摘要：介紹了我國電力市場體系的現(xiàn)狀，電力市場交易運(yùn)營系統(tǒng)的重要性以及系統(tǒng)所需要的軟硬件支撐；分析了發(fā)電計(jì)劃編制的主要內(nèi)容以及關(guān)鍵技術(shù)；設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了能支持各種需求變化的高適用性的具體功能模塊。

關(guān)鍵詞：電力市場；J2EE；SWING；C/S結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)19-30058-02

Generate-Electricity-Plan Module in Power Market Operation System Based on J2EE

DING Jie

(Software Engineering College， Southeast University， Nanjing 210000， China)

Abstract: In this paper I recommend Power Market in China， the import of Power Market Operation System and its hardware and software. The main content and the key technique of Generate-Electricity-Plan Module are analyzed. A high applicability module which can support all kinds of requirements is designed.

Key words: Power Market Operation System; J2EE; SWING; C/S

隨著我國電力供需矛盾的逐步緩和，按照“完善省級市場、發(fā)展區(qū)域市場、培育國家市場”的方針，引入市場競爭機(jī)制，規(guī)范市場秩序，提高運(yùn)營效率，加快建設(shè)結(jié)構(gòu)合理、公平競爭、開放有序的三級電力市場體系，促進(jìn)資源優(yōu)化配置和電力自身的發(fā)展，已成為當(dāng)前我國電力市場改革的必然選擇。

2006年，國家電網(wǎng)電力交易中心和各網(wǎng)省電力交易中心相繼成立，三級電力市場體系建設(shè)已正式啟動。由于三級電力市場體系是一個(gè)全新的事物，與以往的電力市場相比，對電力市場理論水平、技術(shù)實(shí)現(xiàn)及工程實(shí)施提出了前所未有的要求。因此，為配合適合國情的統(tǒng)一開放的電力市場體系建設(shè)，開發(fā)適應(yīng)于三級電力市場體系要求的交易應(yīng)用平臺，支持各級電力市場的協(xié)調(diào)運(yùn)作，具有非常迫切的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

綜觀各國電力市場的改革之路，對于英國、澳大利亞等國，由于國家較小，且電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較強(qiáng)，都采用全國統(tǒng)一的電力市場，而并未建立分層分區(qū)的多級電力市場體系。雖然美國有多個(gè)電力市場存在，但從本質(zhì)上看，美國電力市場體系與我國三級電力市場體系并不相同。我國電力市場改革經(jīng)歷了省級電力市場試點(diǎn)和區(qū)域電力市場改革階段，但都是單層電力市場。因此，國內(nèi)外的研究與實(shí)踐對我國三級電力市場體系下的電力市場交易應(yīng)用平臺研究與系統(tǒng)開發(fā)，沒有直接照搬的理論，也沒有直接可引入的系統(tǒng)，而必須由國內(nèi)自主開發(fā)。

目前國內(nèi)的電力市場交易運(yùn)營系統(tǒng)主要有電科院和國電南瑞兩家單位研發(fā)。電科院開發(fā)的系統(tǒng)是基于B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server結(jié)構(gòu)）即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過WWW瀏覽器來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)闉g覽器已成為windows等操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置，B/S結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)就是不需要安裝專門的桌面應(yīng)用客戶端軟件，所以客戶端維護(hù)方便。其缺點(diǎn)是軟件功能上受瀏覽器的制約，一些超越了瀏覽器可以支持的功能要求，瀏覽器無法直接實(shí)現(xiàn)，如電力系統(tǒng)常見的負(fù)荷曲線、電氣接線圖顯示等功能。這種情況就需要通過安裝插件的方式來彌補(bǔ)瀏覽器的不足，在J2EE的運(yùn)行環(huán)境里，通常需要安裝jre插件，然后用applet的方式來實(shí)現(xiàn)這些功能需求。

國電南瑞開發(fā)的系統(tǒng)采用B/S 和C/S相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)。C/S結(jié)構(gòu)即客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，在客戶機(jī)上運(yùn)行的是基于客戶機(jī)客戶端桌面應(yīng)用程序。與B/S結(jié)構(gòu)的一個(gè)顯著區(qū)別是客戶端桌面應(yīng)用程序在功能實(shí)現(xiàn)不受瀏覽器的制約，相比之下，有更強(qiáng)的界面展現(xiàn)能力。另外一個(gè)特點(diǎn)是客戶端程序，它不僅僅是系統(tǒng)的輸入輸出界面，同時(shí)可以方便地實(shí)現(xiàn)如數(shù)據(jù)的本地備份、本地備份數(shù)據(jù)的導(dǎo)入等數(shù)據(jù)管理功能，這樣就可以在很大的程度上方便用戶的操作、減輕用戶的勞動程度。對于人機(jī)交互有較高要求情況下適合于采用這種方式，在電力系統(tǒng)的專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的自動化系統(tǒng)的人機(jī)界面通常都是采用這種模式，典型的有實(shí)時(shí)監(jiān)控、負(fù)荷預(yù)測、計(jì)劃編制等。C/S結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是需要客戶機(jī)在安裝上專門的客戶端程序，這個(gè)缺點(diǎn)可以通過Web下載、人工安裝、自動升級等辦法來改善。

系統(tǒng)采用B/S 和C/S相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，主要的出發(fā)點(diǎn)是結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，B/S結(jié)構(gòu)可以用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)申報(bào)和信息發(fā)布等功能，C/S可以很好地滿足電力市場運(yùn)營系統(tǒng)中與電力系統(tǒng)的專業(yè)應(yīng)用有著密切關(guān)系的應(yīng)用程序?qū)τ谌藱C(jī)界面的需求。

2 研究基礎(chǔ)

電力市場運(yùn)營系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)由交易中心主站系統(tǒng)、市場成員終端（系統(tǒng)）、以及電力市場運(yùn)營系統(tǒng)與“SG186”一體化平臺接口組成。

2.1 硬件組成

采用企業(yè)級以上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，支持集群、RAID等技術(shù)特性，關(guān)鍵設(shè)備采用冗余配置。備份軟件與設(shè)備安全可靠，使用方便，能夠自動執(zhí)行備份策略。

采用企業(yè)級應(yīng)用服務(wù)器，具有良好的可靠性和靈活的可擴(kuò)展性，CPU、內(nèi)存等可因系統(tǒng)性能的需要而進(jìn)行擴(kuò)充。

客戶工作站采用高性能PC工作站。

遵循電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案，根據(jù)需要選擇交換機(jī)、路由器、防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。達(dá)到保證網(wǎng)絡(luò)安全通暢，符合系統(tǒng)運(yùn)行的總體目標(biāo)要求。對內(nèi)符合安全可靠高速局域網(wǎng)的要求，對外滿足Web網(wǎng)站響應(yīng)速度指標(biāo)的要求和具備抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境主要包括服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、接口服務(wù)器和客戶端。在物理上，系統(tǒng)可部署在多臺服務(wù)器上，相同作用的服務(wù)器可以根據(jù)需要采用雙機(jī)備份的模式提高可靠性。

電力市場運(yùn)營系統(tǒng)的服務(wù)器部署在省公司信息網(wǎng)的核心服務(wù)器區(qū)，省公司內(nèi)部客戶端通過信息網(wǎng)以http的方式訪問部署在應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)器上的相關(guān)服務(wù)。對暫時(shí)不能接入電力交易數(shù)據(jù)網(wǎng)的市場成員，應(yīng)采用虛擬專用網(wǎng)（VPN）接入，滿足業(yè)務(wù)需要。電話撥號作為一種備用手段。同時(shí)進(jìn)行訪問限制，電廠的用戶終端只能訪問用于數(shù)據(jù)申報(bào)和信息下載的Web服務(wù)器。

2.3 軟件結(jié)構(gòu)

電力市場交易運(yùn)營系統(tǒng)采用三層架構(gòu)體系。用于支撐交易中心業(yè)務(wù)的應(yīng)用軟件層構(gòu)筑在專用技術(shù)支撐平臺和通用技術(shù)支撐平臺之上，通過標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)與調(diào)度自動化系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)和門戶系統(tǒng)接口。（系統(tǒng)總架構(gòu)見圖1）

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圖1 電力市場交易運(yùn)營系統(tǒng)總體架構(gòu)

1)通用技術(shù)平臺提供硬件級和操作系統(tǒng)級的支撐。硬件平臺以高可靠和高可維護(hù)性的企業(yè)級服務(wù)器構(gòu)建。此方案能夠在保證系統(tǒng)高性能和高可靠的前提下，提供高度靈活的配置方案，并顯著降低使用和維護(hù)費(fèi)用。

2)應(yīng)用軟件部分提供電力市場運(yùn)營業(yè)務(wù)所需的全部功能。包括：數(shù)據(jù)申報(bào)、合同管理、交易管理、信息發(fā)布、市場預(yù)測、市場分析、市場監(jiān)視、綜合管理和系統(tǒng)管理服務(wù)等。

3)架構(gòu)圖中黃色標(biāo)出部分即為發(fā)電計(jì)劃編制開發(fā)模塊。各類交易計(jì)劃的編制，在滿足電力市場交易規(guī)則的同時(shí)，還應(yīng)滿足電網(wǎng)的安全要求。除去專用技術(shù)及通用技術(shù)支撐，也需要來自同級其他功能模塊技術(shù)數(shù)據(jù)的支持。

3 主要內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 主要內(nèi)容

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圖2 計(jì)劃編制流程圖

首先通過負(fù)荷預(yù)測取得本省統(tǒng)調(diào)用電量，然后扣除固定受電計(jì)劃、資源可再生類競價(jià)單元電量計(jì)劃以及預(yù)留的調(diào)試電量，得到火電發(fā)電空間；然后根據(jù)火電競價(jià)單元實(shí)際完成基數(shù)電量、火電發(fā)點(diǎn)空間和年度總基數(shù)電量計(jì)劃計(jì)算出等進(jìn)度系數(shù)；火電競價(jià)單元的根據(jù)自己的年度基數(shù)電量計(jì)劃和等進(jìn)度系數(shù)，計(jì)算出基數(shù)電量的發(fā)電計(jì)劃。根據(jù)各競價(jià)單元的檢修計(jì)劃、平均負(fù)荷率、平均故障率計(jì)算出發(fā)電量限額，發(fā)電量限額扣除發(fā)電權(quán)和外送電交易電量后，對前面算出的基數(shù)電量計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，新增出來的發(fā)點(diǎn)空間由其余未超出限額的競價(jià)單元迭代分配；最終發(fā)電量計(jì)劃為考慮限額的基數(shù)電量與交易電量的疊加。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 Web Services技術(shù)以及xml文件的解析（下轉(zhuǎn)第62頁）

（上接第59頁）

計(jì)劃及其相關(guān)功能模塊的基本數(shù)據(jù)有相當(dāng)部分是由所處網(wǎng)絡(luò)不一的省網(wǎng)公司下屬單位提供，這就需要有數(shù)據(jù)的橫向交換。本課題使用Web Services技術(shù)以xml字符流的形式傳送。Web Services 就是一個(gè)應(yīng)用程序，它向外界暴露出一個(gè)能夠通過Web進(jìn)行調(diào)用的API。在本地利用配置xml，wsdl文件建立客戶端程序通過Web來調(diào)用這個(gè)應(yīng)用程序，得到所需數(shù)據(jù)的xml后運(yùn)用DOM（Document Object Model）以及java特有的反射機(jī)制動態(tài)解析xml文件，并將數(shù)據(jù)動態(tài)存儲至數(shù)據(jù)庫相應(yīng)表中。

3.2.2 實(shí)現(xiàn)可以靈活配置的算法設(shè)計(jì)

通過平臺化工具定制計(jì)劃編制依據(jù)、過程和目標(biāo)模板，實(shí)現(xiàn)不同市場、不同類型的計(jì)劃編制。根據(jù)理論研究和現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，首次提出將計(jì)劃編制劃分計(jì)劃模板定制和計(jì)劃編制兩部分。計(jì)劃模板定義部分能夠自定義計(jì)劃編制的所有數(shù)據(jù)源、計(jì)劃編制業(yè)務(wù)邏輯，將計(jì)劃編制規(guī)則公式化。能夠考慮系統(tǒng)負(fù)荷需求、設(shè)備檢修、電網(wǎng)受阻、節(jié)能減排、進(jìn)度適當(dāng)?shù)榷喾N優(yōu)化目標(biāo)。計(jì)劃編制能夠從整體最優(yōu)出發(fā)，考慮多個(gè)計(jì)劃周期。此外，計(jì)劃編制支持發(fā)電、購電等多種計(jì)劃口徑，計(jì)劃編制和合同、交易有機(jī)協(xié)調(diào)。通過計(jì)劃模板定義，能夠在無編碼的情況下同時(shí)支持多種計(jì)劃編制原則，適應(yīng)不同市場的個(gè)性需求。計(jì)劃編制時(shí)則只需選擇計(jì)劃編制模板和計(jì)劃編制時(shí)間，自動形成發(fā)電計(jì)劃。

3.2.3 以用戶要求的報(bào)表形式展現(xiàn)結(jié)果

由于系統(tǒng)框架自帶的報(bào)表制作工具操作比較復(fù)雜，不利于格式多變的計(jì)劃編制展示。所以利用第三方j(luò)ar包Formula One提供的報(bào)表制作插件，直接將計(jì)劃編制的結(jié)果以excel表格的形式展現(xiàn)，以替代原有的以Swing中JTable組件的展現(xiàn)形式。并提供excel文件下載。以最直觀，用戶最容易接受的方法來完成計(jì)劃的編制。

4 高適用性功能實(shí)現(xiàn)

正如所有的軟件開發(fā)所遇到的問題一樣，計(jì)劃編制模塊的需求也是不斷變化的。這不僅僅是隨時(shí)間的推移出現(xiàn)新的要求，還有因?yàn)楦鱾€(gè)地區(qū)不同的計(jì)劃編制習(xí)慣差異造成的不同。這必將導(dǎo)致系統(tǒng)計(jì)劃編制模塊版本模式差別越來越大，既要花費(fèi)大量人力開發(fā)滿足不同需求，又使得將來系統(tǒng)維護(hù)變得更加繁瑣。于是本系統(tǒng)在次功能模塊上力求在總結(jié)提煉各個(gè)地區(qū)通用計(jì)劃編制方法流程，充分體現(xiàn)出參數(shù)，算式的靈活性的基礎(chǔ)上，解決上述實(shí)際問題。

實(shí)際模塊將所有參數(shù)分為函數(shù)（Function），變量（Variant），參數(shù)（Parameter）三個(gè)類型，提供相應(yīng)的class支持其實(shí)現(xiàn)功能。在用戶界面上提供工具方法供用戶自由選擇參數(shù)自定義算法算式。對算式字符串進(jìn)行解析并最終生成計(jì)算模塊，由此計(jì)算得計(jì)劃編制所需數(shù)據(jù)并展現(xiàn)出來。根據(jù)業(yè)務(wù)不同動態(tài)呈現(xiàn)不同的人機(jī)界面，選擇不同算法。運(yùn)用java的反射技術(shù)，在同一個(gè)數(shù)據(jù)模型里實(shí)現(xiàn)多態(tài)，靈活的對界面中的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)呈現(xiàn)界面的可配置。

5 結(jié)束語

根據(jù)國家電力體制改革目標(biāo)和國家電網(wǎng)公司的電力發(fā)展規(guī)劃要求，適合國情的統(tǒng)一開放電力市場體系建設(shè)已經(jīng)到來。三級電力市場交易應(yīng)用平臺研究成果將對我國三級電力市場的交易運(yùn)營、仿真培訓(xùn)、分析評估與輔助決策等電力市場應(yīng)用建設(shè)具有十分重要的理論價(jià)值和指導(dǎo)作用。開發(fā)的原型系統(tǒng)將可直接應(yīng)用到包括國家、區(qū)域和省等各級電力交易中心，用于電力市場交易運(yùn)營，并創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

發(fā)電計(jì)劃編制模塊作為整個(gè)電力市場交易運(yùn)營系統(tǒng)不可缺少的重要部分，其實(shí)現(xiàn)結(jié)果的好壞也直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作。本文以C/S架構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的計(jì)劃編制模塊能夠很好地滿足多種開發(fā)需求，其中對于高適應(yīng)性模塊的設(shè)計(jì)思想同樣也可用于其他類似軟件系統(tǒng)的功能模塊。

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