基于J2EE和构件技术的发电厂报价支持系统

北极星电力网技术频道作者:佚名 2008/6/20 9:22:33

关键词: j2ee 系统

在分析系统网络结构、应用开发平台和体系结构的基础上，本文提出了基于j2ee技术和构件技术开发实现b/s模式的发电厂报价支持系统解决方案。讨论了构件技术、基于构件耦合法设计和部署应用服务平台、构件模型库等关键技术，并介绍了系统实际应用中的功能模块和具备的特点。

随着电力市场体制改革的深化，推行“厂网分开、竞价上网”后，发电、售电将彻底分离，对发电企业经营管理提出了更高的要求，在安全性、可靠性约束条件下，追求利润最大化成为其主要目标。在新的形式下，实时、准确地分析和控制自身运行成本、经济运作方向，并依此进行内部考核、优化资源配置，提出科学地报价方法，在竞争中获得最大的经济效益，成为广大发电商急需解决的课题。而解决这一课题的重要手段就是：全面实现电力企业的信息化，建设一套既能适应当前信息潮流、又能满足发电企业生产管理、竞价决策的信息管理系统——发电厂报价支持系统。

在借鉴英国和美国电力市场成功与失败的经验基础上，本文充分考虑中国电力市场的特殊性和阶段性，遵循电力市场运营规则和国家规范，利用先进的信息技术实现发电厂报价支持系统，提供了发电企业参与电力市场运营所需的解决方案。系统立足于燃料管理和设备安全管理的综合数据信息，以核算电厂经济运行成本为依据，以电厂商业化运营效益为导向，来确定全厂的生产运行和电力市场报价并追求最大经营利润为根本，为电厂提供支撑安全生产、高效运行的管理决策支持系统，辅助领导决策和运营管理。
1关键技术
1.1应用数学模型
系统应用的数学模型主要包括：发电煤耗率模型、成本分析模型和竞价决策模型。
a、发电煤耗率模型
煤耗率是反映成本和效率最直接的经济指标，实际应用中常用反平衡方法计算，即利用机组实时运行参数来计算当前发电量下所需的发热量，再折算出煤耗率。计算模型为：
bn=b*(1-rgr)/w
b=q/(1000*4.18*ŋ*ß) y*cy/29308
rgr=m/q*ε
ŋ=1–(q2 q3 q4 q5)
式中，b为总标煤量，rgr为供热比，w为总发是量，q为热耗量，ŋ为锅炉反平衡效率，ß为管道效率，y为耗油量，cy为油燃烧值，m为供热量，ε为热网加热器效率，q2为排烟损失，q3为化学不完全燃烧损失，q4为机械不完全燃烧损失，q5为散热损失。
b、成本分析模型
火力发电厂成本可划为变动成本和固定成本，其中变动成本计算模型是关键。单元机组发电成本中变动成本主要包括燃料费、用水费和购电费，其中燃料费算法模型为：
cf=mcoj*bco0 moj*bo0
式中，cf为燃料费用，mcoj为煤折标煤单价，bco0为全厂发电标煤耗量，moj为油折标油单价，bo0为全厂发电标油耗量。
电厂生产过程中水动态平衡关系模型为：qz=qx qf=qxx qxl qp qf
全厂发电水耗成本为：cs=ms*bw0=ms*(qx/wf)
式中，qz为总用水量，qx为新水量，qf为复用水量，qxx耗水量，qxl为泄水量，qp为排水量，ms为水单价，bw0为全厂发电水耗，wf为全厂发电量。
电厂购电费指外购电量成本，全厂购电成本为：ce=me*be0
式中，me为购电价，be0为购电量。
c、竞价决策模型
成本利润法是研究报价策略非常有效的算法。其基本思想是基于成本曲线已知的基础上，根据设定的利润得到报价曲线的决策办法。机组的发电成本曲线：
式中：p为发电功率，c即为相应功率点的发电成本，a，b，c为函数的系数。
机组在功率点p的保本电价为：
此电价是机组的盈亏保本电价。报价决策者需要选择一个合理的百分比利润r，根据这个利润就可以计算出在功率点p的机组报价曲线为：
2.2构件模型库
基于构件的软件设计和开发过程目前为构造软件系统的主流技术之一，也使得系统开发人员可以采用更大的灵活性和全新的方法来设计与实现企业应用系统。构件技术能够解决应用软件开发面临的重复编码严重、开发效率低的烟猓淠康氖鞘迪秩砑赜糜牍δ芾┏洹９辜绦蛏杓品椒ḿ坛胁⒎⒄沽嗣嫦蚨韵蟪绦蛏杓品椒ǎ嫦蚨韵蠹际跤τ糜谙低成杓疲褂τ孟低衬芤怨辜楹系姆绞嚼唇ⅰｒ怨辜际跏迪值南低秤τ檬ｐ停哂懈从眯院妥允视π缘奶氐恪?br
/>根据构件在应用平台中功能层次的差异，部署在应用平台构件模型库中的构件可分为：支撑构件、内核构件、外壳构件等。
支撑构件层提供系统运行时功能的底层定义及实现，为系统其他构件提供底层支撑。如数据库连接缓冲池构件、报表数据转换构件、数据通讯构件、图形报表（趋势图、棒图、饼图等）生成辜取?br
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内核构件层实现系统的基本功能，是系统必不可少的组成部分。主要包括两部分构件，一部分是事务处理构件、安全定义构件、错误处理构件、协调构件等；另一部分是分析计算、预测、决策算法构件，如成本利润法、动态平衡法、反平衡法等算法构件。
外壳构件层主要用于与用户的交互功能及业务逻辑的实现。包括界面操作构件、业务逻辑构件、报表生成构件、报表操作构件。由于系统功能需求信息的差异，外壳构件改动的频率很大，通过修改外壳构件最大限度满足用户个性化需求，从而达到软件开发的快速、高效，实现用户个性化定制。
相对于外壳构件层，支撑构件层与内核构件层因系统的需求信息差异而改变的频率很小，从而充分利用构件的可重用性，减少开发的工作量和周期。可以这样描述：外壳构件层设计倾向于构件的可维护性，支撑构件层与内核构件层倾向于构件的可重用性。基于构件耦合法分层设计构件模型库可以充分考虑构件的可维护性和可重用性，减轻系统开发工作量并提高应用质量。
2.3基于构件耦合法设计和部署应用服务
构件化程序设计方法强调软件的重用性和高度的互操作性，侧重于构件的定义、构建和装配，支持即插即用型应用。其重用性指所提供的功能能为多种系统使用，互操作指不同来源的构件能相互协调、通信，共同完成更复杂的功能。在架构和实施过程中，既要遵守j2ee技术标准和规范，如成熟的javabean/ejb、corba等构件标准，还要将系统应用所需构件有机地部署到应用服务器的体系结构中。
构件耦合法就是利用构件之间相互协调、相互调用或者相互独立运行、合作并完成模块化、系统化的应用功能来设计和部署应用服务平台的开发方法。根据系统应用中构件相互之间的关系不同，又可分为紧耦合和松耦合。
1）
紧耦合：构件之间相互调用、相互协调、紧密合作的关系称为紧耦合。如数据库连接池构件和执行数据库操作构件、事务逻辑构件和报表生成构件之间的关系，从数据流程上构件之间相互调用和协调的耦合关系就是构件紧耦合。
2）
松耦合：构件之间相互独立运行、并完成模块化协作的系统功能，这种关系称为松耦合。体现为在功能实现上相互协作以形成模块化、系统化的结构松散、功能结合紧密的关系。如从模块化、系统组成上构件间耦合的情况，如下面三种数据库操作构件：执行sql构件、执行事务处理构件和执行数据窗口构件，与报表页面生成构件：xml生成构件和报表动态生成构件之间的关系。
2系统实现
2.1网络结构
为完成发电厂生产信息的集中管理和执行决策、以及发电厂与电力调度交易中心的信息交换，系统采用基于以太网或专线通信网络，能够支持internet/intranet技术的多层应用架构（multi-tier
application
architecture）、browser/server（b/s）结构，同时配置vpn防火墙提高系统安全性。完全实现零客户端的系统结构，使得只需在发电厂设置数据库服务器和应用服务器，各电厂生产相关人员即可利用办公计算机通过浏览器进行工作。而交易中心通过电力专线网也可得到电厂提交申报的上网电量和上网电价、检修计划等数据，电厂也可下载交易中心发布的相关数据，即可实现电厂与交易中心的信息交互、电力调度等功能。
2.2应用开发平台
在电力市场系统功能规范中，要求安全的网上数据传输、高效的预测计算性能和分析能力，还要满足先进性、可扩展性、可移植性等系统设计原则，因此本系统采用先进的多层体系b/s结构和j2ee技术来开发部署。
j2ee是由sun等众多厂商共同提出方案和制定规范的开放平台，能够满足当前不断变化和日趋复杂的商业应用需求，成为企业构建新系统和集成、扩展已有系统的首选技术。j2ee技术规范提供了jsp、servlet、javabean/ejb等构件技术，使得用户可以从服务器平台、开发工具、中间件等众多产品中进行选择来组成自己的应用；中间件应用提高了系统开发效率和质量，减少了开发人员工作量；j2ee平台的兼容性与扩展性，可以保护用户原有的软件与硬件投资，减少了费用和风险。
2.3系统体系构架
发电厂报价支持系统的阶段性、复杂性以及扩展性客观上要求采用分布式构件技术，系统的功能由网络联结的许多硬件和软件共同协调完成。基于分布式构件技术的系统集成实际上也是基于软件总线的信息集成，除了具有清晰的体系结构、简单的实现过程、良好的可维护性、灵活的可扩展性、很强的软件重用性、较小的接口处理复杂性以外，而且框架和对象总线还由许多基于标准的、异构系统互联的中间件技术支持，是当今最先进的应用系统集成方式之一。由于电力市场体制、模式和运营规则尚待进一步完善，发电厂报价支持系统的体系结构必须具有很好的灵活性和适应性，以便随时互联、扩展与升级。分布式构件技术实质上是一种软件开发工具与方法，其目的是实现软件重用与功能过渡。利用分布式构件技术不需要开发和设计多个应用系统，而是可以通过分析多模式系统的核心功能，借鉴基于j2ee开发管理信息系统的经验，采用构件耦合方法，合理进行软件重用。这样就使得开发的发电厂报价支持系统有效地灵活支持不同电力市场运营模式。
表现层：是用户进行操作的系统最外层，在浏览器中实现所有功能。内部用户可通过intranet根据系统赋予的不同权限进行操作和管理；外部用户经由防火墙可以安全访问。
应用服务层：是系统的核心组成部分，根据web
server发送的请求进行分时、分类部署构件，调用javabean/ejb构件、从database
server请求数据。其包含的web
server响应用户的各种请求，并将相应的请示经过转换后送到应用服务层的各应用构件进行处理，得到处理结果后再将结果返回到用户表现层。
数据服务层：存储系统所有的数据和管理文档，对应用服务层进行计算和处理时所需的数据请求进行响应并返回结果。可以分阶段进行数据备份以免因不可控因素丢失数据。
利用分布式构件技术建设b/s结构应用系统灵活性较强，能够提高应用开发的重用性和开发效率，使应用系统各模块凝成为有机体。利用构件技术部署应用服务，可达到系统开发和应用集成要求。
3系统功能
3.1生产运行信息
依据全厂生产计划，统筹管理全厂燃煤、燃油和发电等电厂生产运行业务，掌握电厂实际运行状况，并统计全厂各阶段生产信息，从而为降低电厂生产成本和优化机组经济运行、辅助报价提供数据依据。
3.2机组优化运行
依据全厂的发电计划，通过机组组合和机组优化调度，可进一步优化机组的经济运行，从而降低全厂的运营成本。
3.3经济成本分析
主要包括固定成本分析、静态可变成本分析和实时动态成本分析等。综合了纵向分摊、横向分摊和热电分摊等方法，可根据电厂的实际工艺流程和数据精度进行灵活的算法配置，从而提高成本分析的成效；同时还可引导内部竞争，挖掘降低成本的潜力。
3.4市场分析与预测
对各种中长期合同市场、辅助服务市场、日前市场和实时平衡市场的价格、负荷、本厂上网电量、机组最大发电能力、其他电厂上网电量和检修状况以及其他历史信息进行各种分析和显示，包括相关分析和趋势分析等方法，从而使用户能够准确地了解市场的走势，把握稍纵即逝的赢利机会。
3.5交易核算
依据电厂参与电力市场的运营规则，根据电厂自己实测得到的历史数据，以及交易中心所发布的相关数据，进行市场结算，并与交易中心所下达的帐单进行比较。如果存在较大的误差，则可以提出争议。它既是对交易中心的一种监督，也是电厂财务活动的依据之一。
3.6综合信息管理
本模块对支持发电企业报价所涉及的各项电厂内部和外部的信息进行综合管理，所管理的内容和电力市场的运作情况及交易规则密切相关。主要包括用户权限管理、日志管理、合同信息管理、发电厂成本信息管理、机组运行信息管理、交易中心下载信息管理和电厂申报信息管理等。
4结语
本文所述技术建设实现的电力市场发电厂报价支持系统,已经在某省电力市场发电侧多家电厂投入应用。本系统具有以下特点：
①能够消除信息化“孤岛”，支持企业应用集成，实现全厂管控一体化建设；
②符合j2ee技术标准的中间件平台，提高系统重用性，降低开发和维护费用；
③基于构件耦合法建设的应用平台，具备很好的可靠性、鲁棒性和扩展性；
④基于一体化平台建设的应用系统具备易维护性，适应各种异构和互操作系统改造需要；
⑤应用软件业务功能随电力市场体制、模式和运营规则的完善而随时可以扩展与升级。

来源：电气商情网

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