虛擬現(xiàn)實技術在微電網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應用與前景分析

李睿智 成冉 陳晰穎

摘要：微電網(wǎng)技術是以新能源為主、其他能源為輔來提供電源的新型電網(wǎng)技術，是智能電網(wǎng)的重要組成部分。而太陽能由于實現(xiàn)度高、清潔度高、取之不盡用之不竭的特點成為了熱點研究新能源。虛擬現(xiàn)實技術是計算機生成的系統(tǒng)仿真技術，是由多源信息融合交互形成的三維動態(tài)視景和實體行為系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術應用于微電網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，可以仿真設計與研究該系統(tǒng)，對實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)有重要的意義。

關鍵字：虛擬現(xiàn)實技術；微電網(wǎng)；光伏發(fā)電

1 前言

“十九大”的重點開展工作中，強調(diào)要提升智能制造水平、聚焦光伏領域，這是基于近年來社會問題如大規(guī)模的突然停電、生態(tài)環(huán)境危機、能源枯竭等日益嚴重的背景而必然形成的發(fā)展趨勢。電力系統(tǒng)過去廣泛采用的常規(guī)發(fā)電形式已經(jīng)不能解決現(xiàn)實中社會問題，導致電網(wǎng)運行的安全性、穩(wěn)定性下降。近年來，順應時代的需求，世界各地開始大力發(fā)展微電網(wǎng)光伏發(fā)電技術。但是光伏發(fā)電也有著能量轉換率低、受環(huán)境影響大等不足，而利用虛擬現(xiàn)實技術來研究微電網(wǎng)光伏發(fā)電，不僅可以在仿真環(huán)境中模擬測試、而且可以讓人們更容易了解這一新興技術，有十分重要的現(xiàn)實意義和無限的研究前景。

2 微電網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實相關知識

微電網(wǎng)是由用電的負荷和微型的電源組成，同時可以為用戶提供電、熱能的系統(tǒng)。微電網(wǎng)[1]是獨立于外部大電網(wǎng)存在的受控單元，但是微電網(wǎng)的接入對大電網(wǎng)的運行有很重要的影響。這是由于微電網(wǎng)都有微型、潔凈、自治、和睦的特征。所以一旦微電網(wǎng)能夠穩(wěn)定接入外部總電網(wǎng)就可以提高電能的質量、供給電的可靠性。

虛擬現(xiàn)實技術[2]是計算機生成的系統(tǒng)仿真技術，是由多源信息融合交互形成的三維動態(tài)視景和實體行為系統(tǒng)，是多種技術的有機融合。最近幾年來，虛擬現(xiàn)實技術在國內(nèi)外都得到了迅速的發(fā)展。

虛擬現(xiàn)實技術有著廣泛的應用，在1999年我國原電力設計總院就開始意識到并引進了美國的PDS的3D工廠設計系統(tǒng)。設計一套真正的光伏微電網(wǎng)建設投資較大，借用虛擬現(xiàn)實技術進行模擬測試、系統(tǒng)優(yōu)化；不僅可以解決諸如縮短設計周期、求出最高發(fā)電效率等問題，而且可以讓用戶了解虛擬現(xiàn)實技術。

3 微電網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真技術的實現(xiàn)現(xiàn)狀

首先介紹一下虛擬現(xiàn)實語言VRML和建模工具：3DS max。VRML對每一個對象的描述構成wrl文件，創(chuàng)建起交互式三維多媒體環(huán)境，具備三維圖形和渲染畫面。而目前 3DS max軟件被世界上多數(shù)人們使用，被廣泛的應用于三維建模、渲染式軟件和動畫中。對 3DS max 的掌握度根據(jù)不同領域的應用需求而不同。針對我們研究的發(fā)電系統(tǒng)，需要更加嚴苛的實時性、實用性要求，才能達到預期仿真效果。

其次了解實現(xiàn)光伏微電網(wǎng)仿真系統(tǒng)的仿真工具MATLAB和simulink，MATLAB擁有強大的數(shù)學計算與可視化能力，主要用于大量的數(shù)學計算以及可視化圖像處理。Simulink作為MATLAB的最重要的組件之一，是一個用來創(chuàng)建模型、仿真模擬和動態(tài)分析系統(tǒng)的軟件包，可以支持多種復雜系統(tǒng)。

基于以上技術層面的介紹，再結合專業(yè)的電力系統(tǒng)知識，可以運用計算機技術最終得到較為貼合實際的微電網(wǎng)光伏發(fā)電仿真系統(tǒng)。這么說是基于國內(nèi)外微電網(wǎng)技術和虛擬現(xiàn)實技術的快速發(fā)展。在 2010 年，歐盟在“太陽能發(fā)電市場”統(tǒng)計調(diào)查中寫道， 2008 年共安裝了 2013.5MW，其中光伏發(fā)電達到了 87.2%，光伏發(fā)電發(fā)展勢不可擋。從96年世界第一場VR技術展覽會在倫敦揭幕，再到現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實技術在各行各業(yè)的具體應用；不得不贊嘆計算機虛擬現(xiàn)實技術的一日千里、遠景不可估量。

4 結語

本文介紹了微電網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實技術的概念、基本工作原理、現(xiàn)狀和實現(xiàn)難度，分析了仿真系統(tǒng)實現(xiàn)所需條件（即語言和工具）、并對未來的實際應用充滿希望。相信經(jīng)過專業(yè)科研人員對虛擬技術、微電網(wǎng)光伏系統(tǒng)的研究，可以在不久的將來推廣應用仿真的微電網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，一一解決現(xiàn)實社會中環(huán)境污染、能源枯竭、停電事故等問題。

參考文獻：

[1]楊威. 微電網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實的研究與實現(xiàn)[D].華北電力大學，2011.

[2]陳浩磊，鄒湘軍，陳燕，陳燕，劉天湖.虛擬現(xiàn)實技術的最新發(fā)展與展望[J].中國科技論文在線，2011，6（01）：1-5+14.