虚拟现实技术在微电网光伏发电系统中的应用与前景分析

李睿智 成冉 陈晰颖

摘要：微电网技术是以新能源为主、其他能源为辅来提供电源的新型电网技术，是智能电网的重要组成部分。而太阳能由于实现度高、清洁度高、取之不尽用之不竭的特点成为了热点研究新能源。虚拟现实技术是计算机生成的系统仿真技术，是由多源信息融合交互形成的三維动态视景和实体行为系统。虚拟现实技术应用于微电网光伏发电系统中，可以仿真设计与研究该系统，对实现微电网系统有重要的意义。

关键字：虚拟现实技术；微电网；光伏发电

1 前言

“十九大”的重点开展工作中，强调要提升智能制造水平、聚焦光伏领域，这是基于近年来社会问题如大规模的突然停电、生态环境危机、能源枯竭等日益严重的背景而必然形成的发展趋势。电力系统过去广泛采用的常规发电形式已经不能解决现实中社会问题，导致电网运行的安全性、稳定性下降。近年来，顺应时代的需求，世界各地开始大力发展微电网光伏发电技术。但是光伏发电也有着能量转换率低、受环境影响大等不足，而利用虚拟现实技术来研究微电网光伏发电，不仅可以在仿真环境中模拟测试、而且可以让人们更容易了解这一新兴技术，有十分重要的现实意义和无限的研究前景。

2 微电网光伏发电系统虚拟现实相关知识

微电网是由用电的负荷和微型的电源组成，同时可以为用户提供电、热能的系统。微电网[1]是独立于外部大电网存在的受控单元，但是微电网的接入对大电网的运行有很重要的影响。这是由于微电网都有微型、洁净、自治、和睦的特征。所以一旦微电网能够稳定接入外部总电网就可以提高电能的质量、供给电的可靠性。

虚拟现实技术[2]是计算机生成的系统仿真技术，是由多源信息融合交互形成的三维动态视景和实体行为系统，是多种技术的有机融合。最近几年来，虚拟现实技术在国内外都得到了迅速的发展。

虚拟现实技术有着广泛的应用，在1999年我国原电力设计总院就开始意识到并引进了美国的PDS的3D工厂设计系统。设计一套真正的光伏微电网建设投资较大，借用虚拟现实技术进行模拟测试、系统优化；不仅可以解决诸如缩短设计周期、求出最高发电效率等问题，而且可以让用户了解虚拟现实技术。

3 微电网光伏发电系统仿真技术的实现现状

首先介绍一下虚拟现实语言VRML和建模工具：3DS max。VRML对每一个对象的描述构成wrl文件，创建起交互式三维多媒体环境，具备三维图形和渲染画面。而目前 3DS max软件被世界上多数人们使用，被广泛的应用于三维建模、渲染式软件和动画中。对 3DS max 的掌握度根据不同领域的应用需求而不同。针对我们研究的发电系统，需要更加严苛的实时性、实用性要求，才能达到预期仿真效果。

其次了解实现光伏微电网仿真系统的仿真工具MATLAB和simulink，MATLAB拥有强大的数学计算与可视化能力，主要用于大量的数学计算以及可视化图像处理。Simulink作为MATLAB的最重要的组件之一，是一个用来创建模型、仿真模拟和动态分析系统的软件包，可以支持多种复杂系统。

基于以上技术层面的介绍，再结合专业的电力系统知识，可以运用计算机技术最终得到较为贴合实际的微电网光伏发电仿真系统。这么说是基于国内外微电网技术和虚拟现实技术的快速发展。在 2010 年，欧盟在“太阳能发电市场”统计调查中写道， 2008 年共安装了 2013.5MW，其中光伏发电达到了 87.2%，光伏发电发展势不可挡。从96年世界第一场VR技术展览会在伦敦揭幕，再到现在虚拟现实技术在各行各业的具体应用；不得不赞叹计算机虚拟现实技术的一日千里、远景不可估量。

4 结语

本文介绍了微电网光伏发电系统和虚拟现实技术的概念、基本工作原理、现状和实现难度，分析了仿真系统实现所需条件（即语言和工具）、并对未来的实际应用充满希望。相信经过专业科研人员对虚拟技术、微电网光伏系统的研究，可以在不久的将来推广应用仿真的微电网光伏发电系统，一一解决现实社会中环境污染、能源枯竭、停电事故等问题。

参考文献：

[1]杨威. 微电网太阳能光伏发电系统虚拟现实的研究与实现[D].华北电力大学，2011.

[2]陈浩磊，邹湘军，陈燕，陈燕，刘天湖.虚拟现实技术的最新发展与展望[J].中国科技论文在线，2011，6（01）：1-5+14.