Phần này mô tả cách thực hiện các phép tính để giúp bạn xác định cấu hình năng lượng mặt trời phù hợp nhất cho các hộ gia đình ở những khu vực ngoài Hoa Kỳ. Để tính toán các đề xuất, bạn cần lập mô hình chi phí lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời và khoản tiền tiết kiệm được bằng cách sử dụng dữ liệu từ phản hồi của API năng lượng mặt trời.
Đối với các địa điểm ở Hoa Kỳ, API năng lượng mặt trời sẽ trả về một bản sao của đối tượng FinancialAnalysis đối với từng hoá đơn tiền điện tương ứng với vị trí đầu vào. Bạn sử dụng thông tin trong những trường hợp này để xác định hoá đơn, mức tiêu thụ năng lượng và cuối cùng là khoản tiết kiệm liên quan đến từng kích thước lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời.
Đối với các vị trí không ở Hoa Kỳ, phản hồi của API không bao gồm các bản sao FinancialAnalysis. Vì vậy, bạn phải tự tính toán chi phí và số tiền tiết kiệm được cho từng cấu hình năng lượng mặt trời trước khi có thể đề xuất cấu hình phù hợp nhất. Để thực hiện các phép tính, bạn cần thu thập dữ liệu theo vị trí cụ thể và làm theo hướng dẫn trong tài liệu này.
Bạn có thể lập mô hình các phép tính của mình theo các phép tính mà API năng lượng mặt trời sử dụng cho các địa điểm ở Hoa Kỳ. Để biết nội dung giải thích về những phép tính này, hãy xem bài viết Tính toán chi phí tiết kiệm (Hoa Kỳ).
Cấu hình tấm pin năng lượng mặt trời
Đối với những địa điểm không ở Hoa Kỳ, thông tin về từng cấu hình tấm pin năng lượng mặt trời mà bạn cần để phân tích tài chính sẽ được cung cấp trong trường SolarPanelConfig.
Số lượng thực thể SolarPanelConfig được trả về phụ thuộc vào kích thước mái của vị trí đầu vào. Để tính toán, bạn cần giá trị từ 2 trường sau:
panelsCount: Số lượng bảng điều khiển được dùng trong cấu hình này.yearlyEnergyDcKwh: Lượng năng lượng mặt trời (tính bằng kWh điện một chiều) mà cấu hình này tạo ra trong khoảng thời gian một năm, dựa trên kích thước bảng điều khiển được xác định bởi các trường sau trong đối tượngSolarPotential:panelHeightMeters: Chiều cao của bảng điều khiển tính bằng mét.panelWidthMeters: Chiều rộng của bảng điều khiển tính bằng mét.panelCapacityWatts: Mức xếp hạng công suất của bảng điều khiển tính bằng watt.
Ví dụ sau đây cho thấy một thực thể của đối tượng SolarPanelConfig trong trường solarPanelConfigs trong một phản hồi yêu cầu:
"solarPanelConfigs": [
{
"panelsCount": 4,
"yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424,
"roofSegmentSummaries": [
{
"pitchDegrees": 16.253168,
"azimuthDegrees": 169.41516,
"panelsCount": 4,
"yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424
}
]
}
]
Đối với các hệ thống năng lượng mặt trời được lắp đặt, installationSize là công suất đầu ra kW chứ không phải là số lượng diện tích hoặc bảng điều khiển và được định nghĩa là:
installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW
Điều chỉnh mức sản xuất năng lượng ước tính cho các điểm xếp hạng khác nhau của bảng điều khiển
Để tính toán giá trị yearlyEnergyDcKwh, API năng lượng mặt trời sử dụng mức công suất trong trường panelCapacityWatts, hiện là 250 W.
Nếu cần sử dụng một mức xếp hạng công suất của bảng điều khiển khác trong các phép tính và kích thước của bảng điều khiển gần như tương đương với các giá trị trong trường panelHeightMeters và panelWidthMeters, thì bạn có thể điều chỉnh các phép tính bằng cách nhân giá trị do API trả về trong trường yearlyEnergyDcKwh với tỷ lệ công suất xếp hạng với giá trị trong panelCapacityWatts.
Ví dụ: nếu công suất định mức của bảng điều khiển là 400 W và panelCapacityWatts là 250 W, hãy nhân giá trị của yearlyEnergyDcKwh mà API tính toán bằng cách sử dụng panelCapacityWatts với hệ số 400/250 hoặc 1,6. Nếu mức công suất của bảng điều khiển là 200 W, hãy nhân yearlyEnergyDcKwh với 200/250 hoặc 0, 8.
Sản xuất quá mức năng lượng
Việc tính đến năng lượng dư thừa có thể được tạo ra từ việc lắp đặt năng lượng mặt trời nằm ngoài phạm vi tính toán của API năng lượng mặt trời. Trên thực tế, nếu API năng lượng mặt trời trả về nhiều phiên bản SolarPanelConfig có thể có cho một hộ gia đình nhất định, thì API năng lượng mặt trời sẽ không xem xét các kết quả hoặc cấu hình sản xuất nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ trung bình của hộ gia đình giả định tại Hoa Kỳ trong FinancialAnalysis.
Tuy nhiên, có thể bạn có lý do để đưa vào các đề xuất dành cho các lượt cài đặt tạo ra quá nhiều điện. Ví dụ: bạn có thể bù đắp cho sự suy giảm dần hiệu suất của bảng điều khiển (efficiencyDepreciationFactor) bằng cách cho phép sản xuất vượt mức trong giai đoạn đầu của vòng đời cài đặt. Để biết thêm thông tin, hãy xem bài viết Các giá trị bắt buộc đối với bản phân tích tài chính.
Dù lý do của bạn là gì, nếu bạn tính cả các hệ thống lắp đặt điện mặt trời để tạo ra điện dư thừa trong tính toán, xin lưu ý rằng các phép tính được giải thích ở đây không bao gồm trường hợp đó.
Các giá trị bắt buộc đối với bản phân tích tài chính đối với những địa điểm không ở Hoa Kỳ
Từ mỗi thực thể SolarPanelConfig trong phản hồi của API, bạn cần có 2 giá trị để thực hiện việc phân tích tài chính cho thực thể đó:
panelsCount: Số lượng tấm pin năng lượng mặt trời trong một lượt lắp đặt. Bạn sẽ sử dụng giá trị này khi tính toáninstallationSize.yearlyEnergyDcKwh: Lượng năng lượng mặt trời mà một bố cục thu được trong khoảng thời gian một năm (tính bằng kWh điện một chiều, dựa trên mộtpanelsCountcụ thể). Bạn sử dụng giá trị này trong tính toán về năng lượng mặt trời có thể dùng làm điện xoay chiều trong hộ gia đình (initialAcKwhPerYear) của mỗiinstallationSize, có tính đến mọi mức tổn thất năng lượng trong quá trình chuyển đổi từ một chiều từ một chiều sang nguồn AC.
Ngoài ra, bạn cần thu thập các giá trị theo vị trí cụ thể cho các biến sau đây mà bạn sẽ dùng trong các phép tính:
- billCostModel(): Mô hình để xác định chi phí bằng đồng nội tệ, do hộ gia đình thanh toán dựa trên một số kWh nhất định. Mức phí tiện ích có thể thay đổi theo ngày hoặc theo giờ tuỳ thuộc vào các yếu tố như nhu cầu sử dụng, thời gian trong ngày và lượng điện hộ gia đình tiêu thụ. Bạn có thể cần ước tính chi phí trung bình.
- costIncreaseFactor: Yếu tố làm tăng chi phí điện hằng năm. năng lượng mặt trời API sử dụng 1.022 (tăng 2,2% hằng năm) cho các địa điểm ở Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này nếu cần đối với khu vực của bạn.
- dcToAcDerate: Hiệu suất mà bộ biến tần chuyển đổi điện một chiều do các tấm pin mặt trời sản xuất ra thành điện xoay chiều dùng trong hộ gia đình. năng lượng mặt trời API sử dụng 85% cho các địa điểm tại Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này nếu cần đối với khu vực của bạn.
- discountRate: năng lượng mặt trời API sử dụng 1.04 (4% tăng hằng năm) cho các địa điểm ở Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này nếu cần đối với khu vực của bạn.
- efficiencyDepreciationFactor: Hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời giảm bao nhiêu mỗi năm. năng lượng mặt trời API sử dụng 0,995 (giảm 0,5% hằng năm) cho các vị trí ở Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này nếu cần đối với khu vực của bạn.
- ưu đãi: Bao gồm mọi ưu đãi bằng tiền để lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời do các cơ quan chính phủ tại khu vực của bạn cung cấp.
- installationCostModel(): Phương thức để ước tính chi phí lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời bằng nội tệ cho một
installationSizenhất định. Mô hình chi phí thường tính đến chi phí nhân công và vật tư tại địa phương cho mộtinstallationSizenhất định. - 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. Điều chỉnh giá trị này nếu cần đối với khu vực của bạn.
- kWhConsumptionModel(): Mô hình xác định mức năng lượng mà một hộ gia đình tiêu thụ dựa trên hoá đơn hằng tháng. Ở dạng 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 của một hộ gia đình.
- monthlyKWhEnergyConsumption: Thông tin ước tính về lượng điện trung bình mà hộ gia đình ở một vị trí nhất định tiêu thụ trong một tháng, được đo 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 có trong API năng lượng mặt trời.
Các bước tính toán
Các bước sau đây dựa trên phương pháp của Sun API. Có thể bạn cần phải điều chỉnh phương pháp dựa trên thông tin có sẵn cho vị trí của mình.
Tính toán mức tiêu thụ năng lượng hằng năm của hộ gia đình tại vị trí đầu vào:
- Ước tính hoặc yêu cầu hoá đơn hằng tháng của hộ gia đình.
- Tính monthlyKWhEnergyConsumption từ hóa đơn hằng tháng. (Nếu biết monthlyKWhEnergyConsumption, bạn có thể bỏ qua bước này.) Ví dụ:
monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)
- Tính annualKWhEnergyConsumption bằng cách nhân monthlyKWhEnergyConsumption với 12:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
Nhận phản hồi của API cho hộ gia đình mục tiêu:
https://solar.googleapis.com/v1/buildingInsights:findClosest?location.latitude=lat-number&location.longitude=long-number&key=yourAPIKey
Phản hồi bao gồm ánh sáng mặt trời có thể sử dụng, không gian mái có thể sử dụng và một hoặc nhiều cấu hình bảng điều khiển năng lượng mặt trời có thể sử dụng.
Tính toán sản lượng điện mặt trời AC hằng năm của mỗi
installationSizemà API đề xuất bằng cách nhân giá trịyearlyEnergyDcKwhdo API cung cấp trong mỗi thực thểSolarPanelConfigvới dcToAcDerate cục bộ của bạn:initialAcKwhPerYear =
yearlyEnergyDcKwhx dcToAcDerateKhông bắt buộc phải loại bỏ khỏi xem xét phiên bản
SolarPanelConfigbất kỳ tạo ra nhiều điện hơn mức tiêu thụ hằng năm của hộ gia đình (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).Tính toán sản lượng năng lượng mặt trời trong vòng đời (LifetimeProductionAcKwh) của mỗi installationSize được trả về:
- Đối với mỗi năm trong thời gian hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời được lắp đặt, hãy tính toán lượng điện mà hệ thống lắp đặt sẽ sản xuất hằng năm, áp dụng efficiencyDepreciationFactor theo cấp số nhân cho mỗi năm sau năm đầu tiên.
- Cộng tổng số cho tất cả các năm.
Bảng sau đây là một ví dụ về cách tính toán mức sản xuất năng lượng toàn thời gian giả sử installationLifeSpan là 20 năm. Mỗi hàng đại diện cho một năm sản xuất. Sau năm đầu tiên, mức giảm hiệu suất sẽ được áp dụng theo cấp số nhân. Cuối cùng, tổng của tất cả các hàng là giá trị sản xuất năng lượng toàn thời gian của hoạt động lắp đặt năng lượng mặt trời.
Năm Sản lượng năng lượng mặt trời hàng năm (kWh) 1 initialAcKwhPerYear 2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationfactor : : 20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationfactor19 Tổng LifetimeProductionAcKwh
Vì hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời phân rã theo tốc độ không đổi, về cơ bản, đây là một chuỗi hình học, trong đó a = initialAcKwhPerYear và r =
efficiencyDepreciationfactoror. Chúng ta có thể sử dụng một tổng hình học để tính LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
Đoạn mã Python sau đây tính tổng hình học ở trên:
def LifetimeProductionAcKwh(
dcToAcDerate,
yearlyEnergyDcKwh,
efficiencyDepreciationFactor,
installationLifeSpan):
return (
dcToAcDerate *
yearlyEnergyDcKwh *
(1 - pow(
efficiencyDepreciationFactor,
installationLifeSpan)) /
(1 - efficiencyDepreciationFactor))
Đối với mỗi
installationSizeđược trả về, hãy tính chi phí toàn thời gian của mức tiêu thụ năng lượng nếuinstallationSizeđược cài đặt:- Để đáp ứng thời gian hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời trong vòng đời mỗi năm, hãy tính toán chi phí điện năng mà hộ gia đình cần mua hằng năm để đủ mức tiêu thụ năng lượng mà điện mặt trời không đáp ứng được. Sử dụng các giá trị cho annualKWhEnergyConsumption và initialAcKwhPerYear mà bạn đã tính toán trước đây. Đối với mỗi năm sau năm đầu tiên, hãy áp dụng các giá trị efficiencyDepreciationFactor (Hệ số hiệu suất hiệu quả), efficiencyDepreciationFactor và efficiencyDepreciationFactor.
- Cộng tổng số cho tất cả các năm.
Bảng sau đây trình bày một ví dụ về cách tính chi phí vòng đời của điện. Mỗi hàng thể hiện chi phí điện cho một năm trong vòng đời của hệ thống năng lượng mặt trời. Sau năm đầu tiên, cả chi phí điện tăng lên và lãi suất chiết khấu đều được áp dụng theo cấp số nhân. Cuối cùng, tổng tất cả các hàng là chi phí sử dụng điện trong suốt thời gian lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời.
Năm Hoá đơn dịch vụ tiện ích hằng năm tính bằng giá trị nội tệ hiện tại (USD) (annualUtilityBillEstimate) 1 annualUtilityBillEstimateYear1 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear) 2 annualUtilityBillEstimateYear2 : : 20 annualUtilityBillEstimateYear20 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - tiên phát Tổng remainingLifetimeUtilityBill
Mã Python sau đây trả về một mảng annualUtilityBillEstimate cho
mỗi năm của 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
Tính toán chi phí sử dụng điện trong trường hợp không lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời:
- Để biết thời gian hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời trong vòng đời hằng năm, hãy tính toán chi phí điện năng mà hộ gia đình cần mua hằng năm nếu không lắp đặt điện mặt trời. Sử dụng giá trị cho monthlyBill. Đối với mỗi năm sau năm đầu tiên, hãy áp dụng các giá trị costIncreaseFactor và costIncreaseFactor cho costIncreaseFactor.
- Cộng tổng số cho tất cả các năm.
Bảng sau đây cho thấy một ví dụ về cách tính chi phí toàn thời gian của điện năng khi không sử dụng năng lượng mặt trời. Mỗi hàng thể hiện chi phí điện trong một năm trong cùng số năm với thời gian hoạt động của một hệ thống năng lượng mặt trời. Sau năm đầu tiên, cả chi phí điện tăng lên và lãi suất chiết khấu đều được áp dụng theo cấp số nhân. Cuối cùng, tổng tất cả các hàng là chi phí điện sử dụng trong suốt thời gian chưa lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời.
Năm Hoá đơn dịch vụ tiện ích hằng năm tính theo giá trị nội tệ hiện tại 1 annualBill = monthlyBill x 12 2 annualBill = monthlyBill x 12 x cost increasedFactor / discountRate : : 20 annualBill = monthlyBill x 12 x costriseFactor19 / discountRate19 Tổng costOfElectricityWithoutSolar
Mã sau đây sẽ thực hiện phép tính ở trên:
lifetimeBill = (
monthlyBill * 12 *
(1 - pow(costIncreaseFactor / discountRate, installationLifeSpan)) /
(1 - costIncreaseFactor / discountRate))
Đối với mỗi kích thước lắp đặt, hãy tính chi phí lắp đặt:
installationCost = installationCost(
installationSize)Thêm bất kỳ ưu đãi bằng tiền nào dành cho vị trí hộ gia đình.
Đối với mỗi kích thước lắp đặt, hãy tính tổng chi phí liên quan đến việc lắp đặt năng lượng mặt trời:
totalCostWithSolar = InstallationCost + leftLifetimeUtilityBill - Chương trình ưu đãi
Đối với mỗi kích thước lắp đặt, hãy tính tổng số tiền tiết kiệm được liên quan đến việc lắp đặt năng lượng mặt trời:
Tiết kiệm = costOfElectricity khỏiSolar - totalCostWithSolar
Chọn kích thước cài đặt giúp tiết kiệm nhiều nhất.
Khi hệ thống tính toán xong
Dựa trên thông tin bạn cung cấp, thông tin do API năng lượng mặt trời trả về và các phép tính ở trên, bạn có thể đề xuất kích thước lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời giúp tiết kiệm chi phí tối đa cho các hộ gia đình trong khu vực của bạn.
Trong các đề xuất mà bạn cung cấp cho người dùng cuối, bạn cũng có thể đưa những thông tin sau đây mà API trả về vào đối tượng SolarPotential của trường solarPotential:
- Lượng ánh sáng mặt trời có thể sử dụng mà một ngôi nhà nhận được hằng năm. Giá trị này được trả về trong trường
maxSunshineHoursPerYearcủa đối tượngSolarPotential. - Số feet vuông mái nhà có thể dùng để lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời. Hệ thống sẽ trả về giá trị này trong trường
wholeRoofStatscủa đối tượngSolarPotential. - Hoá đơn tiền điện trung bình hằng tháng của hộ gia đình.