本文說明 Solar API 如何計算各種用來建議安裝太陽能板的值，以及如何預估美國地址可省下的費用和成本。
如果您輸入美國境內適用地區內的居住地址，Solar API 會顯示下列預估值：
- 房子每年接收的日照量
- 屋頂有多少空間可安裝太陽能板
- 太陽能在 20 年內可預期省下多少費用 (以美元計價)
- 所在地區的平均每月電費帳單，你可以根據居住地區進行調整
- 內部太陽能系統的建議大小，以千瓦 (kW) 為單位
雖然 Solar API 可針對擁有資料的任何結構提供估計值，但提供的估計值最適合住宅或小型商業結構。Solar API 建議太陽能安裝大小。相較於住家的耗電量，太陽能系統可在一年內節省最多能源。Solar API 不會計算消耗過多能源生產的相關值。
基於某些原因，建議的安裝大小僅限於年耗電量，主要是因為美國家庭目前因生產耗盡能源而得到少許經濟效益，甚至完全沒有效益。在採用淨計量的美國地點，從超額能源賺取的抵免額通常會隨著時間而失效。
美國境內位置的財務分析必要值
API 回應中的每個 SolarPanelConfig 執行個體都需要兩個值，才能對該執行個體執行財務分析：
panelsCount：安裝的太陽能板數量。您會在計算installationSize時使用這個值。yearlyEnergyDcKwh：版面配置在特定panelsCount於一年內所擷取的日照能量 (以 DC kWh 表示)。計算每個installationSize每年太陽能 AC 生產 (initialAcKwhPerYear) 時，請使用這個值。
此外，您需要收集下列變數的特定位置值，以便用於計算：
- billCostModel()：用來決定費用的模型 (以當地幣別表示，家庭使用指定數量的 kWh 費用)。水電費的多寡會因需求、時段和家庭用電量等因素而異。每天或每小時的電力費用都可能有所不同。您可能需要估算平均費用。
- costIncreaseFactor：Solar API 針對美國的地點使用 1.022 (2.2&percnt；年增率增加)。
- dcToAcDerate：逆向器將太陽能板產生的 DC 電力轉變成家中運作的 AC 電力，的效率。Solar API 會使用 85&percnt；如果是美國地區，
- discountRate：Solar API 針對美國的地點使用 1.04 (4&percnt；每年增加)。
- efficiencyDepreciationFactor：每年太陽能板效率降低的程度。Solar API 針對美國的地點使用 0.995 (0.5&percnt；年減減少)。
- 獎勵：提供任何金錢獎勵，讓您安裝所在區域的政府機關提供的太陽能板，以金錢做為獎勵。
- installationCostModel()：針對特定
installationSize估算以當地幣別安裝太陽能費用的方法。費用模型通常會將指定的installationSize納入當地勞工和材料成本。 - installationLifeSpan：太陽能安裝的預期壽命。 Solar API 使用 20 年的時間。請依據您的區域調整這個值。
- kWhConsumptionModel()：根據每月帳單計算家庭用電量的模型。最簡單的形式就是將帳單金額除以家庭所在地的平均每千瓦時的平均費用。
- monthlyBill：主旨家庭的平均每月電費。
- monthlyKWhEnergyConsumption：在特定位置的每月平均耗電量 (以千瓦時為單位)。
只要使用這些值和 API 回應提供的資訊，您就可以進行必要計算，針對 Solar API 未涵蓋的地點建議最佳 installationSize。
運作方式
平均每月電費是其餘計算關鍵。
Solar API 一開始會以預先選取的每月帳單金額來計算。如有需要，您可以選取其他金額，更準確地反映每月平均帳單金額。
藉由瞭解特定地點的每月帳單金額和目前電力費用，Solar API 可以預估一個家庭每月的用電量 (千瓦小時)。為瞭解美國當前的電動成本，並用每月帳單確定 kWh，Solar API 會參照由 Clean Power Research 維護的資料庫。
Solar API 會根據一個家庭耗用的 kWh 量、住家屋頂的可用區域，以及住家位置的太陽能發電潛力，評估一或多種可能的太陽能安裝大小，並建議可節省最多電力的大小。
太陽能板安裝大小是根據千瓦時的等級所測得。千瓦率取決於設定中的太陽能板數量，以及每個面板的功率 (以瓦特為單位)。
安裝的 kW 評等與安裝的能量輸出不同，測量單位為 kWh，而且會變動。安裝的 kWh 輸出內容取決於下列因素：
- 時段
- 天氣
- 面板朝向太陽的方向
- 鄰近物體在面板投射的所有陰影
- 區域太陽能發電潛力
- 安裝年代
Solar API 包括地區太陽能發電潛能等因素，以及預估太陽能裝置每年發電量的發電量等因素。
Solar API 會使用空拍圖像和先進的 3D 建模技術，判斷屋頂的可用區域，並預估所需的太陽能裝置安裝大小。
值和計算方式的詳細說明
以下各節說明 Solar API 如何計算美國特定結構的太陽能裝置裝設費用、節約效益和大小。
計算結果的說明，以術語表示計算中的值。如需這些字詞的說明，請參閱計算中所用字詞的定義。
每年家庭能源消耗量
如先前所述，Solar API 會根據每月帳單金額和家庭的用電量來決定每月的發電量。確定家庭的每月耗電量後，我們使用下列公式 (以千瓦時為單位計算年度能源消耗量)：
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
家庭的能源消耗量假設在太陽能安裝壽命期間與每年相同。Solar API 會假設太陽能的安裝壽命為 20 年
年度太陽能生產
Solar API 會根據一個區域的日照強度、日照角度和可用的日光時數等因素，估算太陽能發電廠的每年發電量。
太陽能裝置會產生直接電流 (DC) 電力，這種電流會透過逆變器將電流 (AC) 電力轉化，然後才能用於家中。有些電力在轉換過程中會損失，而逆變器的效率則決定了損失多少。
轉換程序的效率稱為「從 DC 到 AC 轉換率」。為因應損失，Solar API 會將太陽能安裝的年度產量乘以 DC 到 AC 的倍率為 0.85。最終會產生 AC 電力一年的產量，如以下公式所示：
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
在安裝的壽命中，安裝量每年減少約 0.5&percnt。為此，在首年後，Solar API 會將安裝的年度 AC 輸出結果乘以每年 20 年預估安裝生命週期的 99.5% 或 0.995。如下表所示。
| 年 | 每年太陽能發電量 (千瓦時) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0.995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0.99519 |
由於太陽能板的效率會以固定速率下降，因此基本上是一種幾何數列，其中 a = initialAcKwhPerYear 和 r = efficiencyDepreciationFactor。我們可以使用幾何總和來計算 LifetimeProductionAcKwh：
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
太陽能電成本
如果裝置規模受限於屋頂大小或其他因素，太陽能安裝的用電量可能會低於住家耗電量。在這種情況下，住家每年可能需要支付一定電力的電力，如以下公式所示：
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
為了因應這類費用，Solar API 針對預估的電力套用了帳單成本模式。在太陽能安裝期間，此 API 會讓家庭需要用到公用事業的預估電力量 (以千瓦時為單位)。以下公式可說明計算結果：
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
為因應每年電力費用增加的情況，我們針對美國地點每年套用了 2.2&percnt 的 costIncreaseFactor：2.2&percnt；或 0.22：
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
由於通貨膨脹，我們在估算未來費用時，必須對貨幣金額套用折扣。為此，我們會針對美國地區的模型套用 4) 的折扣費率：
discountRate = 1 + 4% = 1.04
下表顯示每年的公用事業費帳單在太陽能安裝生命週期期間的計算方式。remainingLifetimeUtilityBill 是太陽能安裝期間每 20 年的公用事業費帳單總和。
| 年 | 年度公用事業費帳單，以當地幣別金額 (USD) 表示 (annualUtilityBillEstimate) |
|---|---|
| 1 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear) = annualUtilityBillEstimateYear1 |
| 2 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0.995) x 1.022 / 1.04 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| : | : |
| 20 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0.99519) x 1.02219 / 1.0419 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| 總計 | remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + .... + annualUtilityBillEstimateYear20 |
不使用太陽能的電力成本
為計算安裝太陽能後，住家可能省下多少費用，我們也必須計算家中沒有太陽能的家庭可能費用。
我們同樣必須以 1.022 的 costIncreaseFactor 和 1.04 的 costIncreaseFactor 來計算電力成本和通膨的增加。
下表顯示了每年的公用事業費 (不含太陽能) 如何在太陽能安裝期間計算。costOfElectricityWithoutSolar 是我們在 20 年期間內使用太陽能電力的公用事業費帳單總和。
| 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，格式為 costOfElectricityWithoutSolar = 204.35 x monthlyBill |
太陽能安裝費用
Solar API 會根據提供的預估值，安裝建議的太陽能設定費用。為了估算安裝費用，Solar API 會使用本地化的安裝費用模型和安裝大小。
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
獎勵
政府機關可能會提供安裝太陽能的獎勵。獎勵通常以稅金抵免額的形式提供。根據家庭地點，Solar API 會將家庭目前可用的任何獎勵從總費用減去。
安裝太陽能後的總費用
Solar API 會使用下列公式計算 20 年的太陽能設定總成本：
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
節省總額
Solar API 會使用下列公式計算家庭的節約效益：
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Solar API 會對每個可能的安裝大小執行上述計算，然後建議為家庭節省最多節省量的安裝大小。預估節省的費用會隨建議一併傳回。