Google sử dụng công nghệ AI để dịch nội dung sang ngôn ngữ bạn ưu tiên. Bản dịch bằng AI có thể có lỗi.

Tính toán chi phí sử dụng năng lượng mặt trời và khoản tiết kiệm cho các vị trí không ở Hoa Kỳ

Nhà phát triển ở Khu vực kinh tế Châu Âu (EEA)

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 địa điểm bên ngoài Hoa Kỳ. Để tính toán các đề xuất, bạn cần lập mô hình chi phí lắp đặt tấm năng lượng mặt trời và mức tiết kiệm mà các tấm pin này mang lại bằng cách sử dụng dữ liệu từ phản hồi của Solar API.

Đối với các vị trí ở Hoa Kỳ, Solar API trả về một thực thể của đối tượng FinancialAnalysis cho mỗi mức hoá đơn tiền điện tại vị trí đầu vào. Bạn sử dụng thông tin trong các thực thể 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 bên ngoài Hoa Kỳ, phản hồi của API không bao gồm các thực thể FinancialAnalysis, vì vậy, bạn phải tự tính toán chi phí và khoản tiết kiệm 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 mô hình hoá các phép tính của mình dựa trên các phép tính mà Solar API sử dụng cho các vị trí ở Hoa Kỳ. Để xem nội dung giải thích về các phép tính này, hãy xem bài viết Tính toán mức tiết kiệm chi phí (Hoa Kỳ).

Cấu hình tấm năng lượng mặt trời

Đối với các vị trí bên ngoài Hoa Kỳ, thông tin về từng cấu hình tấm năng lượng 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 hai 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 được xác định bằng các trường sau trong đối tượng SolarPotential:
- panelHeightMeters: Chiều cao của tấm pin tính bằng mét.
- panelWidthMeters: Chiều rộng của tấm pin tính bằng mét.
- panelCapacityWatts: Công suất định mức của tấm pin (tính bằng watt).

Ví dụ sau đây cho thấy một thực thể của đối tượng SolarPanelConfig trong trường solarPanelConfigs trong phản hồi yêu cầu:

  "solarPanelConfigs": [
      {
        "panelsCount": 4,
        "yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424,
        "roofSegmentSummaries": [
          {
            "pitchDegrees": 16.253168,
            "azimuthDegrees": 169.41516,
            "panelsCount": 4,
            "yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424
          }
        ]
      }
  ]

Đối với hệ thống năng lượng mặt trời, installationSize là công suất tính bằng kW chứ không phải diện tích hoặc số lượng tấm pin và được định nghĩa như sau:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Điều chỉnh mức sản lượng điện ước tính cho các mức công suất khác nhau của tấm pin

Để tính giá trị yearlyEnergyDcKwh, Solar API sử dụng công suất định mức trong trường panelCapacityWatts, hiện là 400W.

Nếu cần sử dụng công suất định mức khác của tấm pin trong phép tính và kích thước của tấm pin gần tương đương với các giá trị trong trường panelHeightMeters và panelWidthMeters, bạn có thể điều chỉnh phép tính bằng cách nhân giá trị mà API trả về trong trường yearlyEnergyDcKwh với tỷ lệ công suất định mức của bạn so với giá trị trong panelCapacityWatts.

Ví dụ: nếu công suất định mức của các tấm pin là 500W và panelCapacityWatts là 400W, hãy nhân giá trị của yearlyEnergyDcKwh (do API tính bằng cách sử dụng panelCapacityWatts) với hệ số 500/400, tức là 1,25. Nếu công suất định mức của tấm pin là 200W, hãy nhân yearlyEnergyDcKwh với 200/400, tức là 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 nằm ngoài phạm vi tính toán của Solar API. Trên thực tế, nếu Solar API trả về nhiều thực thể SolarPanelConfig có thể có cho một hộ gia đình nhất định, thì Solar API sẽ không xem xét các 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, có thể bạn có lý do để đưa các hệ thống tạo ra lượng điện dư thừa vào nội dung đề xuất. Ví dụ: Bạn nên bù đắp cho sự sụt giảm dần về hiệu suất của tấm pin (efficiencyDepreciationFactor) bằng cách cho phép sản xuất dư thừa trong giai đoạn đầu của quá trình lắp đặt. Để biết thêm thông tin, hãy xem bài viết Các giá trị bắt buộc để phân tích tài chính.

Dù lý do là gì, nếu bạn đưa các hệ thống năng lượng mặt trời tạo ra lượng điện dư thừa vào phép tính của mình, hãy lưu ý rằng các phép tính được giải thích ở đây không áp dụng cho trường hợp đó.

Các giá trị bắt buộc để phân tích tài chính cho các vị trí bên ngoài Hoa Kỳ

Từ mỗi thực thể SolarPanelConfig trong phản hồi của API, bạn cần có hai giá trị để thực hiện phân tích tài chính cho thực thể đó:

panelsCount: Số lượng tấm năng lượng mặt trời trong một hệ thống lắp đặt. Bạn sử dụng giá trị này trong phép tính installationSize.
yearlyEnergyDcKwh: Lượng năng lượng mặt trời mà một bố cục thu được trong suốt một năm, tính bằng kWh điện một chiều, dựa trên một panelsCount cụ thể. Bạn sử dụng giá trị này để tính toán năng lượng mặt trời có thể dùng làm điện xoay chiều trong một hộ gia đình (initialAcKwhPerYear) của mỗi installationSize, có tính đến mọi tổn thất năng lượng trong quá trình chuyển đổi từ điện một chiều sang điện xoay chiều.

Ngoài ra, bạn cần thu thập các giá trị theo vị trí cụ thể cho các biến sau đây mà bạn sẽ sử dụng trong các phép tính:

billCostModel(): Mô hình của bạn để xác định chi phí (bằng nội tệ) mà một hộ gia đình phải trả khi sử dụng một số kWh nhất định. Giá điện của một công ty điện lực có thể thay đổi theo ngày hoặc theo giờ, tuỳ thuộc vào các 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 tăng giá điện hằng năm. Solar API sử dụng hệ số 1,022 (mức tăng hằng năm là 2,2&percnt;) cho các vị trí ở Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này nếu cần cho khu vực của bạn.
dcToAcDerate: Hiệu suất của bộ biến tần khi chuyển đổi điện một chiều (DC) do tấm năng lượng mặt trời tạo ra thành điện xoay chiều (AC) dùng trong hộ gia đình. Solar API sử dụng 85&percnt; cho các vị trí ở Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này nếu cần cho khu vực của bạn.
discountRate: Solar API sử dụng 1,04 (mức tăng hằng năm là 4&percnt;) cho các vị trí ở Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này nếu cần cho khu vực của bạn.
efficiencyDepreciationFactor: Mức giảm hiệu suất của tấm pin mặt trời mỗi năm. Solar API sử dụng 0,995 (giảm 0,5&percnt; hằng năm) cho các vị trí ở Hoa Kỳ. Điều chỉnh giá trị này nếu cần cho khu vực của bạn.
incentives: Bao gồm mọi ưu đãi bằng tiền để lắp đặt tấm năng lượng mặt trời do các cơ quan chính phủ trong khu vực của bạn cung cấp.
installationCostModel(): Phương thức ước tính chi phí lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời bằng nội tệ cho một installationSize nhất định. Mô hình chi phí thường sẽ tính đến chi phí nhân công và vật liệu tại địa phương cho một installationSize nhất 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 mức 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 một kWh tại vị trí của hộ gia đình.
monthlyBill: hoá đơn tiền điện trung bình hằng tháng của một hộ gia đình.
monthlyKWhEnergyConsumption: Lượng điện trung bình ước tính mà hộ gia đình tại một vị trí nhất định tiêu thụ trong một tháng, tính bằng kWh.

Với các giá trị này và thông tin do phản hồi của 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:
1. Ước tính hoặc yêu cầu hoá đơn hằng tháng cho hộ gia đình.
2. Tính monthlyKWhEnergyConsumption từ hoá đơn hằng tháng. (Nếu biết monthlyKWhEnergyConsumption, bạn có thể bỏ qua bước này.) Ví dụ:
monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)
1. 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
```
Nội dung phản hồi 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 năng lượng mặt trời có thể sử dụng.
Tính toán sản lượng điện xoay chiều (AC) hằng năm từ năng lượng mặt trời của mỗi installationSize mà API đề xuất bằng cách nhân giá trị yearlyEnergyDcKwh do API cung cấp trong mỗi thực thể SolarPanelConfig với dcToAcDerate tại địa phương:

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate
Nếu muốn, bạn có thể loại bỏ mọi thực thể SolarPanelConfig tạo ra nhiều điện hơn mức tiêu thụ hằng năm của hộ gia đình (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

Tính sản lượng năng lượng mặt trời trong toàn bộ thời gian hoạt động (LifetimeProductionAcKwh) của từng installationSize được trả về:

Đối với mỗi năm trong vòng đời của hệ thống năng lượng mặt trời, hãy tính 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 tiền của tất cả các năm.

Bảng sau đây trình bày một ví dụ về cách tính sản lượng năng lượng trong suốt vòng đời, 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 sản lượng năng lượng trong suốt vòng đời 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 năng lượng mặt trời giảm ở mức không đổi, nên về cơ bản, đây là một chuỗi hình học trong đó a = initialAcKwhPerYear và r = efficiencyDepreciationFactor. Chúng ta có thể sử dụng 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 installationSize được trả về, hãy tính toán chi phí tiêu thụ năng lượng trong suốt vòng đời nếu installationSize được lắp đặt:

Đối với mỗi năm trong thời gian hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời, hãy tính toán chi phí điện mà hộ gia đình cần mua hằng năm để bù đắp cho 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 đó. Đối với mỗi năm sau năm đầu tiên, hãy áp dụng efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor và discountRate cho các giá trị.
Cộng tổng số tiền của tất cả các năm.

Bảng sau đây trình bày ví dụ về cách tính chi phí điện trong suốt vòng đời. Mỗi hàng thể hiện chi phí điện cho một năm trong thời gian sử dụng của hệ thống năng lượng mặt trời. Sau năm đầu tiên, cả chi phí điện tăng thêm 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 toàn bộ thời gian hoạt động khi lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời.

Năm	Hoá đơn dịch vụ tiện ích hằng năm theo 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

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 hoạt động nếu không lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời:

Đối với mỗi năm trong thời gian hoạt động của hệ thống điện mặt trời, hãy tính toán chi phí điện mà hộ gia đình cần mua hằng năm nếu không lắp đặt hệ thống 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 discountRate cho monthlyBill.
Cộng tổng số tiền của tất cả các năm.

Bảng sau đây trình bày ví dụ về cách tính chi phí điện trọn đời khi không dùng năng lượng mặt trời. Mỗi hàng thể hiện chi phí điện trong một năm trong cùng số năm với tuổi thọ của hệ thống năng lượng mặt trời. Sau năm đầu tiên, cả chi phí điện tăng thêm 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 khi không lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời.

Năm	Hoá đơn dịch vụ 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 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 = localInstallationCostModel(installationSize)
Cộng tất cả các khoản ưu đãi bằng tiền mà hộ gia đình có thể nhận được.
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 được khi lắp đặt tấm năng lượng mặt trời:

savings = costOfElectricityWithoutSolar – totalCostWithSolar
Chọn quy mô lắp đặt giúp tiết kiệm nhiều nhất.

Khi tính toán xong

Bằng cách sử dụng thông tin bạn cung cấp, thông tin do Solar API trả về và các phép tính ở trên, bạn có thể đề xuất quy mô lắp đặt tấm năng lượng mặt trời giúp tiết kiệm chi phí tối đa cho các hộ gia đình trong khu vực của bạn.

Trong nội dung đề xuất mà bạn cung cấp cho người dùng cuối, bạn cũng có thể thêm thông tin sau đây 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 maxSunshineHoursPerYear của đối tượng SolarPotential.
Diện tích mái nhà (tính bằng feet vuông) có thể dùng để lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời, được trả về trong trường wholeRoofStats của đối tượng SolarPotential.
Hoá đơn tiền điện trung bình hằng tháng của hộ gia đình.

Tính toán chi phí và khoản tiết kiệm (chỉ ở Hoa Kỳ)

Tiếp

Tính toán chi phí và tiết kiệm trong TypeScript