虛擬現實技術在微電網光伏發電系統中的應用與前景分析

李睿智 成冉 陳晰穎

摘要：微電網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技術，是智能電網的重要組成部分。而太陽能由于實現度高、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。虛擬現實技術是計算機生成的系統仿真技術，是由多源信息融合交互形成的三維動態視景和實體行為系統。虛擬現實技術應用于微電網光伏發電系統中，可以仿真設計與研究該系統，對實現微電網系統有重要的意義。

關鍵字：虛擬現實技術；微電網；光伏發電

1 前言

“十九大”的重點開展工作中，強調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模的突然停電、生態環境危機、能源枯竭等日益嚴重的背景而必然形成的發展趨勢。電力系統過去廣泛采用的常規發電形式已經不能解決現實中社會問題，導致電網運行的安全性、穩定性下降。近年來，順應時代的需求，世界各地開始大力發展微電網光伏發電技術。但是光伏發電也有著能量轉換率低、受環境影響大等不足，而利用虛擬現實技術來研究微電網光伏發電，不僅可以在仿真環境中模擬測試、而且可以讓人們更容易了解這一新興技術，有十分重要的現實意義和無限的研究前景。

2 微電網光伏發電系統虛擬現實相關知識

微電網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。微電網[1]是獨立于外部大電網存在的受控單元，但是微電網的接入對大電網的運行有很重要的影響。這是由于微電網都有微型、潔凈、自治、和睦的特征。所以一旦微電網能夠穩定接入外部總電網就可以提高電能的質量、供給電的可靠性。

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

虛擬現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。設計一套真正的光伏微電網建設投資較大，借用虛擬現實技術進行模擬測試、系統優化；不僅可以解決諸如縮短設計周期、求出最高發電效率等問題，而且可以讓用戶了解虛擬現實技術。

3 微電網光伏發電系統仿真技術的實現現狀

首先介紹一下虛擬現實語言VRML和建模工具：3DS max。VRML對每一個對象的描述構成wrl文件，創建起交互式三維多媒體環境，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 的掌握度根據不同領域的應用需求而不同。針對我們研究的發電系統，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。

其次了解實現光伏微電網仿真系統的仿真工具MATLAB和simulink，MATLAB擁有強大的數學計算與可視化能力，主要用于大量的數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，是一個用來創建模型、仿真模擬和動態分析系統的軟件包，可以支持多種復雜系統。

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

4 結語

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

參考文獻：

[1]楊威. 微電網太陽能光伏發電系統虛擬現實的研究與實現[D].華北電力大學，2011.

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