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，用于推荐安装太阳能电池板以及估算美国地址的成本和成本节约情况。

如果输入美国相应覆盖地区的住宅地址，Solar API 将显示以下估算值：

• 这所房子每年接受多少阳光
• 屋顶上有多少空间可以安装太阳能电池
• 在太阳系的 20 年内，住宅预计可以节省多少成本（以美元为单位）
• 您所在地区住宅的平均月度电费账单，此费用可根据您的住宅进行调整
• 针对住宅中的太阳系的推荐大小，以千瓦 (kW) 为单位

虽然 Solar API 会针对具有其数据的任何建筑物提供估算值，但它提供的估算值最适合住宅或小型商业建筑。Solar API 建议安装太阳能装置的规模，以便最大限度地节省能源，同时一年的产量不会超过家庭消耗的能源。Solar API 不会计算与过量产能相关的值。

出于多种原因，建议的安装规模受限于年度能源消耗，但主要是因为美国家庭目前因能源生产过量而无法获得经济利益。在美国设有净计量供给的地区，因过剩的能源生产而获得的赠金通常会随着时间的推移而过期。

美国位置财务分析的必需值

在 API 响应中的每个 SolarPanelConfig 实例中，您需要两个值才能对该实例执行财务分析：

• panelsCount：安装中的太阳能电池板数量。您可以在计算 installationSize 时使用此值。
• yearlyEnergyDcKwh：在给定的 panelsCount 下，布局在一年中捕获的日照能量（以直流 kWh 为单位）。您可在计算每个 installationSize 的交流太阳能年发电量 (initialAcKwhPerYear) 时使用此值。

此外，您需要为以下将在计算中使用的变量收集特定于位置的值：

• billCostModel()：用于确定家庭使用给定数量的 kWh 时家庭所支付费用的模型。公共事业公司的电力费用可能每天或每小时有所不同，具体取决于用电需求、时段以及家庭用电量等因素。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：逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换为家庭使用的交流电的效率。Solar API 针对美国使用 85%。
• discountRate：对于美国，Solar API 使用 1.04（每年增加 4 次）。
• efficiencyDepreciationFactor：太阳能电池板的能效每年降低的程度。Solar API 针对美国位置使用 0.995（每年减少 0.5）。
• 奖励：包含您所在地区的政府实体为安装太阳能电池板提供的任何金钱奖励。
• installationCostModel()：对于给定 installationSize，用于估算以本地货币安装太阳能板的费用的方法。对于给定的 installationSize，成本模型通常会考虑当地人工成本和材料成本。
• installationLifeSpan：太阳能安装的预期生命周期。 Solar API 使用 20 年。根据需要针对您所在区域调整此值。
• kWhConsumptionModel()：用于根据每月帐单确定家庭能源消耗量的模型。最简单的方式是将账单除以家庭所在地每千瓦时的平均费用。
• monthlyBill：目标家庭的平均月度电费。
• monthlyKWhEnergyConsumption：估算在指定地点家庭每月平均消耗的电量，以千瓦时为单位。

利用这些值和 API 响应提供的信息，您可以执行必要的计算，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 最初根据预先选择的月度账单金额进行计算。如果需要，您可以选择一个不同的金额，更准确地反映您的每月平均账单金额。

在了解给定地点每月的账单金额和当前电力费用后，Solar API 可以估算家庭每月消耗的千瓦时 (kWh)。对于美国各地的当前电力费用，以及为了确定每月帐单中的千瓦时数，Solar API 会参考由 Clean Power Research 维护的数据库。

Solar API 会根据家庭能耗的千瓦时、住宅屋顶的可用面积以及住宅位置的太阳能发电潜力，评估一种或多种可能的太阳能装置规模，并推荐能最大限度地节省能源的大小。

太阳能电池板装置的尺寸是根据其额定功率来衡量的。kW 额定功率取决于相应配置中的太阳能电池板数量以及每个电池板的功率（以瓦特为单位）。

装置的额定功率与装置的功率不同，额定以 kWh 为单位，可变。安装的千瓦时输出取决于以下因素：

• 当前时段
• 天气
• 面板的朝向
• 附近物体在面板上投射的任何阴影
• 区域太阳能发电潜力
• 安装的存在时间

Solar API 在估算太阳能装置的年发电量时，会考虑区域太阳能发电潜力和安装寿命等因素。

为了确定屋顶的可用面积并估算其可支持的太阳能装置大小，Solar API 使用航拍图像和高级 3D 建模。

有关值和计算的详细说明

以下部分介绍了 Solar API 如何计算美国特定建筑物的太阳能装置的费用、节省费用和安装规模。

计算的说明使用术语来表示计算中的值。有关术语的说明，请参阅我们的计算中所用术语的定义。

家庭年度能耗

如前所述，Solar API 会根据每月账单金额和家庭所在地的电力费用确定每月的耗电量。在确定家庭每月的用电量后，我们使用以下公式计算年度能耗（以千瓦时为单位）：

annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

人们认为，在太阳能装置的生命周期中，家庭的能源消耗量每年都会保持不变。Solar API 假定太阳能装置的使用寿命为 20 年。

年度太阳能产量

Solar API 通过考虑日照强度、日照角度以及一个地区每年可用的阳光小时数等因素来估算太阳能装置的年发电量。

太阳能装置会产生直流 (DC) 电，必须由逆变器将直流电转换为交流电 (AC)，然后才能在家中使用。在转换过程中会损失一些电力，逆变器的效率决定了损失的量。

转换过程的效率称为“从 DC 到 AC 的降频”。为了计算损耗，Solar API 将太阳能装置的年输出乘以直流/交流电，费率为 0.85。计算结果是交流电的年产量，如以下公式所示：

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85

在装置的整个使用寿命内，装置产生的能源每年会减少约 0.5%。为此，在第一年之后，Solar API 将安装的年度空调输出乘以 99.5%（即 0.995），估算得出的安装年限 20 年。下表对此进行了说明。

年	年度太阳能产量（千瓦时）
1	initialAcKwhPerYear
2	initialAcKwhPerYear x 0.995
:	:
20	initialAcKwhPerYear x 0.995^19

由于太阳能电池板的效率以恒定速率衰减，因此它本质上是一个几何级数，其中 aa = 初始 AcKwhPerYear，a = efficiencyDepreciationFactor。我们可以使用几何总和来计算 LifetimeProductionAcKwh：

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

## 太阳能发电成本 如果装置的大小受屋顶大小或其他因素限制，则太阳能装置的发电量可能会低于家庭用电量。在这些情况下，这个家庭可能每年必须向公共事业公司支付一定金额的电量，如以下公式所示：

annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired

为了计算该成本，Solar API 将账单费用模型应用于预估的电力（以千瓦时为单位），即在太阳能安装期间，家庭需要从公共事业单位获得的电力。以下公式演示了这一计算方式：

annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)

为了说明每年的电力成本增长，我们在美国地区采用的 costIncreaseFactor 每年 2.2（即 0.22）：

costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022

由于通货膨胀，我们不得不在估算未来费用时对货币价值进行折扣。为此，我们对美国位置的模型应用 4 的折扣率：

discountRate = 1 + 4% = 1.04

下表显示了在太阳能安装的整个生命周期内如何计算每年的公共事业缴费单。remainingLifetimeUtilityBill 是太阳能装置的 20 年生命周期的公共事业缴费单的总和。

年	以当前本地货币价值计算的年度公共事业缴费单 (USD) (annualUtilityBillEstimate)
1	billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear) = annualUtilityBillEstimatedYear1
2	billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0.995) x 1.022 / 1.04 = annualUtilityBillEstimatedYear2
:	:
20	billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0.995^19) x 1.022^19 / 1.04^19 = annualUtilityEstimatedBillYear2
总计	remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimatedYear1 + annualUtilityBillEstimatedYear2 + .... + annualUtilityBillEstimatedYear20

不使用太阳能的电力成本

要计算一个家庭如果安装太阳能发电能节省多少费用，我们还必须计算如果不安装太阳能设备可能需要支付多少费用。

与计算太阳能电力成本时一样，我们再次将 costIncreaseFactor 计算为 1.022，discountRate 为 1.04，因此必须考虑到不断增加的电力和通货膨胀费用。

下表显示了在安装太阳能电池板的整个生命周期内如何计算每年不含太阳能的公共事业缴费单。costOfElectricityWithoutSolar 是我们用来计算太阳能发电成本的 20 年公共事业帐单总额。

年	年度公共事业缴费单 (USD)
1	monthlyBill x 12
2	monthlyBill x 12 x 1.022 / 1.04
:	:
20	monthlyBill x 12 x 1.022^19 / 1.04^19
总计	所有年费的总和，也可表示为 costOfElectricityWithoutSolar = 204.35 x monthlyBill

安装太阳能板的费用

Solar API 会在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 使用本地化安装费用模型和安装大小。

installationCost = InstallationCostModel (installationSize)

奖励

政府实体可能会提供太阳能安装奖励。奖励通常以税收抵免的形式提供。根据家庭的位置，Solar API 会从预估总费用中减去当前家庭可用的任何奖励。

太阳能装置的总费用

Solar API 使用以下公式计算太阳能配置在 20 年的总成本：

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

节省总额

Solar API 使用以下公式计算家庭节省的金额：

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

Solar API 会针对每种可能的安装大小执行上述计算，然后给出能够为家庭节省最多的安装大小建议。系统会随建议返回估算的节省金额。