摘 要

社会在持续地进步与发展，导致整个社会对能源的需求不断加大，促使人们把目光投向了太阳能。太阳能资源丰富，可免费使用且无污染，也无需运输。它是一种很理想的能源。现阶段对太阳能的利用主要有发电，利用光伏板把太阳能转化为发电量，满足社会对电力的需求，由此而建立了光伏发电站。对发电站而言，发电量是比较关键，了解发电量的多少可以保证城市电力的供应。所以，对光伏电站发电量预测具有实际价值和研究意义。另一方面，由于计算机技术的飞速发展，仿真模拟、建模等技术也迎来巨大的发展与进步，不断与新领域进行融合，VR技术日新月异，在工业设计中也得到广泛应用。

本次的毕业设计用Unity3D和Visual Studio 2017建立一个可以预测光伏电站发电量的VR系统。需要完成光伏电站VR系统的建立，发电量的计算以及预测。建立VR系统即模拟光伏发电的发电场景。发电量的计算即光伏板发电的理论计算值。发电量预测即根据不同数量的光伏板、不同的天气、不同的时间预测计算实际值。首先用Unity3D建立光伏发电站的3D模型，根据不同城市的地形特点建立不同的模型，然后建立光伏板的3D模型。然后在Visual Studio 2017中通过C#实现对光伏板的交互以及发电量的计算和预测。

关键字：光伏发电 VR系统 Unity3D C#

Design and Implementation of Forecasting VR System for

PV Power Generation

Abstract

The continuous progress and development of society has led to an increase in the demand for energy in society as a whole, prompting people to turn their attention to solar energy. Solar energy is abundant, it can be used free of charge, it is pollution free, and it does not need to be transported. It is a very ideal energy source.At this stage, the use of solar energy mainly involves the generation of electricity. Photovoltaic panels are used to convert solar energy into electricity generation to meet the community's demand for electricity. As a result, photovoltaic power stations have been established. For power stations, the amount of power generated is more critical. Knowing how much power is generated can ensure the supply of urban power. Therefore, it is of practical value and research significance to predict the power generation of photovoltaic power plants. On the other hand, due to the rapid development of computer technology, simulation, modeling and other technologies have also ushered in tremendous development and progress, and continue to integrate with new areas, VR technology is changing with each passing day, and is also widely used in industrial design.

This graduation project uses Unity3D and Visual Studio 2017 to establish a VR system that can predict the power generated by photovoltaic power plants. It is necessary to complete the establishment of the PV power plant VR system, calculation of power generation volume, and forecasting. Establishing a VR system is a simulation of photovoltaic power generation scenarios. The calculation of power generation is the theoretical calculation of photovoltaic power generation. The power generation forecast is to calculate the actual value according to different quantities of photovoltaic panels, different weather, and different time predictions.First, establish a 3D model of a photovoltaic power plant using Unity3D, establish different models according to the topographical characteristics of different cities, and then establish a 3D model of photovoltaic panels. Then in Visual Studio 2017, the interaction of the photovoltaic panels and the calculation and prediction of the power generation are realized through C#.

Keywords: Photovoltaic power; VR system; Unity3D; C#

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景和意义 1

1.2 课题研究现状 2

1.2.1光伏发电 2

1.2.2光伏系统软件 3

1.2.3 VR 3

1.3 系统设计内容 4

1.4 本文的组织结构 4

第二章 系统开发工具和相关理论基础 6

2.1 系统开发工具 6

2.1.1 Unity3D的介绍和功能 6

2.1.2 Visual Studio 2017概述 7

2.1.3 Photoshop 8

2.1.4 Deep Exploration 8

2.2系统开发相关技术 8

2.2.1 C#的介绍 8

2.2.2 建模 9

2.2.3 仿真模拟 9

2.3 小结 9

第三章 系统需求分析 10

3.1 需求分析 10

3.2 总体设计 11

3.3 运行效果 12

3.4 光伏发电量的计算 13

3.4.1 太阳辐射量的计算 13

3.4.2 光伏阵列的太阳总辐射量计算 14

3.4.3 光伏发电量的计算 14

3.5 小结 14

第四章 系统设计与实现 15

4.1 场景的设计与制作 15

4.1.1 选择界面场景 15

4.1.2 各个城市的场景制作 17

4.2 粒子系统 20

4.2.1 雪天制作 20

4.2.2 雨天制作 21

4.3 光伏板模型制作和控制 22

4.3.1 光伏板模型 22

4.3.2 光伏板的生成 22

4.3.3 光伏板的删除 24

4.4.4 控制光伏板转动 25

4.5 天空盒和视角 26

4.5.1 天空盒的制作 26

4.5.2 视点移动 27

4.6 Canves面板的制作 28

4.7 发电量的计算 31

4.8 程序运行调试 33

4.8.1 遇到的问题 33

4.8.2 打包发布 34

4.9 小结 34

第五章 总结与展望 36

5.1 总结 36

5.2 展望 36

参考文献 38

致谢 40

第一章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

当下的人类社会已经离不开能源了，导致能源消耗不断增加。现阶段能源的主要来源就是化石能源这类的不可再生能源。由于它是一次的能源，不可再生，所以这类能源的保有量在不断减少，就拿石油来说，储量也就可以使用三四十年。如果人类不寻求解决能源缺乏的问题的方案，人类早晚会面临燃料用尽的危险局面。因此人们把目光投向了太阳能。

正如大家所知道的，太阳能资源丰富，可免费使用且无污染，也不用运输，风能、生物质能等资源都来自它。广义的太阳能包括的范围可以说是非常大。而且太阳能含量丰富，比地球上化石能源多得多。太阳能可光伏发电，可以说太阳能的利用前景非常好。

光伏发电转化的基本装置就是光伏板。将许多个光伏板连接在一起就可以组成输出功率较大的光伏板阵列。这些阵列可大可小，小的是家用房顶的光伏板只能提供一家一户的用电，大到发电量达兆瓦的光伏发电站。太阳能光伏发电优势明显，首先它的储量巨大；其次可以说是取之不尽，也不需要开采和运输；它清洁，又没有污染；安全也不会发出噪声，太阳能发电的过程不会对外排放废物；晶体硅光伏板寿命比较长，只要保护得好，光伏板可以用十多年。由此可以看出光伏发电的前景十分广阔，具有很高的经济优势，同时也具有很高的研究价值。光伏产业也日益受到人们的重视。

光伏发电站^[1]就是通过光伏板发电，产生电能。通过逆变器将从光伏板转化过来得到的直流电转化为交流电^[5]，再输送给城市用电。所以对光伏电站来说发电量就是非常重要的一个指标。然而光伏发电有受种种因素所影响，比如太阳辐射量、光伏组件与水平面的倾斜角度、光伏组件的工作效率、工作过程中的损失、不同的天气条件、不同的季节时间等等都会对光伏发电站的发电量产生影响，每月每天的发电量都会不同，甚至有时候发电量变化较为明显，这样对城市供应的电量就会不稳定波动比较大，可能造成各个区域电力输送的不均衡。

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