Formula Utama untuk Reka Bentuk Lampu Jalan Solar

Artikel ini meringkaskan formula penting yang biasa digunakan dalam reka bentuk lampu jalan solar, mengintegrasikan piawaian kebangsaan dan kajian kes praktikal daripada pelbagai kertas kerja:

1. Pengiraan Purata Pencahayaan Jalan

Formula:
Purata = (N × Φ × U × K) / A

• Huraian Parameter:
  • N: Bilangan lekapan
  • Φ: Jumlah fluks bercahaya setiap lampu (lm)
  • U: Faktor penggunaan (0.4-0.6)
  • K: Faktor penyelenggaraan (0.7-0.8)
  • A: Keluasan jalan (m2) = Lebar jalan × Jarak lampu

Contoh:
Jalan selebar 6m, jarak lampu 30m, menggunakan LED 10,000 lm, pencahayaan satu sisi:
Purata ≈ (1 × 10,000 × 0.5 × 0.75) / (6 × 30) ≈ 20.8 lx

2. Pengiraan Kuasa Panel Suria

Formula:
Ppv = Qday / (Hpeak × ηsys)

• Huraian Parameter:
  • Qhari = PLED × Tkerja (Penggunaan tenaga harian, Wh)
  • Puncak H: Purata waktu puncak cahaya matahari tahunan tempatan (semak data meteorologi, contohnya, Beijing 4.5 jam)
  • ηsys: Kecekapan sistem (0.6-0.75, termasuk kehilangan talian, kehilangan pengawal)

Contoh:
Kuasa beban 80W, operasi harian 10 jam, puncak Shanghai = 3.8 jam:
Ppv ≈ (80 × 10) / (3.8 × 0.65) ≈ 324 W

3. Pengiraan Kapasiti Bateri

Formula:
C = (Qday × D) / (DOD × ηbat × Vsys)

• Huraian Parameter:
  • D: Bilangan hari mendung berturut-turut (biasanya 3-5 hari)
  • DOD: Kedalaman nyahcas (0.5 untuk bateri asid plumbum, 0.8 untuk bateri litium)
  • ηbat: Kecekapan cas/nyahcas (0.85-0.95)
  • Vsys: Voltan sistem (12V/24V)

Contoh:
Penggunaan harian 800Wh, sistem 24V, sandaran 3 hari, bateri litium:
C ≈ (800 × 3) / (0.8 × 0.9 × 24) ≈ 138.9 Ah → Pilih bateri 150Ah

4. Sudut Pemasangan Panel Suria

Formula:
θ = φ + (5° hingga 15°)

• Huraian Parameter:
  • φ: Latitud geografi tempatan
  • Pengoptimuman musim sejuk: latitud +10°~15°, pengoptimuman musim panas: latitud -5°

Contoh:
Latitud Nanjing 32°, sudut kecondongan kurungan tetap ditetapkan pada 37° (32°+5°) untuk meningkatkan penjanaan kuasa musim sejuk.

5. Tekanan Angin pada Panel Suria

Formula:
F = 0.61 × v2 × A

• Huraian Parameter:
  • v: Kelajuan angin maksimum (m/s)
  • A: Kawasan panel fotovoltaik yang menghadap angin (m2)

Contoh:
Keluasan panel 2m2, kelajuan angin reka bentuk 30m/s:
F = 0.61 × (30)2 × 2 = 1098 N
Perlu mengesahkan rintangan angin tiang lampu dan asasnya.

6. Pembetulan Voltan Operasi Komponen (Kesan Suhu)

Formula:
Vmp = Vmp(STC) × [1 + α × (T – 25)]

• Huraian Parameter:
  • α: Pekali suhu (kira-kira -0.35%/°C untuk silikon monokristalin)
  • T: Suhu operasi sebenar (°C)

Contoh:
Voltan komponen nominal 18V, suhu operasi 60°:
Vmp ≈ 18 × [1 – 0.0035 × (60-25)] ≈ 15.3 V

7. Pampasan Penurunan Voltan Disebabkan oleh Suhu

Formula:
ΔV = Siri N × α × ΔT × Vmp(STC)

Contoh:
3 komponen bersambung siri, setiap satu Vmp=30V, perbezaan suhu 35°:
ΔV ≈ 3 × (-0.0035) × 35 × 30 ≈ -11V
Perlu melaraskan julat voltan MPPT.

8. Reka Bentuk Pengoptimuman Kapasiti Panel Suria

Formula Empirikal:
Ppv(pilihan) = 1.2 × Ppv

• Pertimbangkan pembayangan, kehilangan habuk (pengurangan kecekapan 10-20%)
• Apabila mensejajarkan berbilang komponen, tingkatkan diod pintasan untuk mengurangkan kesan titik panas.

9. Jadual Perbandingan Parameter Reka Bentuk Lazim

Nota: Reka bentuk sebenar harus digabungkan dengan simulasi PVsyst dan simulasi pencahayaan DIALux, dan disahkan melalui ujian lapangan.