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技術(shù)文章

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火電廠實時成本分析系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

[摘  要]  在系統(tǒng)分析火電廠實時成本的基礎上，對火電廠實時成本分析系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫及功能模塊進行了設計。提出了基于EJB技術(shù)的方法來實現(xiàn)火電廠實時成本分析系統(tǒng)，并通過實驗對系統(tǒng)的可行性進行了驗證。

    [關鍵詞]  火電廠；  實時成本；EJB

    隨著我國電力體制改革的不斷深入，特別是實施"廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)"的新措施后，發(fā)電企業(yè)作為獨立的法人實體進入電力市場開展生產(chǎn)經(jīng)營活動，這就要求各個發(fā)電企業(yè)準確掌握發(fā)電成本，以高質(zhì)量、低成本的策略去開拓發(fā)電市場。作為制定電價的根本依據(jù)，即成本，已成為電力企業(yè)經(jīng)營管理者非常關心的核心問題。一方面，如何讓決策者根據(jù)實時變動的電力成本，確定符合市場運行機制，且交易雙方都能滿意的電價，成為電力生產(chǎn)者和電力消費者都切身相關的問題。另一方面，隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展，如何采用合適的技術(shù)使交易過程得以順利實施，也是一個不能忽視的問題。由此可見，如何利用現(xiàn)有的信息技術(shù)和計算機技術(shù)對火電廠的實時成本進行分析已成為解決問題的關鍵。對發(fā)電企業(yè)進行實時成本分析，對于降低運營成本，提高經(jīng)濟效益具有重要的現(xiàn)實意義?；谶@一應用背景，本文提出開發(fā)火電廠實時成本分析系統(tǒng)的設計方法，并對該設計方法的可行性進行了驗證。

    1  系統(tǒng)分析

    目前，我國的電力工業(yè)正處在新舊體制的過渡階段和改革的過程之中，大部分改革措施尚處于試點階段，"廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)"的電價機制尚未得到普遍實施，國內(nèi)互聯(lián)電網(wǎng)還沒有形成，國內(nèi)范圍內(nèi)的市場競爭無法實現(xiàn)。因此既有舊體制的影響，同時又有改革提出的新要求。這就要求我們在建立火電廠的實時成本分析系統(tǒng)時要綜合考慮各種因素，使系統(tǒng)能夠在適應當前需要的基礎上具有不斷進行升級和完善的潛力，以滿足我國電力企業(yè)改革的需要。

    為了建立能夠滿足當前和未來需要的火電廠實時成本分析系統(tǒng)，深入到火電廠內(nèi)部進行了廣泛的市場調(diào)查，并做了系統(tǒng)的需求分析?；痣姀S的實際需求主要包括：機組主要技術(shù)經(jīng)濟指標的計算；機組運行可控損失分析；設備健康狀態(tài)分析；煤質(zhì)、煤量變化趨勢分析；機組關鍵性能指標變化趨勢分析；濃縮的機組運行日報；機組耗量特性的在線確定。

    2  系統(tǒng)設計

    2.1  總體結(jié)構(gòu)設計

    2.1.1  采用三層體系結(jié)構(gòu)

    在傳統(tǒng)的雙層客戶機服務器系統(tǒng)中，業(yè)務邏輯的任何改變要求對應用程序的大部分進行改變。另外，由于數(shù)據(jù)庫和業(yè)務邏輯都嵌入到服務器的應用程序中，因此如果要從一個數(shù)據(jù)庫廠家移植到另一個數(shù)據(jù)庫廠家，就要修改服務器代碼。為了簡化這些工作，應把代碼進一步模塊化，因此需要三層模型。在三層模型中，業(yè)務邏輯與數(shù)據(jù)庫服務器分開。業(yè)務邏輯與數(shù)據(jù)庫服務器的任何改變都不會影響對方。這樣，火電廠實時成本分析系統(tǒng)的應用程序可以分為3層。

    (1)表示層，提供用戶界面和用戶交互的組件，主要用于用戶瀏覽各種數(shù)據(jù)，顯示的形式主要是棒圖、數(shù)據(jù)表格、模擬圖和趨勢圖等；
    (2)業(yè)務邏輯層，是解決業(yè)務問題的組件。在系統(tǒng)中，用正平衡法和反平衡法計算與成本有關的各種數(shù)據(jù)，如：汽機熱效率、汽機**電效率、反平衡效率、空氣預熱器漏風率、發(fā)電煤耗等等，并將這些計算函數(shù)封裝在業(yè)務邏輯層中；
    (3)數(shù)據(jù)層，是系統(tǒng)中相對穩(wěn)定持續(xù)的部分，它向業(yè)務邏輯層提供數(shù)據(jù)，通常由一個或多個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成。

    2.1.2  采用B/S模式與C/S模式相結(jié)合

    系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計除了要完成所需的功能之外，還要充分考慮到敏感數(shù)據(jù)的**性，特別是對數(shù)據(jù)庫的修改和對新增記錄加強控制。生產(chǎn)成本是火電廠的重要經(jīng)濟機密，無論是泄密還是數(shù)據(jù)被破壞都可能對企業(yè)造成經(jīng)濟損失。雖然，B/S結(jié)構(gòu)具有軟件安裝和維護簡單的優(yōu)點，但如果全部軟件都采用B/S結(jié)構(gòu)，則其**性、保密性、可行性、響應速度等方面都比較差。因此火電廠實時成本分析系統(tǒng)采用B/S與C/S相結(jié)合的模式。

    在系統(tǒng)維護、成本費用的管理等部分有大量的數(shù)據(jù)錄入和計算，所以采用C/S結(jié)構(gòu)。有關數(shù)據(jù)的查詢程序采用B/S結(jié)構(gòu)，以瀏覽器形式查看，使用簡單，操作方便，而且具有良好的視覺效果。同時采用多種用戶權(quán)限核查措施，以減少入侵和泄密的可能性。

    2.2  數(shù)據(jù)庫設計

    在數(shù)據(jù)庫設計中，對系統(tǒng)按照各單位、各機組、用電計劃等進行數(shù)據(jù)分類，每一種類型分別用不同的表格存儲其具體信息。由于火電廠生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)量大，應使用大型商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，本系統(tǒng)擬采用Oracle數(shù)據(jù)庫。Oracle是以**結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL)為基礎的大型關系數(shù)據(jù)庫，通俗地講它是用方便邏輯管理的語言操縱大量有規(guī)律數(shù)據(jù)的集合是目前*流行的客戶服務器體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫之一。

    2.3  功能模塊設計

    為了滿足用戶的實際需求，火電廠實時成本分析系統(tǒng)應該具有以下功能：

    (1)實時數(shù)據(jù)采集
    系統(tǒng)每N秒鐘從發(fā)電機組監(jiān)控系統(tǒng)采集與變動成本計算分析有關的實時數(shù)據(jù)，將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。
    (2)成本計算

    實時變動成本計算：系統(tǒng)從發(fā)電機組監(jiān)控系統(tǒng)采集各種監(jiān)測數(shù)據(jù)，實時地計算出每分鐘的煤流量、油流量、發(fā)電量、上網(wǎng)電量、廠用電量、發(fā)電煤耗率、供電煤耗率、廠用電率，將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。

    每日成本計算：系統(tǒng)每天計算前**的量、本、利，包括：發(fā)電量、上網(wǎng)電量、結(jié)算電量、發(fā)電變動成本、固定成本費用、日總成本費用、日平均單位發(fā)電變動成本、日平均單位發(fā)電成本、分負荷發(fā)電煤耗率、分負荷供電煤耗率、日平均供電煤耗率、日平均發(fā)電煤耗率、日平均廠用電率、售電收入和利潤等。

    實際啟、停成本計算：根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的實時成本數(shù)據(jù)，按照給定的啟動或停機的開始與截止時間范圍，計算啟、停過程中累計的啟動或停機期間消耗的燃煤成本、燃油成本、水成本、總的變動成本、廠用電量和啟、停期間的發(fā)電量等信息。

    (3)成本分析

    系統(tǒng)實時分析各項成本的支出狀況，即固定成本分析、變動成本分析、燃料價格分析、燃料低熱值分析、燃料消耗量分析；提供固定成本分析柱狀圖，并以各種圖表等形式反映燃料價格分析、燃料低熱值分析、燃料消耗量分析數(shù)據(jù)；并將歷史成本數(shù)據(jù)積累加工作為成本控制和報價決策的參考。

    (4)累計

    累計完成的發(fā)電量、上網(wǎng)電量、結(jié)算電量、發(fā)電成本、供熱成本、售電收入、利潤等量、本、利數(shù)據(jù)。

    (5)成本查詢

    用瀏覽器查看生產(chǎn)成本數(shù)據(jù)及其曲線，查看歷史的成本數(shù)據(jù)和曲線，顯示實時成本數(shù)據(jù)列表和曲線及投入、產(chǎn)出分析等。

    (6)其它分析

    能損分析：實時反映機組主要運行參數(shù)偏離標準值的差值，據(jù)此計算和分析實時耗差和相應的發(fā)電成本，以便運行人員、專工及廠領導了解運行狀況和耗差的變化及其對成本的影響。從耗差角度分析影響成本變動的因素，使運行人員做到心中有數(shù)，不斷改善操作，提高運行質(zhì)量。

    盈虧平衡分析：根據(jù)當前的供電量及單位變動成本，計算出本廠的盈虧平衡電量。

    市場占用率分析：以餅圖的形式反映本廠發(fā)電量占電網(wǎng)的比率。

    發(fā)電量趨勢分析：以曲線形式反映年發(fā)電量累計。

    3  系統(tǒng)實現(xiàn)

    在明確了系統(tǒng)所要實現(xiàn)的目標并對系統(tǒng)組成和功能進行詳細分析和設計的基礎上，提出了利用EJB技術(shù)對火電廠的實時成本分析系統(tǒng)進行實現(xiàn)，并通過實驗完成了對系統(tǒng)的測試。系統(tǒng)流程見圖1。

   3.1  EJB的概念及特性

    在Sun公司發(fā)布的EJB規(guī)范2.0中，是這樣定義EJB的：EJB是一種基于組件分布式計算的體系結(jié)構(gòu)，它主要用于開發(fā)和部署多層結(jié)構(gòu)、分布式以及面向?qū)ο蟮腏ava應用系統(tǒng)跨平臺的構(gòu)件體系結(jié)構(gòu)。采用EJB可以使開發(fā)商業(yè)應用系統(tǒng)變得容易，應用系統(tǒng)可以在一個支持EJB的環(huán)境中開發(fā)，開發(fā)完后部署在其它的環(huán)境中，隨著需求的改變，應用系統(tǒng)可以不加修改地遷移到其它功能更強、更復雜的服務器上。

    3.2  利用EJB實現(xiàn)火電廠實時成本分析系統(tǒng)

    根據(jù)上述設計思想，開發(fā)工具采用BorlandJBuilder 8.0，用Java語言進行實施，后臺采用Ora-cle數(shù)據(jù)庫，并從DCS系統(tǒng)或MIS系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫中獲取相應的參數(shù)，用正平衡法和反平衡法相結(jié)合的方法來實現(xiàn)對實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的計算、分析以及動態(tài)顯示。*后生成的模擬實時成本分析系統(tǒng)除可以完成所需的基本功能外，還具有開放性好、易于擴充和維護、可移植性強、可靠性和**性高等特點。

    4  結(jié)論

    在實際應用中表明，火電廠實時成本分析系統(tǒng)由于采用了基于組件的開發(fā)模式，因此系統(tǒng)的可擴展性和可復用性得到了提高，并且使得服務器可以同時為更多的用戶服務，而不致于導致系統(tǒng)的崩潰。并且該系統(tǒng)能較好地適應"廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)"改革的新要求，不僅可以為實際成本控制提供實時的成本參考信息，為上網(wǎng)報價提供實時和動態(tài)的成本信息，為生產(chǎn)經(jīng)營提供實時的成本信息，而且可以為發(fā)電質(zhì)量控制提供實時的檢測數(shù)據(jù)和統(tǒng)計信息。因此，本系統(tǒng)具有一定的通用性，可以在電力市場中進行推廣使用。

    由于火電廠實時成本分析系統(tǒng)的應用是一個嶄新的研究課題，所設計的系統(tǒng)仍有一些地方需要進一步善，如：完善現(xiàn)有的實時成本分析系統(tǒng)，建立功能完善、運行可靠的商用EJB組件；將實時成本分析系統(tǒng)與電廠的管理信息系統(tǒng)進行整合，*終建立電廠的企業(yè)資源管理系統(tǒng)；完善數(shù)據(jù)加密、身份認證和電子簽名等機制，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的**保障；增加系統(tǒng)的電子支付功能等。(湯暢、于俊清、張暉等)

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