Phần này mô tả cách thực hiện các phép tính giúp bạn xác định cấu hình năng lượng mặt trời phù hợp nhất cho các hộ gia đình ở những vị trí không thuộc Hoa Kỳ. Để tính toán các đề xuất, bạn cần mô hình hoá chi phí lắp đặt tấm pin mặt trời và mức tiết kiệm mà tấm pin mặt trời mang lại bằng cách sử dụng dữ liệu từ phản hồi của Solar API.
Đối với các vị trí ở Hoa Kỳ, Solar API sẽ trả về một phiên bản của đối tượng FinancialAnalysis cho từng quy mô hoá đơn tiền điện của 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 mức tiết kiệm liên quan đến từng quy mô lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời.
Đối với các vị trí không thuộc Hoa Kỳ, phản hồi của API không bao gồm các thực thể FinancialAnalysis, vì vậy, bạn phải tự tính toán chi phí và mức tiết kiệm cho từng cấu hình năng lượng mặt trời trước khi có thể đề xuất cấu hình tốt 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 mô hình hoá các phép tính dựa trên những phép tính mà Solar API sử dụng cho các vị trí ở Hoa Kỳ. Để biết thông tin giải thích về các phép tính này, hãy xem bài viết Tính toán mức tiết kiệm chi phí (Hoa Kỳ).
Cấu hình tấm pin năng lượng mặt trời
Đối với những địa điểm không thuộc Hoa Kỳ, thông tin về từng cấu hình tấm pin mặt trời mà bạn cần để phân tích tài chính được cung cấp trong trường SolarPanelConfig.
Số lượng thực thể SolarPanelConfig được trả về phụ thuộc vào kích thước mái nhà của vị trí đầu vào. Để tính toán, bạn cần có giá trị của 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 một năm, dựa trên kích thước tấm pin do các trường sau đây xác định trong đối tượngSolarPotential:panelHeightMeters: Chiều cao của bảng điều khiển tính bằng mét.panelWidthMeters: Chiều rộng của bảng điều khiển tính bằng mét.panelCapacityWatts: Công suất của tấm pin tính bằng watt.
Ví dụ sau đây minh hoạ 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, installationSize đề cập đến công suất đầu ra tính bằng kW thay vì diện tích hoặc số lượng tấm pin và được xác định như sau:
installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW
Điều chỉnh mức ước tính sản xuất năng lượng cho các mức xếp hạng tấm pin khác nhau
Để tính giá trị yearlyEnergyDcKwh, Solar API sử dụng công suất định mức trong trường panelCapacityWatts, hiện là 400 W.
Nếu cần sử dụng mức công suất khác của tấm pin trong các phép tính và kích thước của tấm pin có thể so sánh được với các giá trị trong trường panelHeightMeters và panelWidthMeters, bạn có thể điều chỉnh các phép tính bằng cách nhân giá trị mà API trả về trong trường yearlyEnergyDcKwh với tỷ lệ giữa mức công suất của bạn và giá trị trong panelCapacityWatts.
Ví dụ: nếu công suất định mức của các tấm pin là 500 W và panelCapacityWatts là 400 W, hãy nhân giá trị của yearlyEnergyDcKwh (API tính toán bằng cách sử dụng panelCapacityWatts) với hệ số 500/400 hoặc 1,25. Nếu công suất định mức của tấm pin là 200 W, hãy nhân yearlyEnergyDcKwh với 200/400 hoặc 0, 5.
Sản xuất năng lượng dư thừa
Việc tính toán năng lượng dư thừa có thể được tạo ra từ hệ thống năng lượng mặt trời không thuộc phạm vi tính toán của Solar API. Trên thực tế, nếu Solar API trả về nhiều phiên bản SolarPanelConfig có thể có cho một hộ gia đình nhất định, thì Solar API sẽ không xem xét những kết quả hoặc cấu hình tạo ra nhiều điện hơn mức tiêu thụ trung bình giả định của hộ gia đình ở Hoa Kỳ trong FinancialAnalysis.
Tuy nhiên, bạn có thể có lý do để đưa những hệ thống tạo ra lượng điện dư thừa vào đề xuất của mình. Ví dụ: bạn có thể muốn bù đắp cho sự suy giảm dần dần hiệu suất của tấm pin (efficiencyDepreciationFactor) bằng cách cho phép sản xuất dư thừa trong phần đầu của vòng đời lắp đặt. Để biết thêm thông tin, hãy xem bài viết Các giá trị bắt buộc để phân tích tài chính.
Dù lý do của bạn là gì, nếu bạn đưa các thiết bị năng lượng mặt trời tạo ra lượng điện dư thừa vào tính toán, hãy lưu ý rằng các phép tính được giải thích ở đây không bao gồm trường hợp đó.
Giá trị bắt buộc để phân tích tài chính cho các vị trí không ở Hoa Kỳ
Từ mỗi phiên bản SolarPanelConfig trong phản hồi của API, bạn cần có 2 giá trị để thực hiện phân tích tài chính cho phiên bản đó:
panelsCount: Số lượng tấm năng lượng mặt trời trong một hệ thống lắp đặt. Bạn sử dụng giá trị này trong quá trình tính toáninstallationSize.yearlyEnergyDcKwh: Lượng năng lượng mặt trời mà một bố cục thu được trong một năm, tính bằng kWh điện một chiều, với mộtpanelsCountcụ thể. Bạn sử dụng giá trị này trong phép tính năng lượng mặt trời có thể sử dụng dưới dạng điện xoay chiều trong hộ gia đình (initialAcKwhPerYear) của mỗiinstallationSize, có tính đến mọi tổn thất năng lượng trong quá trình chuyển đổi từ dòng điện một chiều sang dòng điện xoay chiều.
Ngoài ra, bạn cần thu thập các giá trị theo vị trí cho những biến sau đây mà bạn sẽ dùng trong các phép tính:
- billCostModel(): Mô hình của bạn để xác định chi phí mà một hộ gia đình phải trả bằng đơn vị tiền tệ địa phương khi sử dụng một số kWh nhất định. Mức phí mà công ty điện lực tính cho điện có thể thay đổi theo từng ngày hoặc từng giờ, tuỳ thuộc vào những yếu tố như nhu cầu, thời gian trong ngày và lượng điện mà hộ gia đình tiêu thụ. Bạn có thể cần ước tính chi phí trung bình.
- costIncreaseFactor: Hệ số mà chi phí điện tăng hằng năm. Solar API sử dụng 1,022 (tăng 2,2% mỗi năm) cho các vị trí ở Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này cho phù hợp với khu vực của bạn (nếu cần).
- dcToAcDerate: Hiệu suất mà bộ biến tần chuyển đổi điện một chiều do tấm pin mặt trời tạo ra thành điện xoay chiều được dùng trong hộ gia đình. Solar API sử dụng 85% cho các vị trí ở Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này cho phù hợp với khu vực của bạn (nếu cần).
- discountRate: Solar API sử dụng 1,04 (tăng 4% mỗi năm) cho các địa điểm ở Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này cho phù hợp với khu vực của bạn (nếu cần).
- efficiencyDepreciationFactor: Mức độ giảm hiệu suất của các tấm pin mặt trời mỗi năm. Solar API sử dụng 0,995 (giảm 0,5% mỗi năm) cho các vị trí ở Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này nếu cần cho khu vực của bạn.
- ưu đãi: Thêm mọi ưu đãi bằng tiền mặt để lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời do các tổ chức chính phủ ở khu vực của bạn cung cấp.
- installationCostModel(): Phương thức ước tính chi phí lắp đặt năng lượng mặt trời bằng nội tệ cho một
installationSizenhất định. Mô hình chi phí thường sẽ tính đến chi phí nhân công và vật liệu tại địa phương cho mộtinstallationSizenhất định. - installationLifeSpan: Tuổi thọ dự kiến của hệ thống năng lượng mặt trời. Solar API sử dụng 20 năm. Điều chỉnh giá trị này nếu cần cho khu vực của bạn.
- kWhConsumptionModel(): Mô hình của bạn để xác định lượng năng lượng mà một hộ gia đình tiêu thụ dựa trên hoá đơn hằng tháng. Nói một cách đơn giản, bạn sẽ chia hoá đơn cho chi phí trung bình của 1 kWh tại vị trí của hộ gia đình.
- monthlyBill: hoá đơn tiền điện trung bình hằng tháng của một hộ gia đình.
- monthlyKWhEnergyConsumption: Mức tiêu thụ điện trung bình ước tính của hộ gia đình tại một vị trí nhất định trong một tháng, tính bằng kWh.
Với các giá trị này và thông tin do phản hồi API cung cấp, bạn có thể thực hiện các phép tính cần thiết để đề xuất installationSize phù hợp nhất cho những vị trí không thuộc phạm vi của Solar API.
Các bước tính toán
Các bước sau đây dựa trên phương pháp của Solar API. Bạn có thể cần điều chỉnh phương pháp dựa trên thông tin có sẵn cho vị trí của mình.
Tính 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 cho hộ gia đình.
- Tính monthlyKWhEnergyConsumption từ hoá 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 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 này bao gồm ánh sáng mặt trời có thể sử dụng, không gian mái nhà có thể sử dụng và một hoặc nhiều cấu hình tấm pin mặt trời có thể có.
Tính sản lượng điện xoay chiều từ năng lượng mặt trời hằng năm của từng
installationSizemà API đề xuất bằng cách nhân giá trịyearlyEnergyDcKwhdo API cung cấp trong mỗi phiên bảnSolarPanelConfigvới dcToAcDerate tại địa phương:initialAcKwhPerYear =
yearlyEnergyDcKwhx dcToAcDerateBạn có thể loại bỏ mọi trường hợp
SolarPanelConfigtạo ra nhiều điện hơn mức tiêu thụ hằng năm của hộ gia đình (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).Tính sản lượng điện mặt trời trong toàn bộ thời gian hoạt động (LifetimeProductionAcKwh) của mỗi installationSize được trả về:
- Đối với mỗi năm trong vòng đời của hệ thống năng lượng mặt trời, hãy tính toán lượng điện mà hệ thống sẽ sản xuất hằng năm, áp dụng efficiencyDepreciationFactor theo cấp số nhân cho mỗi năm sau năm đầu tiên.
- Cộng tổng số của tất cả các năm.
Bảng sau đây cho thấy một ví dụ về cách tính sản lượng năng lượng trong vòng đời giả định 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 sản lượng năng lượng trong suốt thời gian hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời.
Năm Sản lượng năng lượng mặt trời hằng năm (kWh) 1 initialAcKwhPerYear 2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor : : 20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19 Tổng LifetimeProductionAcKwh
Vì hiệu suất của tấm pin mặt trời giảm với tốc độ không đổi, nên về cơ bản, đây là một chuỗi hình học trong đó a = initialAcKwhPerYear và r = efficiencyDepreciationFactor. Chúng ta có thể dùng tổng hình học để tính LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))Đoạn mã Python sau đây tính tổng cấp số nhân 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 toán chi phí tiêu thụ năng lượng trong suốt vòng đời nếuinstallationSizeđược lắp đặt:- Đối với mỗi năm trong vòng đời của hệ thống năng lượng mặt trời, hãy tính toán chi phí điện mà hộ gia đình sẽ cần mua hằng năm để bù đắp cho lượng điện tiêu thụ không được cung cấp bởi năng lượng mặt trời. Sử dụng các giá trị cho annualKWhEnergyConsumption và initialAcKwhPerYear mà bạn đã tính toán trước đó. Đối với mỗi năm sau năm đầu tiên, hãy áp dụng efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor và discountRate cho các giá trị.
- Cộng tổng số của tất cả các năm.
Bảng sau đây cho thấy ví dụ về cách tính chi phí điện trong suốt thời gian sử dụng. Mỗi hàng thể hiện chi phí điện trong một năm của hệ thống năng lượng mặt trời. Sau năm đầu tiên, cả chi phí điện tăng và tỷ lệ chiết khấu đều được áp dụng theo cấp số nhân. Cuối cùng, tổng của tất cả các hàng là chi phí điện trong suốt thời gian hoạt động khi lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời.
Năm Hoá đơn tiện ích hằng năm tính bằng giá trị nội tệ hiện tại (USD) (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 Tổng remainingLifetimeUtilityBill
Đoạn 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 điện trong toàn bộ thời gian sử dụng nếu không lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời:
- Đối với mỗi năm trong vòng đời của hệ thống năng lượng mặt trời, hãy tính toán chi phí điện mà hộ gia đình sẽ cần mua hằng năm nếu không lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời. Sử dụng giá trị cho monthlyBill. Đối với mỗi năm sau năm đầu tiên, hãy áp dụng các giá trị costIncreaseFactor và discountRate cho monthlyBill.
- Cộng tổng số của tất cả các năm.
Bảng sau đây minh hoạ cách tính chi phí điện trong suốt thời gian sử dụng mà không có năng lượng mặt trời. Mỗi hàng thể hiện chi phí điện trong một năm trong cùng số năm như tuổi thọ của một hệ thống năng lượng mặt trời. Sau năm đầu tiên, cả chi phí điện tăng và tỷ lệ chiết khấu đều được áp dụng theo cấp số nhân. Cuối cùng, tổng của tất cả các hàng là chi phí điện trong suốt thời gian sử dụng mà không lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời.
Năm Hoá đơn tiện ích hằng năm theo giá trị nội tệ hiện tại 1 annualBill = monthlyBill x 12 2 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate : : 20 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19 Tổng costOfElectricityWithoutSolar
Đoạn mã sau đây thực hiện phép tính ở trên:
lifetimeBill = (
monthlyBill * 12 *
(1 - pow(costIncreaseFactor / discountRate, installationLifeSpan)) /
(1 - costIncreaseFactor / discountRate))Tính chi phí lắp đặt cho từng kích thước lắp đặt:
installationCost = localInstallationCostModel(
installationSize)Cộng tất cả các ưu đãi bằng tiền có sẵn cho vị trí của hộ gia đình.
Đối với mỗi quy mô lắp đặt, hãy tính tổng chi phí liên quan đến việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Đối với mỗi kích thước lắp đặt, hãy tính tổng số tiền tiết kiệm liên quan đến việc lắp đặt tấm năng lượng mặt trời:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Chọn kích thước cài đặt giúp tiết kiệm nhiều nhất.
Khi bạn hoàn tất các phép tính
Bằng cách sử dụng thông tin bạn cung cấp, thông tin do Solar API trả về và các phép tính nêu trên, bạn có thể đề xuất kích thước lắp đặt năng lượng mặt trời giúp các hộ gia đình trong khu vực của bạn tiết kiệm chi phí tối đa.
Trong các đề xuất mà bạn cung cấp cho người dùng cuối, bạn cũng có thể thêm thông tin sau do API trả về trong đối tượng SolarPotential của trường solarPotential:
- Lượng ánh sáng mặt trời có thể sử dụng mà một ngôi nhà nhận được hằng năm, được trả về trong trường
maxSunshineHoursPerYearcủa đối tượngSolarPotential. - Diện tích mái nhà có thể dùng để lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời, được trả về trong trường
wholeRoofStatscủa đối tượngSolarPotential. - Hoá đơn tiền điện trung bình hằng tháng của hộ gia đình.