energie27 如何计算?计算模型
一个家庭的小时模型:8,760 个小时(365 × 24),包含发电、用电、电池和电动车,然后用取电和回馈电量 × 该小时电价。完全在浏览器中运行(TypeScript,无第三方库);只有邮编、朝向和倾角会经由我们的服务器发送到 PDOK 和 PVGIS。通俗说明见 计算器如何计算?;本页也可下载为 A4(pdf)。
输入:25个参数
- 太阳能板(8):板数、峰值功率、朝向、每 kWp 的 kWh、使用年限、每年衰减、实测年发电量以及按月分布。
- 家庭(6):年用电量、白天在家的工作日数、智能运行的可转移用电比例、外出周数、白天占比和夜间占比。
- 汽车(5):年用电量、充电时段、充电功率、三相以及白天汽车在家的工作日数。
- 热泵和空调(2):各自的年用电量。
- 电池(3):容量、功率和损耗(往返损耗、待机、可用比例、AC 或 DC)。
- 天气(1):用哪一年 KNMI 的逐小时天气来分配发电量。
校准按年度账单调整其中三个参数:年用电量、白天占比和夜间占比(见下文)。这是模拟所有情景的起点。合同和价格另外叠加。
每小时平衡
净值 = 用电 + 电动车 + 热泵 + 空调 + 待机 + 电池充电 − 发电 − 电池放电
每小时:取电 = max(净值, 0),回馈 = max(−净值, 0)
小时电价:日前价格(EnergyZero),换算为荷兰时间。10 月重复的小时取平均,3 月缺失的小时复制前一小时;2 月 29 日舍去。
发电
年发电量 = 板数 × 峰值功率 × 每 kWp 发电量 × (1 − 板龄 × 衰减率)
- 每 kWp 的发电量及其月度分布来自 PVGIS 5.3(系统损耗 14%,无遮挡);东西朝向取两次计算的平均值。无 PVGIS 时:每 kWp 925 kWh × 朝向和倾角系数。
- 按 KNMI 在小时电价所属年份测得的日照重新分配各月:权重 = 基准 × max(0, 1 + 0.85 × (日照 ÷ 常年值 − 1)),再归一化,使全年发电量不变。0.85 的原因:日照多的年份更热,且 KNMI 在水平面上测量。
- 一天中的形状是一条太阳弧线:sin(πx) 的 1.3 次方 × 以太阳正午为中心的高斯权重,按朝向平移(东南和西南 1.2 小时,东和西 2.4 小时)。朝向不是正南时,弧线本身是倾斜的(时间按幂次变形),使峰值确实落在该时刻:已用太阳位置和一个朝东屋顶的电表数据核对。每个小时按实测总辐射(KNMI 小时值)相对该小时的月平均值缩放,最多 5×;然后每个月精确回到月发电量。
- 实测年发电量按最近三个 KNMI 气象站的日照换算为常年值,按 1 ÷ 距离加权。
用电
- 两条自有日用电曲线(白天外出和白天在家),月度系数从夏季 0.86 到 12 月 1.20。0 至 5 个工作日用在家曲线;周末一律视为在家。全年总量不变。
- 每月外出周数(0 到 4,在月中;默认二月、五月、七月和八月各 1 周):30% 待机耗电,全天平均(有基础负载时只有基础负载);其他日子相应提高。
- 基础负载(可选,单位瓦):每小时相同,度假时也一样,最多为家庭用电的 90%;其余按日负荷曲线分配。
- 可转移用电(洗衣机、洗碗机和烘干机:每年 530 kWh,最多 30%)贪心分配到太阳能富余最多的小时,每小时最多 2 kW;动态合同下其余部分分配到最便宜的小时。
- 热泵:您填写的年用电量,或按燃气估算:(燃气 − 烹饪) × 每 m³ 8.79 kWh × 0.9 ÷ SCOP(散热器 3.5,地暖 4.2)。固定的月度分布(1 月 17%,夏季各月 2%)及日内曲线;如果热水来自热泵,25%(热水)可转移。
- 热水器(热水选项:热泵热水器或电热水器):默认每年 700 或 2,200 kWh,每天大致相同(冬季多 10%,夏季少 10%)。不加控制时在 7–9 点和 18–21 点加热。智能控制时先使用太阳能盈余,按热水器的功率(0.5 kW,电热水器 2 kW),其余放到当天最便宜的时段(没有小时电价时放在夜间)。只在一天之内转移,不跨天。
- 空调:m² × 每 m² 50 至 90 W × 400 满负荷小时 ÷ SEER 5.5;5 月至 9 月,主要在 15 点至 17 点之间,按当天日照逐日缩放。
电动汽车
每公里 0.17 kWh,含充电损耗。晚上:从 18 点起满功率。白天:从 10 点起最多 3.7 kW。用太阳能余电:余电最多的时段,从 1.4 kW 起(不切换到 1 相的充电桩为 4.1 kW)。按小时电价:每次 20 kWh(在一个月内),在汽车在家时最便宜的时段(周末也算,除非周末白天汽车不在家)。 由供应商控制:同样的充电时段,平均分配到这些时段中最便宜的一半,功率最多为充电功率的三分之一。
家用电池
- 单向效率为 (1 − 往返损耗) 的平方根,默认往返损耗 10%;可用容量 90%;待机 30 W;直流耦合从太阳能充电 × 1.06。
- 自用模式:逐小时贪心策略,富余时充电、不足时放电,受功率和电量限制;不从电网充电。
- 按小时电价智能调度:在电量网格上做动态规划(10 至 60 步,每步约 0.1 kWh)。每天以 48 小时为规划期(今天和明天的日前价格),逆向求解;只执行前 24 小时。期末剩余电量按规划期内最低回馈价计值。假设对日照和用电完美预测。按中位供应商规划;每家供应商都按相同的电量流结算。
- 不平衡市场交易:一张表(容量 × 功率 × 客户分成),事先用 TenneT 每刻钟不平衡价格算出,三线性插值后加到智能调度结果上。
电价与账单
动态:取电 ×(市场价 × 1.21 + 加价 + 能源税)− 回馈 ×(市场价 × 1.21 + 回馈规则)+ 12 × 每月固定费用
固定:取电 ×(供电费率 + 能源税)− 回馈 ×(补偿 − 回馈费)− 分档费 + 12 × 每月固定费用
账单 = 电费 + 电网费用 − 税费减免
- 加价和能源税已含增值税;增值税只加在市场价上。启用关断时,负电价时段不回馈。
- 固定合同:一年固定电价的标准合同。分档(staffel)是按全年回馈电量所在档位每月收取的金额。
- 净计量(过去一年):固定合同按全年净值计算;动态合同按总回馈与总取电两者中较小者退还能源税和加价。
- 电网费用按电网运营商(通过邮编确定)和接入类型计算,按天在各费率期间分摊。
- 价格变化只作用于市场价:(1 + i) 的(过去一年到计算年份的年数)次方,i 取自 PBL(气候与能源展望),若无则取 CPB。能源税按年度表格取值。
按年度结算单校准
三个参数,按年度结算单上的取电、低谷电价取电和回馈 kWh 拟合:家庭用电量(对 取电 − 回馈 的不动点修正)、日间比例,即有日照时段用电的权重(二分法 20 步,介于 0.25 与 3 之间),以及夜间比例,即 23:00 至 7:00 之间用电的权重,按低谷电价取电拟合(工作日 23:00–7:00 以及周末;二分法,介于 0.25 与 4 之间)。最多交替三轮,三个参数都有时五轮。结果适用于过去一年、计算年份和所有比较。
测试
200 多个自动化测试,含基准值和不变量:能量平衡闭合,电量始终在可用容量内,智能调度从不比自用更贵,净计量从不比没有更贵,更大的电池从不回馈更多,校准能达到目标,每个选项的差额等于两次计算之差。
局限
- 小时值会抹平短暂峰值:没有电池时自用比例高估 2 到 5 个百分点。
- 完美预测:智能调度和不平衡市场交易结果偏乐观。
- 热泵和空调按固定模式运行,不随温度变化;SCOP 为季节平均值。
- 用太阳能富余充电是上限:车并不总在家。
- 两个选择之间的差额比金额本身更可靠。
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