В этом документе объясняется, как Solar API рассчитывает различные значения, которые он использует для рекомендации установки солнечных панелей, а также для оценки затрат и экономии средств для адресов в США.
Если вы введете адрес проживания в обслуживаемом регионе США, Solar API покажет вам следующие оценки:
- Сколько солнечного света получает дом ежегодно?
- Сколько места на крыше нужно для установки солнечных батарей?
- Какую экономию в долларах США может получить дом за 20 лет эксплуатации солнечной системы?
- Средний ежемесячный счет за электроэнергию для домов в вашем районе, который вы можете скорректировать для своего дома
- Рекомендуемая мощность, измеряемая в киловаттах (кВт), для солнечной системы на доме
Хотя Solar API предоставляет оценки для любых сооружений, по которым у него есть данные, эти оценки лучше всего подходят для жилых домов или небольших коммерческих зданий. Solar API рекомендует такие размеры солнечных установок, которые обеспечивают максимальную экономию, не производя при этом больше энергии, чем домохозяйство может потребить в год. Solar API не рассчитывает значения, связанные с избыточной выработкой энергии.
Рекомендуемые размеры установок ограничены годовым потреблением энергии по ряду причин, но прежде всего потому, что домохозяйства в США в настоящее время получают незначительную или совсем не получают финансовой выгоды от избыточного производства энергии. В регионах США, где установлены системы чистого учета , льготы, полученные за избыточное производство энергии, обычно сгорают со временем.
Необходимые значения для финансового анализа для локаций в США
Для выполнения финансового анализа для каждого экземпляра SolarPanelConfig в ответе API вам потребуются два значения:
-
panelsCount: количество солнечных панелей в установке. Это значение используется для расчетаinstallationSize. -
yearlyEnergyDcKwh: количество солнечной энергии, получаемой планировкой в течение года, в кВт·ч постоянного тока, с учётом заданного значенияpanelsCount. Это значение используется для расчёта годового производства солнечной энергии переменного тока (initialAcKwhPerYear) для каждойinstallationSize.
Кроме того, вам необходимо собрать значения следующих переменных, специфичные для конкретного местоположения, которые вы будете использовать в расчетах:
- billCostModel() : Ваша модель для определения стоимости (в местной валюте), которую домохозяйство платит за определённое количество кВт⋅ч. Стоимость электроэнергии, которую коммунальная служба взимает с потребителей, может меняться день ото дня и час от часа в зависимости от таких факторов, как спрос, время суток и объём потребления электроэнергии домохозяйством. Вам может потребоваться рассчитать среднюю стоимость.
- costIncreaseFactor : Solar API использует 1,022 (ежегодный прирост 2,2%) для местоположений в США.
- dcToAcDerate : КПД, с которым инвертор преобразует постоянный ток, вырабатываемый солнечными панелями, в переменный ток, используемый в домашнем хозяйстве. Solar API использует 85% для территорий США.
- discountRate : Solar API использует 1,04 (ежегодный прирост 4%) для местоположений в США.
- Коэффициент амортизации : насколько снижается эффективность солнечных панелей каждый год. Solar API использует значение 0,995 (ежегодное снижение на 0,5%) для территорий США.
- стимулы : укажите любые денежные стимулы для установки солнечных панелей, предоставляемые государственными органами в вашем регионе.
- installationCostModel() : Ваш метод оценки стоимости установки солнечной энергии в местной валюте для заданного
installationSize. Модель стоимости обычно учитывает местные затраты на рабочую силу и материалы для заданногоinstallationSize. - installationLifeSpan : ожидаемый срок службы солнечной установки. Solar API использует значение 20 лет. Скорректируйте это значение в соответствии с вашим регионом.
- kWhConsumptionModel() : модель для определения потребления энергии домохозяйством на основе ежемесячного счёта. В простейшем случае нужно разделить счёт на среднюю стоимость кВт⋅ч в месте нахождения домохозяйства.
- monthlyBill : средний ежемесячный счет за электроэнергию для рассматриваемого домохозяйства.
- Ежемесячное потребление электроэнергии в кВт·ч : оценка среднего количества электроэнергии, потребляемого домохозяйством в определенном месте за месяц, измеряемая в кВт·ч.
Используя эти значения и информацию, предоставленную ответом API, вы можете выполнить расчеты, необходимые для рекомендации наилучшего installationSize для мест, не охваченных Solar API.
Как это работает
Средний ежемесячный счет за электроэнергию является ключом к остальным расчетам.
Изначально Solar API основывает свои расчёты на предварительно выбранной сумме ежемесячного счёта. При необходимости вы можете выбрать другую сумму, которая более точно отражает ваш средний ежемесячный счёт.
Зная сумму ежемесячного счёта и текущую стоимость электроэнергии в данном месте, Solar API может оценить количество киловатт-часов (кВт⋅ч) электроэнергии, потребляемой домохозяйством ежемесячно. Для получения информации о текущей стоимости электроэнергии в США и для определения кВт⋅ч в ежемесячном счёте Solar API использует базы данных Clean Power Research .
Используя данные о количестве кВт/ч, потребляемом домохозяйством, полезной площади крыши дома и солнечном потенциале местоположения дома, Solar API оценивает один или несколько возможных размеров солнечной установки и рекомендует размер, обеспечивающий максимальную экономию.
Мощность солнечной установки определяется её мощностью в кВт. Мощность в кВт зависит от количества солнечных панелей в конфигурации и номинальной мощности каждой панели, измеряемой в ваттах.
Мощность установки в кВт не совпадает с её выработкой энергии, которая измеряется в кВт·ч и является переменной величиной. Выработка установки в кВт·ч зависит от следующих факторов:
- Время суток
- Погода
- Ориентация панели по отношению к солнцу
- Любые тени, отбрасываемые на панели близлежащими объектами
- Региональный солнечный потенциал
- Возраст установки
При оценке годового объема производства энергии солнечной установкой Solar API учитывает такие факторы, как региональный солнечный потенциал и возраст установки.
Чтобы определить полезную площадь крыши и оценить размер солнечной установки, которую она может поддерживать, Solar API использует аэрофотоснимки и передовое 3D-моделирование.
Подробное объяснение значений и расчетов
В следующих разделах объясняется, как Solar API рассчитывает стоимость, экономию и размеры солнечных установок для конкретного здания в США.
В пояснениях к расчётам используются термины для обозначения значений в расчётах. Объяснение терминов см. в разделе «Определение терминов, используемых в наших расчётах».
Годовое потребление энергии домохозяйством
Как упоминалось ранее, Solar API определяет ежемесячное потребление электроэнергии на основе суммы ежемесячного счёта и стоимости электроэнергии в месте нахождения домохозяйства. После определения ежемесячного потребления электроэнергии домохозяйством мы рассчитываем годовое потребление энергии в кВт·ч по следующей формуле:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
Предполагается, что потребление энергии домохозяйством останется неизменным из года в год в течение срока службы солнечной установки. Согласно Solar API, срок службы солнечной установки составляет 20 лет.
Годовое производство солнечной энергии
Solar API оценивает годовое производство энергии солнечной установкой, принимая во внимание такие факторы, как интенсивность солнечного света, угол падения солнечного света и количество часов полезного солнечного света, которое регион получает ежегодно.
Солнечные установки вырабатывают постоянный ток (DC), который необходимо преобразовать в переменный ток (AC) с помощью инвертора, прежде чем его можно будет использовать дома. В процессе преобразования часть электроэнергии теряется, и её объём определяется эффективностью инвертора.
Эффективность процесса преобразования называется снижением мощности постоянного тока в переменный . Для учёта потерь Solar API умножает годовую выработку солнечной установки на снижение мощности постоянного тока в переменный, равное 0,85. Результатом является годовое производство электроэнергии переменного тока, как показано в следующей формуле:
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
Количество энергии, вырабатываемой установкой, снижается примерно на 0,5% в год в течение всего срока её службы. Чтобы учесть это, после первого года работы Solar API ежегодно умножает годовую выработку переменного тока установкой на 99,5%, или 0,995, в течение всего предполагаемого 20-летнего срока службы установки. Это показано в следующей таблице.
| Год | Годовое производство солнечной энергии (кВт⋅ч) |
|---|---|
| 1 | начальныйАкВтчВГод |
| 2 | начальныйАкВтчВГод x 0,995 |
| : | : |
| 20 | начальныйАкВтчВГод x 0,995 19 |
Поскольку эффективность солнечной панели снижается с постоянной скоростью, она, по сути, представляет собой геометрическую прогрессию, где a = начальная энергия/кВтч/год, а r = коэффициент амортизации/эффективность. Для расчета показателя LifetimeProductionAcKwh можно использовать геометрическую сумму:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))Стоимость электроэнергии с использованием солнечной энергии
Если размер установки ограничен размером крыши или другими факторами, солнечная установка может производить меньше электроэнергии, чем потребляет домохозяйство. В таких случаях домохозяйству, вероятно, придётся ежегодно платить коммунальным службам за определённое количество электроэнергии, как показано в следующей формуле:
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
Для учета этих затрат Solar API применяет модель стоимости счетов к расчетному объему электроэнергии (в кВт·ч), который домохозяйству потребуется от коммунальной службы в течение срока службы солнечной установки. Этот расчет иллюстрирует следующая формула:
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
Чтобы учесть ежегодное увеличение стоимости электроэнергии, мы применяем коэффициент увеличения стоимости 2,2%, или 0,22, в год для территорий США:
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
Из-за инфляции нам приходится дисконтировать стоимость валюты при оценке будущих затрат. Чтобы учесть это, мы применяем к нашей модели для регионов США ставку дисконтирования 4%:
discountRate = 1 + 4% = 1.04
В следующей таблице показано, как рассчитывается ежегодный счёт за коммунальные услуги в течение срока службы солнечной установки. Оставшийся счёт за коммунальные услуги за весь срок службы солнечной установки представляет собой общую сумму счётов за коммунальные услуги за каждый из 20 лет срока службы солнечной установки.
| Год | Годовой счет за коммунальные услуги в текущей местной валюте (доллары США) ( AnnualUtilityBillEstimate ) |
|---|---|
| 1 | billCostModel ( ежегодное потребление энергии в кВт·ч - начальное потребление электроэнергии в кВт·ч в год ) = ежегодная оценка стоимости коммунальных услуг (UtilityBillEstimateYear1) |
| 2 | billCostModel ( ежегодное потребление энергии в кВт·ч - начальное потребление электроэнергии в кВт·ч в год x 0,995) x 1,022 / 1,04 = ежегодная оценка счета за коммунальные услуги за год 2 |
| : | : |
| 20 | billCostModel ( ежегодное потребление кВт·ч энергии - начальное потребление кВт·ч в год x 0,995 19 ) x 1,022 19 / 1,04 19 = ежегодный расчетный счет за коммунальные услуги за год 2 | Общий | ОставшийсяСрокКоммунальныхУслуг = ГодовойРасчетСчетаКоммунальныхУслуг1 + ГодовойРасчетСчетаКоммунальныхУслуг2 + …. + ГодовойРасчетСчетаКоммунальныхУслуг20 |
Стоимость электроэнергии без солнечной энергии
Чтобы подсчитать, сколько домохозяйство может сэкономить, если установит солнечные батареи, нам также нужно подсчитать, сколько оно может заплатить, если этого не сделает.
Нам снова придется учитывать рост стоимости электроэнергии и инфляцию, применив к расчетам costIncreaseFactor, равный 1,022, и discountRate, равный 1,04, как мы это делали при расчете стоимости электроэнергии с использованием солнечной энергии.
В следующей таблице показано, как рассчитывается ежегодный счёт за коммунальные услуги без учёта солнечной энергии в течение срока службы солнечной установки. Стоимость электроэнергии без солнечной энергии — это общая сумма счетов за коммунальные услуги за тот же 20-летний период, который мы использовали для расчёта стоимости электроэнергии с использованием солнечной энергии.
| Год | Годовой счет за коммунальные услуги (долл. США) |
|---|---|
| 1 | ежемесячный счет x 12 |
| 2 | Ежемесячный счет x 12 x 1,022 / 1,04 |
| : | : |
| 20 | Ежемесячный счет x 12 x 1,022 19 / 1,04 19 | Общий | Сумма всех годовых счетов, которую также можно выразить как стоимость электроэнергии без солнечной энергии = 204,35 x ежемесячный счет |
Стоимость установки солнечных батарей
Solar API учитывает стоимость установки рекомендуемой конфигурации солнечных панелей в предоставляемых им оценках. Для оценки стоимости установки Solar API использует локальную модель стоимости установки и её размер.
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
Стимулы
Государственные органы могут предоставлять стимулы для установки солнечных панелей. Эти стимулы часто предоставляются в виде налоговых льгот. В зависимости от местоположения домохозяйства, Solar API вычитает все доступные домохозяйству в настоящее время льготы из оценки общих затрат.
Общая стоимость с установкой солнечных батарей
Solar API рассчитывает общую 20-летнюю стоимость конфигурации солнечной энергетики с помощью следующей формулы:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Общая экономия
Solar API рассчитывает экономию для домохозяйства по следующей формуле:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Solar API выполняет вышеуказанные расчёты для каждого возможного размера установки, а затем рекомендует тот, который обеспечит максимальную экономию для домохозяйства. Сумма предполагаемой экономии возвращается вместе с рекомендацией.