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火电厂实时成本分析系统的设计与实现

[摘  要]  在系统分析火电厂实时成本的基础上，对火电厂实时成本分析系统的总体结构、数据库及功能模块进行了设计。提出了基于EJB技术的方法来实现火电厂实时成本分析系统，并通过实验对系统的可行性进行了验证。

    [关键词]  火电厂；  实时成本；EJB

    随着我国电力体制改革的不断深入，特别是实施"厂网分开，竞价上网"的新措施后，发电企业作为独立的法人实体进入电力市场开展生产经营活动，这就要求各个发电企业准确掌握发电成本，以高质量、低成本的策略去开拓发电市场。作为制定电价的根本依据，即成本，已成为电力企业经营管理者非常关心的核心问题。一方面，如何让决策者根据实时变动的电力成本，确定符合市场运行机制，且交易双方都能满意的电价，成为电力生产者和电力消费者都切身相关的问题。另一方面，随着现代计算机技术的发展，如何采用合适的技术使交易过程得以顺利实施，也是一个不能忽视的问题。由此可见，如何利用现有的信息技术和计算机技术对火电厂的实时成本进行分析已成为解决问题的关键。对发电企业进行实时成本分析，对于降低运营成本，提高经济效益具有重要的现实意义。基于这一应用背景，本文提出开发火电厂实时成本分析系统的设计方法，并对该设计方法的可行性进行了验证。

    1  系统分析

    目前，我国的电力工业正处在新旧体制的过渡阶段和改革的过程之中，大部分改革措施尚处于试点阶段，"厂网分开，竞价上网"的电价机制尚未得到普遍实施，国内互联电网还没有形成，国内范围内的市场竞争无法实现。因此既有旧体制的影响，同时又有改革提出的新要求。这就要求我们在建立火电厂的实时成本分析系统时要综合考虑各种因素，使系统能够在适应当前需要的基础上具有不断进行升级和完善的潜力，以满足我国电力企业改革的需要。

    为了建立能够满足当前和未来需要的火电厂实时成本分析系统，深入到火电厂内部进行了广泛的市场调查，并做了系统的需求分析。火电厂的实际需求主要包括：机组主要技术经济指标的计算；机组运行可控损失分析；设备健康状态分析；煤质、煤量变化趋势分析；机组关键性能指标变化趋势分析；浓缩的机组运行日报；机组耗量特性的在线确定。

    2  系统设计

    2.1  总体结构设计

    2.1.1  采用三层体系结构

    在传统的双层客户机服务器系统中，业务逻辑的任何改变要求对应用程序的大部分进行改变。另外，由于数据库和业务逻辑都嵌入到服务器的应用程序中，因此如果要从一个数据库厂家移植到另一个数据库厂家，就要修改服务器代码。为了简化这些工作，应把代码进一步模块化，因此需要三层模型。在三层模型中，业务逻辑与数据库服务器分开。业务逻辑与数据库服务器的任何改变都不会影响对方。这样，火电厂实时成本分析系统的应用程序可以分为3层。

    (1)表示层，提供用户界面和用户交互的组件，主要用于用户浏览各种数据，显示的形式主要是棒图、数据表格、模拟图和趋势图等；
    (2)业务逻辑层，是解决业务问题的组件。在系统中，用正平衡法和反平衡法计算与成本有关的各种数据，如：汽机热效率、汽机**电效率、反平衡效率、空气预热器漏风率、发电煤耗等等，并将这些计算函数封装在业务逻辑层中；
    (3)数据层，是系统中相对稳定持续的部分，它向业务逻辑层提供数据，通常由一个或多个数据库系统组成。

    2.1.2  采用B/S模式与C/S模式相结合

    系统的结构设计除了要完成所需的功能之外，还要充分考虑到敏感数据的**性，特别是对数据库的修改和对新增记录加强控制。生产成本是火电厂的重要经济机密，无论是泄密还是数据被破坏都可能对企业造成经济损失。虽然，B/S结构具有软件安装和维护简单的优点，但如果全部软件都采用B/S结构，则其**性、保密性、可行性、响应速度等方面都比较差。因此火电厂实时成本分析系统采用B/S与C/S相结合的模式。

    在系统维护、成本费用的管理等部分有大量的数据录入和计算，所以采用C/S结构。有关数据的查询程序采用B/S结构，以浏览器形式查看，使用简单，操作方便，而且具有良好的视觉效果。同时采用多种用户权限核查措施，以减少入侵和泄密的可能性。

    2.2  数据库设计

    在数据库设计中，对系统按照各单位、各机组、用电计划等进行数据分类，每一种类型分别用不同的表格存储其具体信息。由于火电厂生产实时数据量大，应使用大型商用数据库系统，本系统拟采用Oracle数据库。Oracle是以**结构化查询语言(SQL)为基础的大型关系数据库，通俗地讲它是用方便逻辑管理的语言操纵大量有规律数据的集合是目前*流行的客户服务器体系结构的数据库之一。

    2.3  功能模块设计

    为了满足用户的实际需求，火电厂实时成本分析系统应该具有以下功能：

    (1)实时数据采集
    系统每N秒钟从发电机组监控系统采集与变动成本计算分析有关的实时数据，将结果保存到数据库中。
    (2)成本计算

    实时变动成本计算：系统从发电机组监控系统采集各种监测数据，实时地计算出每分钟的煤流量、油流量、发电量、上网电量、厂用电量、发电煤耗率、供电煤耗率、厂用电率，将结果保存到数据库中。

    每日成本计算：系统每天计算前**的量、本、利，包括：发电量、上网电量、结算电量、发电变动成本、固定成本费用、日总成本费用、日平均单位发电变动成本、日平均单位发电成本、分负荷发电煤耗率、分负荷供电煤耗率、日平均供电煤耗率、日平均发电煤耗率、日平均厂用电率、售电收入和利润等。

    实际启、停成本计算：根据数据库中的实时成本数据，按照给定的启动或停机的开始与截止时间范围，计算启、停过程中累计的启动或停机期间消耗的燃煤成本、燃油成本、水成本、总的变动成本、厂用电量和启、停期间的发电量等信息。

    (3)成本分析

    系统实时分析各项成本的支出状况，即固定成本分析、变动成本分析、燃料价格分析、燃料低热值分析、燃料消耗量分析；提供固定成本分析柱状图，并以各种图表等形式反映燃料价格分析、燃料低热值分析、燃料消耗量分析数据；并将历史成本数据积累加工作为成本控制和报价决策的参考。

    (4)累计

    累计完成的发电量、上网电量、结算电量、发电成本、供热成本、售电收入、利润等量、本、利数据。

    (5)成本查询

    用浏览器查看生产成本数据及其曲线，查看历史的成本数据和曲线，显示实时成本数据列表和曲线及投入、产出分析等。

    (6)其它分析

    能损分析：实时反映机组主要运行参数偏离标准值的差值，据此计算和分析实时耗差和相应的发电成本，以便运行人员、专工及厂领导了解运行状况和耗差的变化及其对成本的影响。从耗差角度分析影响成本变动的因素，使运行人员做到心中有数，不断改善操作，提高运行质量。

    盈亏平衡分析：根据当前的供电量及单位变动成本，计算出本厂的盈亏平衡电量。

    市场占用率分析：以饼图的形式反映本厂发电量占电网的比率。

    发电量趋势分析：以曲线形式反映年发电量累计。

    3  系统实现

    在明确了系统所要实现的目标并对系统组成和功能进行详细分析和设计的基础上，提出了利用EJB技术对火电厂的实时成本分析系统进行实现，并通过实验完成了对系统的测试。系统流程见图1。

   3.1  EJB的概念及特性

    在Sun公司发布的EJB规范2.0中，是这样定义EJB的：EJB是一种基于组件分布式计算的体系结构，它主要用于开发和部署多层结构、分布式以及面向对象的Java应用系统跨平台的构件体系结构。采用EJB可以使开发商业应用系统变得容易，应用系统可以在一个支持EJB的环境中开发，开发完后部署在其它的环境中，随着需求的改变，应用系统可以不加修改地迁移到其它功能更强、更复杂的服务器上。

    3.2  利用EJB实现火电厂实时成本分析系统

    根据上述设计思想，开发工具采用BorlandJBuilder 8.0，用Java语言进行实施，后台采用Ora-cle数据库，并从DCS系统或MIS系统的实时数据库中获取相应的参数，用正平衡法和反平衡法相结合的方法来实现对实时数据、历史数据的计算、分析以及动态显示。*后生成的模拟实时成本分析系统除可以完成所需的基本功能外，还具有开放性好、易于扩充和维护、可移植性强、可靠性和**性高等特点。

    4  结论

    在实际应用中表明，火电厂实时成本分析系统由于采用了基于组件的开发模式，因此系统的可扩展性和可复用性得到了提高，并且使得服务器可以同时为更多的用户服务，而不致于导致系统的崩溃。并且该系统能较好地适应"厂网分开，竞价上网"改革的新要求，不仅可以为实际成本控制提供实时的成本参考信息，为上网报价提供实时和动态的成本信息，为生产经营提供实时的成本信息，而且可以为发电质量控制提供实时的检测数据和统计信息。因此，本系统具有一定的通用性，可以在电力市场中进行推广使用。

    由于火电厂实时成本分析系统的应用是一个崭新的研究课题，所设计的系统仍有一些地方需要进一步善，如：完善现有的实时成本分析系统，建立功能完善、运行可靠的商用EJB组件；将实时成本分析系统与电厂的管理信息系统进行整合，*终建立电厂的企业资源管理系统；完善数据加密、身份认证和电子签名等机制，实现实时数据的**保障；增加系统的电子支付功能等。(汤畅、于俊清、张晖等)

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