本文說明 Solar API 如何計算各種用來建議太陽能板的安裝值，以及估算美國境內地址可省下的費用和成本。
如果您輸入美國涵蓋範圍內的居住地址，Solar API 會顯示下列預估值：
- 房子每年收到的日照量
- 屋頂可安裝太陽能板的空間大小
- 20 年後，這個住宅 可省下多少錢 (以美元計價)
- 每月平均住家的用電帳單，你可以根據住家情況調整
- 家用太陽系的建議大小，以千瓦 (kW) 為單位
雖然 Solar API 提供任何資料結構的預估值，但這項工具提供的預估值最適合住宅或小型商用結構。Solar API 建議太陽能板安裝大小，以在一年內盡可能節省能源，且不必比家庭就能消耗更多能源。Solar API 不會計算多餘能源產量的相關值。
建議的安裝大小僅限於年度能源消耗量，主要原因主要是美國家庭目前幾乎因生產過度的能源而幾乎無法獲得經濟效益。在已採用淨計量的美國地點，因超額生產量而獲得的抵免額通常會隨著時間過期。
美國境內金融分析的必要值
在 API 回應中的每個 SolarPanelConfig 執行個體中，您必須具備兩個值，才能對該執行個體執行財務分析：
panelsCount：安裝過程中的太陽能板數量。您可在計算installationSize時使用這個值。yearlyEnergyDcKwh：在 DC kWh 中，特定panelsCount版面配置在一年內捕捉的陽光量。您可以在計算每個installationSize的太陽能 AC 年度生產 (initialAcKwhPerYear) 中使用這個值。
此外，您必須針對以下要用於計算的變數收集位置專屬值：
- billCostModel()：以當地幣別支付費用的模型，由家庭支付使用特定數量的千瓦時的費用。電力的公用事業費用可能會因每日或每小時變動，具體取決於需求、時段和家電所消耗的電量。您可能需要估算平均費用。
- costIncreaseFactor：對於美國地點，Solar API 採用 1.022 (2.2&percnt；每年增加)。
- dcToAcDerate：反相器將太陽能板產生的 DC 電力轉換為家庭使用的 AC 電力的效率。Solar API 使用 85&percnt 做為美國地區。
- discountRate：美國地點的 Solar API 採用 1.04 計費方式 (每年增加 4&percnt)。
- efficiencyDepreciationFactor：太陽能板每年的效率下降幅度。Solar API 針對美國地點使用 0.995 (每年減少 0.5&percnt)。
- 獎勵：加入任何金錢獎勵，讓使用者安裝所在地區政府機關提供的太陽能板。
- installationCostModel()：您預估特定
installationSize以當地幣別安裝太陽能的費用的方法。一般來說，費用模型會將特定installationSize的當地勞工和物料費用納入考量。 - installationLifeSpan：太陽能安裝的預期壽命。 Solar API 使用 20 年時間。根據您的區域調整這個值。
- kWhConsumptionModel()：可讓您根據每月帳單判斷家庭消耗的能源的模型。以最簡單的形式來說，您可以將帳單除以家庭所在地區的平均千瓦時費用。
- monthlyBill：單一家庭家庭的每月電費帳單。
- monthlyKWhEnergyConsumption：在特定位置的家庭平均耗電量，以千瓦時為單位。
利用這些值和 API 回應提供的資訊，您就可以執行必要的計算，針對 Solar API 未涵蓋的地點建議最適合的 installationSize。
運作方式
平均每月電費帳單是其他計算過程的關鍵。
Solar API 一開始是以預先選取的每月帳單金額做為計算基礎。如有需要，您可以選取更能準確反映每月平均帳單的金額。
Solar API 掌握每月帳單金額和特定地點的目前電力成本，可以預估家庭每月的用電量 (千瓦時)。Solar API 會參照由潔淨電力研究維護的資料庫，提供美國境內的當前電力成本，以及在每月帳單中判斷千瓦數。
太陽能 API 會根據家庭消耗的千瓦數、住家屋頂的可用區域和住家位置的太陽能發電潛力，評估一或多個可能的太陽能裝置安裝尺寸，並建議可節省最多成本的尺寸。
太陽能板安裝的大小取決於其 kW 評等。kW 評分取決於配置中的太陽能板數量，以及每個面板的功率評分 (以瓦特為單位)。
安裝項目的 kW 評分與安裝的能源輸出值不同，後者是以 kWh 為單位計算，而且會變動。安裝作業的 kWh 輸出內容取決於下列因素：
- 時段
- 天氣
- 面板的方向
- 附近物體在面板上投射的任何陰影
- 區域太陽能發電潛力
- 安裝時間
計算太陽能安裝每年的用電量預估時，Solar API 會納入區域太陽能發電潛力和安裝年齡等因素。
為了判斷屋頂的可用面積，並估算可支援的太陽能板安裝大小，Solar API 會使用空照圖像和先進的 3D 模型。
值與計算方式的詳細說明
以下各節將說明 Solar API 如何計算美國境內特定結構的太陽能裝置安裝費用、節省量和大小。
計算過程會使用字詞表示計算中的值。如需詞彙的說明，請參閱計算所用詞彙的定義。
每年家庭用電量
如先前所述，Solar API 會根據每月帳單金額和家庭據點的電費，決定每月的電力用量。在確定家戶每月電力的用量後，我們使用以下公式計算以千瓦 (KWh) 為單位的年度能源消耗：
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
我們假設家庭的耗電量在安裝太陽能板的壽命中不會超過一年。Solar API 將太陽能安裝的壽命假設為 20 年。
年度太陽能發電
Solar API 會根據陽光強度、日照角度，以及每年的可用日照量等因素，估算出太陽能裝置每年的能源生產量。
太陽能發電會產生直接電流 (DC) 電力，這類電氣必須由逆變器轉換為交流電流 (AC) 後，才能在住家中使用。在轉換過程中，有些電力會遺失，而反轉器的效率會決定損失多少。
轉換程序的效率稱為「直流轉 AC 解碼」。為反映損失，Solar API 會將太陽能裝置每年的安裝結果乘以 DC 的 AC 比例，將 0.85 乘以 0.85。結果是 AC 電力每年產生一次的，如以下公式所示：
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
在安裝期間，安裝量每年消耗的能量減少約 0.5&percnt。考量到這一點，在第一年之後，Solar API 會將安裝的年度 AC 輸出內容乘以 99.5&percnt；或每年 0.995 以預估的 20 年安裝生命週期，乘上 0.995。如下表所示。
| 年 | 每年太陽能生產 (千瓦時) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0.995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0.99519 |
由於太陽能板效率以固定速率衰減，因此本質上是幾何級數，其中 a = initialAcKwhPerYear 和 r = efficiencyDepreciationFactor。我們可以使用幾何加總來計算 LifetimeProductionAcKwh：
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))## 太陽能發電成本 如果裝置安裝規模受到屋頂大小或其他因素限制，那麼太陽能板發電的用電量可能會低於家庭耗電量。在這類情況下，家戶可能每年可能必須支付一定程度的電力，如以下公式所示：
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
為考量這項成本，Solar API 會將帳單費用模型套用至預估用電量 (以千瓦時為單位)，在太陽能安裝期間，家戶必須全程使用公用事業費。計算公式如下：
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
為反映每年的用電成本，我們針對美國各地點套用每年 2.2&percnt 的 costIncreaseFactor (2.2&percnt) 或 0.22：
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
由於通貨膨脹，我們必須根據未來費用的預估值，將貨幣的價值設為折扣。考量到這一點，我們對美國地點的模型套用了 4&percnt 的折扣費率：
discountRate = 1 + 4% = 1.04
下表顯示了在太陽能安裝期間，每年的公用事業費帳單計算方式。remainingLifetimeUtilityBill 是太陽能板安裝在 20 年期間內每期的公用事業費帳單總和。
| 年 | 以現價當地幣別金額 (USD) 的年度公用事業費帳單 (annualUtilityBillEstimate) |
|---|---|
| 1 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear) = annualUtilityBillEstimateYear1 |
| 2 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0.995) x 1.022 / 1.04 = annualUtilityBillEstimate2 |
| : | : |
| 20 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0.99519) x 1.02219 / 1.0419 = annualUtilityBillYear2 |
| 總計 | remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + .... + annualUtilityBillEstimateYear20 |
無太陽能的電費
為了計算家中安裝太陽能板後可省下的金額，我們必須計算住家未安裝太陽能板時可能支付的費用。
我們同樣必須採用 1.022 的 costIncreaseFactor 和 1.04 discountRate 做為計算依據，藉此考量用電增加和通貨膨脹而增加的情況，就像我們使用太陽能計算電力的費用一樣。
下表顯示太陽能板安裝使用期間的年度公用事業費帳單計算方式。costOfElectricityWithoutSolar 是公用事業費在 20 年期間使用太陽能費用的同期總帳單總和。
| 年 | 每年公用事業費帳單 (美元) |
|---|---|
| 1 | monthlyBill x 12 |
| 2 | monthlyBill x 12 x 1.022 / 1.04 |
| : | : |
| 20 | monthlyBill x 12 x 1.02219 / 1.0419 |
| 總計 | 所有年度帳單的總和，也可以 costOfElectricityWithoutSolar = 204.35 x monthlyBill 表示 |
太陽能板安裝成本
Solar API 內含在預估可用的情況下，安裝建議的太陽能設定所需的費用。為了估算安裝的費用，Solar API 會使用本地化安裝費用模型和安裝大小。
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
獎勵
政府機關可能會針對安裝太陽能板提供獎勵，這類獎勵通常以抵免稅額的形式提供。根據住家所在位置，Solar API 會在預估總費用中，減去目前可供家庭使用的任何獎勵。
裝設太陽能板的總費用
Solar API 使用以下公式計算太陽能配置 20 年的總成本：
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
節省總額
Solar API 使用下列公式計算住家省下的費用：
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Solar API 會針對每個可能的安裝大小執行上述計算，然後建議可最大程度地為家庭節省的安裝大小。系統會傳回預估可省下的金額。