формуле:
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
Количество энергии, производимой установкой, снижается примерно на 0,5% каждый год в течение срока службы установки. Чтобы учесть это, после первого года Solar API умножает годовую мощность установки переменного тока на 99,5%, или 0,995, каждый год в течение расчетного 20-летнего срока службы установки. Это показано в следующей таблице.
| Год | Годовое производство солнечной энергии (кВтч) |
|---|---|
| 1 | начальныйAcKwhPerYear |
| 2 | начальныйAcKwhPerYear x 0,995 |
| : | : |
| 20 | начальныйAcKwhPerYear x 0,995 19 |
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))
Стоимость электроэнергии при солнечной энергии
Если размер установки ограничен размером крыши или другими факторами, солнечная установка может производить меньше электроэнергии, чем потребляет домохозяйство. В этих случаях домохозяйству, скорее всего, придется платить коммунальным предприятиям за определенное количество электроэнергии каждый год, как показано в следующей формуле:
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
Чтобы учесть эти затраты, Solar API применяет модель стоимости счета к расчетному количеству электроэнергии в кВтч, которое домохозяйству потребуется от коммунального предприятия в течение срока службы солнечной установки. Следующая формула иллюстрирует этот расчет:
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
Чтобы учесть ежегодное увеличение стоимости электроэнергии, мы применяем коэффициент CostIncreaseFactor, равный 2,2%, или 0,22, в год для местоположений в США:
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
Из-за инфляции нам приходится дисконтировать стоимость валюты в наших оценках будущих затрат. Чтобы учесть это, мы применяем ставку дисконтирования 4% к нашей модели для местоположений в США:
discountRate = 1 + 4% = 1.04
В следующей таблице показано, как рассчитывается годовой счет за коммунальные услуги в течение срока службы солнечной установки. ОстатокLifetimeUtilityBill представляет собой общую сумму счетов за коммунальные услуги за каждый из 20 лет срока службы солнечной установки.
| Год | Годовой счет за коммунальные услуги в текущей стоимости в местной валюте (доллары США) ( AnnualUtilityBillEstimate ) |
|---|---|
| 1 | billCostModel ( yearlyKWhEnergyConsumption - InitialAcKwhPerYear ) = AnnualUtilityBillEstimateYear1 |
| 2 | billCostModel ( yearlyKWhEnergyConsumption - InitialAcKwhPerYear x 0,995) x 1,022/1,04 = AnnualUtilityBillEstimateYear2 |
| : | : |
| 20 | billCostModel ( yearlyKWhEnergyConsumption - InitialAcKwhPerYear x 0,995 19 ) x 1,022 19 / 1,04 19 = AnnualUtilityBillEstimateYear2 | Общий | Оставшийся срок службыСчет за коммунальные услуги = годовойСчет за коммунальные услугиОценочный год1 + годовойСчет за коммунальные услугиОценочный год2 + …. + годовой счет за коммунальные услугиОценкаГод20 |
Стоимость электроэнергии без солнечной энергии
Чтобы рассчитать, сколько домохозяйство могло бы сэкономить, если бы установило солнечную энергию, нам также нужно подсчитать, сколько домохозяйство могло бы заплатить, если бы оно этого не сделало.
Нам снова приходится учитывать рост стоимости электроэнергии и инфляцию, применяя к расчетам CostIncreaseFactor 1,022 и DiscountRate 1,04, как мы это делали, когда рассчитывали стоимость электроэнергии с помощью солнечной энергии.
В следующей таблице показано, как рассчитывается годовой счет за коммунальные услуги без солнечной энергии в течение срока службы солнечной установки. Стоимость электроэнергии без солнечной энергии — это общая сумма счетов за коммунальные услуги за тот же 20-летний период, которую мы использовали для расчета стоимости электроэнергии с использованием солнечной энергии.
| Год | Годовой счет за коммунальные услуги (долл. США) |
|---|---|
| 1 | ежемесячный счет x 12 |
| 2 | Ежемесячный счет x 12 x 1,022 / 1,04 |
| : | : |
| 20 | Ежемесячный счет x 12 x 1,022 19 / 1,04 19 | Общий | Сумма всех годовых счетов, которую также можно выразить как стоимость электроэнергии без солнечной энергии = 204,35 x ежемесячный счет. |
Стоимость установки солнечной батареи
Solar API включает стоимость установки рекомендуемой солнечной конфигурации в предоставляемые им оценки. Для оценки стоимости установки Solar API использует локализованную модель стоимости установки и размер установки.
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
Стимулы
Государственные учреждения могут предоставлять стимулы для установки солнечной энергии. Стимулы часто имеют форму налоговых льгот. В зависимости от местоположения домохозяйства Solar API вычитает любые стимулы, которые в настоящее время доступны домохозяйству, из оценки общих затрат.
Общая стоимость с солнечной установкой
Solar API рассчитывает общую 20-летнюю стоимость солнечной конфигурации по следующей формуле:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Общая экономия
Solar API рассчитывает экономию для домохозяйства по следующей формуле:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Solar API выполняет приведенные выше расчеты для каждого возможного размера установки, а затем рекомендует размер установки, обеспечивающий максимальную экономию для домохозяйства. Сумма предполагаемой экономии возвращается с рекомендацией.