Эта страница переведена с помощью Cloud Translation API.

Рассчитайте затраты на солнечную энергию и экономию для местоположений за пределами США

Разработчики Европейской экономической зоны (ЕЭЗ)

В этом разделе описывается, как выполнить расчёты, позволяющие определить оптимальную конфигурацию солнечных панелей для домохозяйств за пределами США. Для расчёта рекомендаций необходимо смоделировать стоимость установки солнечных панелей и обеспечиваемую ими экономию, используя данные из ответа Solar API.

Для регионов США Solar API возвращает экземпляр объекта FinancialAnalysis для каждого размера счёта за электроэнергию в указанном регионе. Информация из этих экземпляров используется для определения размера счёта, потребления энергии и, в конечном счёте, экономии, связанной с каждым размером солнечной установки.

Для регионов за пределами США ответ API не включает экземпляры FinancialAnalysis , поэтому вам придётся самостоятельно рассчитать стоимость и экономию для каждой конфигурации солнечных панелей, прежде чем рекомендовать оптимальную. Для выполнения расчётов необходимо собрать данные по конкретному региону и следовать инструкциям в этом документе.

Вы можете смоделировать свои расчёты на основе расчётов, которые Solar API использует для регионов США. Подробнее об этих расчётах см. в разделе «Расчёт экономии средств (США)» .

Конфигурации солнечных панелей

Для регионов за пределами США информация о каждой конфигурации солнечных панелей, необходимая для финансового анализа, предоставляется в поле SolarPanelConfig . Количество возвращаемых экземпляров SolarPanelConfig зависит от площади крыши в исходном регионе. Для расчётов вам понадобятся значения из следующих двух полей:

panelsCount : Количество панелей, используемых в этой конфигурации.
yearlyEnergyDcKwh : количество солнечной энергии (в кВт·ч постоянного тока), которое данная конфигурация производит в течение года, учитывая размер панели, определяемый следующими полями в объекте SolarPotential :
- panelHeightMeters : Высота панели в метрах.
- panelWidthMeters : Ширина панели в метрах.
- panelCapacityWatts : Номинальная мощность панели в ваттах.

В следующем примере показан один экземпляр объекта SolarPanelConfig в поле solarPanelConfigs в ответе на запрос:

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

Для солнечных установок installationSize относится к выходной мощности в кВт, а не к площади или количеству панелей, и определяется как:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Скорректируйте оценки выработки энергии для различных номиналов панелей

Для расчета yearlyEnergyDcKwh значения EnergyDcKwh Solar API использует номинальную мощность в поле panelCapacityWatts , которая в настоящее время составляет 400 Вт.

Если вам необходимо использовать в расчетах другую номинальную мощность панели, а размеры панелей примерно сопоставимы со значениями в полях panelHeightMeters и panelWidthMeters , вы можете скорректировать свои расчеты, умножив значение, возвращаемое API в поле yearlyEnergyDcKwh , на отношение вашей номинальной мощности к значению в panelCapacityWatts .

Например, если номинальная мощность ваших панелей составляет 500 Вт, а panelCapacityWatts — 400 Вт, умножьте значение yearlyEnergyDcKwh , которое API рассчитывает с помощью panelCapacityWatts , на коэффициент 500/400, или 1,25. Если номинальная мощность вашей панели составляет 200 Вт, умножьте yearlyEnergyDcKwh на 200/400, или 0,5.

Избыточное производство энергии

Учёт избыточной энергии, которая может быть произведена солнечной установкой, выходит за рамки расчётов Solar API. Фактически, если Solar API возвращает несколько возможных экземпляров SolarPanelConfig для данного домохозяйства, Solar API не учитывает результаты или конфигурации, которые производят больше энергии, чем предполагаемое среднее потребление домохозяйства в США в FinancialAnalysis .

Однако у вас могут быть причины включить в свои рекомендации установки, производящие избыточную электроэнергию. Например, вы можете захотеть компенсировать постепенное снижение эффективности панели (коэффициент амортизации и эффективности ), допустив избыточную выработку в течение первого периода срока службы установки. Подробнее см. в разделе «Требуемые значения для финансового анализа» .

Каковы бы ни были ваши причины, если вы все же включаете в свои расчеты солнечные установки, которые производят избыточную электроэнергию, имейте в виду, что расчеты, описанные здесь, не охватывают этот сценарий.

Необходимые значения для финансового анализа для локаций за пределами 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 расчета installationSize .
yearlyEnergyDcKwh : количество солнечной энергии, получаемой планировкой в течение года (в кВт·ч постоянного тока) при заданном значении panelsCount . Это значение используется для расчета количества солнечной энергии, пригодной для использования в качестве переменного тока в домохозяйстве ( initialAcKwhPerYear ) каждого типа installationSize , с учетом любых потерь энергии при преобразовании постоянного тока в переменный.

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 : коэффициент, на который ежегодно увеличивается стоимость электроэнергии. Solar API использует коэффициент 1,022 (ежегодный прирост 2,2%) для регионов США. Скорректируйте это значение для вашего региона.
dcToAcDerate : КПД, с которым инвертор преобразует постоянный ток, вырабатываемый солнечными панелями, в переменный ток, используемый в домашнем хозяйстве. Solar API использует значение 85% для США. Скорректируйте это значение в соответствии с вашим регионом.
DiscountRate : Solar API использует коэффициент 1,04 (годовой прирост 4%) для регионов США. Скорректируйте это значение в соответствии с вашим регионом.
efficientDepreciationFactor : насколько снижается эффективность солнечных панелей каждый год. Solar API использует значение 0,995 (ежегодное снижение на 0,5%) для регионов США. Скорректируйте это значение для вашего региона.
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 заданного installationSize .
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.

Шаги расчета

Следующие шаги основаны на методологии Solar API. Возможно, вам потребуется скорректировать методологию в зависимости от информации, доступной для вашего местоположения.

Рассчитаем годовое потребление энергии домохозяйством в точке входа:
1. Оцените или запросите ежемесячный счет для домохозяйства.
2. Рассчитайте ежемесячное потребление энергии в кВт·ч из ежемесячного счета. (Если вам известно ежемесячное потребление энергии в кВт·ч , вы можете пропустить этот шаг.) Например:
ежемесячное потребление энергии кВт·ч = МодельПотребленияКвт·ч ( ежемесячныйСчет )
1. Рассчитайте годовое потребление энергии в кВт·ч , умножив ежемесячное потребление энергии в кВт·ч на 12:
Годовое потребление энергии в кВт·ч = ежемесячное потребление энергии в кВт·ч x 12
Получите ответ API для целевого домохозяйства:
```
https://solar.googleapis.com/v1/buildingInsights:findClosest?location.latitude=lat-number&location.longitude=long-number&key=yourAPIKey
```
Ответ включает в себя полезный солнечный свет, полезную площадь крыши и одну или несколько возможных конфигураций солнечных панелей.
Рассчитайте годовой объем производства солнечной энергии переменного тока каждой installationSize , предложенный API, умножив значение yearlyEnergyDcKwh , предоставленное API в каждом экземпляре SolarPanelConfig , на ваш локальный dcToAcDerate :
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate
При желании можно исключить из рассмотрения любой экземпляр SolarPanelConfig , который производит больше электроэнергии, чем потребляется домохозяйством ежегодно ( initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption ).

Рассчитайте общее производство солнечной энергии ( LifetimeProductionAcKwh ) для каждой возвращенной установкиSize :

Для каждого года срока службы солнечной установки рассчитайте количество электроэнергии, которое установка будет производить ежегодно , применяя коэффициент амортизации к каждому году после первого в геометрической прогрессии.
Сложите итоги за все годы.

В следующей таблице показан пример расчета выработки энергии за весь срок службы, предполагая, что срок службы установки составляет 20 лет. Каждая строка соответствует году производства. После первого года снижение эффективности увеличивается экспоненциально. Сумма всех строк — это выработка энергии за весь срок службы солнечной установки.

Год	Годовое производство солнечной энергии (кВт⋅ч)
1	начальныйАкВтчВГод
2	+ начальныйАкКвт·чВГод x эффективностьКоэффициентАмортизации
:	:
20	+ начальныйАккВтчВГод x эффективностьКоэффициентАмортизации ¹⁹
Общий	LifetimeProductionAcKwh

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))

Следующий код Python вычисляет указанную выше геометрическую сумму:

def LifetimeProductionAcKwh(
    dcToAcDerate,
    yearlyEnergyDcKwh,
    efficiencyDepreciationFactor,
    installationLifeSpan):
  return (
    dcToAcDerate *
    yearlyEnergyDcKwh *
    (1 - pow(
      efficiencyDepreciationFactor,
      installationLifeSpan)) /
    (1 - efficiencyDepreciationFactor))

Для каждого возвращенного installationSize рассчитайте стоимость потребления энергии за весь срок службы, если installationSize установлен :

Для каждого года срока службы солнечной установки рассчитайте стоимость электроэнергии, которую домохозяйству необходимо будет ежегодно приобретать для покрытия потребления, не покрываемого солнечной энергией . Используйте значения AnnualKWhEnergyConsumption и InitialAcKwhPerYear , рассчитанные ранее. Для каждого года после первого примените к этим значениям коэффициенты efficientDepreciationFactor , costIncreaseFactor и discountRate .
Сложите итоги за все годы.

В следующей таблице представлен пример расчета стоимости электроэнергии за весь срок службы. Каждая строка представляет стоимость электроэнергии за год срока службы солнечной установки. После первого года как возросшая стоимость электроэнергии, так и ставка дисконтирования применяются экспоненциально. В итоге, сумма всех строк представляет собой стоимость электроэнергии за весь срок службы солнечной установки.

Год	Годовой счет за коммунальные услуги в текущей местной валюте (доллары США) ( AnnualUtilityBillEstimate )
1	AnnualUtilityBillEstimateYear1 = billCostModel ( yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear )
2	AnnualUtilityBillEstimateYear2 = billCostModel ( ежегодное_потребление_кВт·ч_энергии - начальное_потребление_кВт ·ч_в_год x коэффициент_амортизации эффективности ) x коэффициент_увеличения_стоимости / ставка_дисконтирования
:	:
20	AnnualUtilityBillEstimateYear20 = billCostModel ( ежегодное_потребление_кВт·ч_энергии - начальное_потребление_кВт·ч_в_год x коэффициент_амортизации_эффективности19 ) x коэффициент_увеличения_стоимости19 / скидка19
Общий	оставшийся пожизненный счет за коммунальные услуги

Следующий код Python возвращает массив annualUtilityBillEstimate для каждого года 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

Рассчитайте стоимость электроэнергии за весь срок службы, если солнечная установка не установлена :

Для каждого года срока службы солнечной установки рассчитайте стоимость электроэнергии, которую домохозяйству необходимо будет покупать ежегодно, если солнечная установка не будет установлена . Используйте значение дляmonthlyBill . Для каждого года после первого года применяйте значения costIncreaseFactor и discountRate кmonthlyBill .
Сложите итоги за все годы.

В следующей таблице показан пример расчета стоимости электроэнергии за весь срок службы без учета солнечной энергии. Каждая строка представляет стоимость электроэнергии за год, рассчитанную на тот же срок службы, что и срок службы солнечной установки. После первого года как возросшая стоимость электроэнергии, так и ставка дисконтирования применяются экспоненциально. Сумма всех строк представляет собой стоимость электроэнергии за весь срок службы без учета солнечной энергии.

Год	Ежегодный счет за коммунальные услуги в текущей местной валюте
1	годовой счет = ежемесячный счет x 12
2	Годовой счет = ежемесячный счет x 12 x Фактор увеличения стоимости / Ставка скидки
:	:
20	Годовой счет = ежемесячный счет x 12 x CostIncreaseFactor19 / DiscountRate19
Общий	Стоимость электроэнергии без солнечной энергии

Следующий код выполняет указанный выше расчет:

lifetimeBill = (
    monthlyBill * 12 *
    (1 - pow(costIncreaseFactor / discountRate, installationLifeSpan)) /
    (1 - costIncreaseFactor / discountRate))

Для каждого размера установки рассчитайте стоимость установки :
installationCost = localInstallationCostModel ( installationSize )
Учитывайте все денежные поощрения , доступные в данном домохозяйстве.
Для каждого размера установки рассчитайте общие затраты, связанные с установкой солнечных батарей:
общаяСтоимостьСолнечных Энергий = СтоимостьУстановки + ОставшаясяСтоимостьКоммунальных Энергий за весь срок - Поощрения
Для каждого размера установки рассчитайте общую экономию, связанную с установкой солнечных батарей:
Экономия = СтоимостьЭлектричестваБезСолнца - ОбщаяСтоимостьССолнцем
Выберите размер установки, обеспечивающий наибольшую экономию.

Когда ваши расчеты завершены

Используя предоставленную вами информацию, информацию, возвращаемую Solar API, и приведенные выше расчеты, вы сможете рекомендовать размеры солнечных установок, которые обеспечат максимальную экономию средств для домохозяйств в вашем регионе.

В рекомендации, которые вы предоставляете конечному пользователю, вы также можете включить следующую информацию, возвращаемую API в объекте SolarPotential поля solarPotential :

Сколько полезного солнечного света получает дом ежегодно? Это значение возвращается в поле maxSunshineHoursPerYear объекта SolarPotential .
Сколько квадратных футов крыши можно использовать для установки солнечных батарей? Эта информация возвращается в поле wholeRoofStats объекта SolarPotential .
Средний ежемесячный счет за электроэнергию для домохозяйства.

Расчет затрат и экономии (только для США)

Рассчитайте затраты и экономию в TypeScript