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技術(shù)文章

火電廠實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
[摘  要]  在系統(tǒng)分析火電廠實(shí)時(shí)成本的基礎(chǔ)上，對(duì)火電廠實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)及功能模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。提出了基于EJB技術(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)火電廠實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。

    [關(guān)鍵詞]  火電廠；  實(shí)時(shí)成本；EJB

    隨著我國(guó)電力體制改革的不斷深入，特別是實(shí)施"廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)"的新措施后，發(fā)電企業(yè)作為獨(dú)立的法人實(shí)體進(jìn)入電力市場(chǎng)開(kāi)展生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，這就要求各個(gè)發(fā)電企業(yè)準(zhǔn)確掌握發(fā)電成本，以高質(zhì)量、低成本的策略去開(kāi)拓發(fā)電市場(chǎng)。作為制定電價(jià)的根本依據(jù)，即成本，已成為電力企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理者非常關(guān)心的核心問(wèn)題。一方面，如何讓決策者根據(jù)實(shí)時(shí)變動(dòng)的電力成本，確定符合市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制，且交易雙方都能滿意的電價(jià)，成為電力生產(chǎn)者和電力消費(fèi)者都切身相關(guān)的問(wèn)題。另一方面，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，如何采用合適的技術(shù)使交易過(guò)程得以順利實(shí)施，也是一個(gè)不能忽視的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，如何利用現(xiàn)有的信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)火電廠的實(shí)時(shí)成本進(jìn)行分析已成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵。對(duì)發(fā)電企業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)成本分析，對(duì)于降低運(yùn)營(yíng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；谶@一應(yīng)用背景，本文提出開(kāi)發(fā)火電廠實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)該設(shè)計(jì)方法的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。

    1  系統(tǒng)分析

    目前，我國(guó)的電力工業(yè)正處在新舊體制的過(guò)渡階段和改革的過(guò)程之中，大部分改革措施尚處于試點(diǎn)階段，"廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)"的電價(jià)機(jī)制尚未得到普遍實(shí)施，國(guó)內(nèi)互聯(lián)電網(wǎng)還沒(méi)有形成，國(guó)內(nèi)范圍內(nèi)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此既有舊體制的影響，同時(shí)又有改革提出的新要求。這就要求我們?cè)诮⒒痣姀S的實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)時(shí)要綜合考慮各種因素，使系統(tǒng)能夠在適應(yīng)當(dāng)前需要的基礎(chǔ)上具有不斷進(jìn)行升級(jí)和完善的潛力，以滿足我國(guó)電力企業(yè)改革的需要。

    為了建立能夠滿足當(dāng)前和未來(lái)需要的火電廠實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)，深入到火電廠內(nèi)部進(jìn)行了廣泛的市場(chǎng)調(diào)查，并做了系統(tǒng)的需求分析?；痣姀S的實(shí)際需求主要包括：機(jī)組主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算；機(jī)組運(yùn)行可控?fù)p失分析；設(shè)備健康狀態(tài)分析；煤質(zhì)、煤量變化趨勢(shì)分析；機(jī)組關(guān)鍵性能指標(biāo)變化趨勢(shì)分析；濃縮的機(jī)組運(yùn)行日?qǐng)?bào)；機(jī)組耗量特性的在線確定。

    2  系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    2.1  總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    2.1.1  采用三層體系結(jié)構(gòu)

    在傳統(tǒng)的雙層客戶機(jī)服務(wù)器系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)邏輯的任何改變要求對(duì)應(yīng)用程序的大部分進(jìn)行改變。另外，由于數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)邏輯都嵌入到服務(wù)器的應(yīng)用程序中，因此如果要從一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)廠家移植到另一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)廠家，就要修改服務(wù)器代碼。為了簡(jiǎn)化這些工作，應(yīng)把代碼進(jìn)一步模塊化，因此需要三層模型。在三層模型中，業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器分開(kāi)。業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的任何改變都不會(huì)影響對(duì)方。這樣，火電廠實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)的應(yīng)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(shì)圖等；
    (2)業(yè)務(wù)邏輯層，是解決業(yè)務(wù)問(wèn)題的組件。在系統(tǒng)中，用正平衡法和反平衡法計(jì)算與成本有關(guān)的各種數(shù)據(jù)，如：汽機(jī)熱效率、汽機(jī)**電效率、反平衡效率、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率、發(fā)電煤耗等等，并將這些計(jì)算函數(shù)封裝在業(yè)務(wù)邏輯層中；
    (3)數(shù)據(jù)層，是系統(tǒng)中相對(duì)穩(wěn)定持續(xù)的部分，它向業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)，通常由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)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(shè)計(jì)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(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改和對(duì)新增記錄加強(qiáng)控制。生產(chǎn)成本是火電廠的重要經(jīng)濟(jì)機(jī)密，無(wú)論是泄密還是數(shù)據(jù)被破壞都可能對(duì)企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。雖然，B/S結(jié)構(gòu)具有軟件安裝和維護(hù)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)速度等方面都比較差。因此火電廠實(shí)時(shí)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(hù)、成本費(fèi)用的管理等部分有大量的數(shù)據(jù)錄入和計(jì)算，所以采用C/S結(jié)構(gòu)。有關(guān)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(jiǎn)單，操作方便，而且具有良好的視覺(jué)效果。同時(shí)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(kù)設(shè)計(jì)

    在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，對(duì)系統(tǒng)按照各單位、各機(jī)組、用電計(jì)劃等進(jìn)行數(shù)據(jù)分類，每一種類型分別用不同的表格存儲(chǔ)其具體信息。由于火電廠生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量大，應(yīng)使用大型商用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，本系統(tǒng)擬采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。Oracle是以**結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言(SQL)為基礎(chǔ)的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，通俗地講它是用方便邏輯管理的語(yǔ)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(wù)器體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)之一。

    2.3  功能模塊設(shè)計(jì)

    為了滿足用戶的實(shí)際需求，火電廠實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：

    (1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集
    系統(tǒng)每N秒鐘從發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)采集與變動(dòng)成本計(jì)算分析有關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
    (2)成本計(jì)算

    實(shí)時(shí)變動(dòng)成本計(jì)算：系統(tǒng)從發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)采集各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)地計(jì)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(kù)中。

    每日成本計(jì)算：系統(tǒng)每天計(jì)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(dòng)成本、固定成本費(fèi)用、日總成本費(fèi)用、日平均單位發(fā)電變動(dòng)成本、日平均單位發(fā)電成本、分負(fù)荷發(fā)電煤耗率、分負(fù)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(rùn)等。

    實(shí)際啟、停成本計(jì)算：根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)時(shí)成本數(shù)據(jù)，按照給定的啟動(dòng)或停機(jī)的開(kāi)始與截止時(shí)間范圍，計(jì)算啟、停過(guò)程中累計(jì)的啟動(dòng)或停機(jī)期間消耗的燃煤成本、燃油成本、水成本、總的變動(dòng)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(shí)時(shí)分析各項(xiàng)成本的支出狀況，即固定成本分析、變動(dòng)成本分析、燃料價(jià)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(jià)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(bào)價(jià)決策的參考。

    (4)累計(jì)

    累計(jì)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(rùn)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)反映機(jī)組主要運(yùn)行參數(shù)偏離標(biāo)準(zhǔn)值的差值，據(jù)此計(jì)算和分析實(shí)時(shí)耗差和相應(yīng)的發(fā)電成本，以便運(yùn)行人員、專工及廠領(lǐng)導(dǎo)了解運(yùn)行狀況和耗差的變化及其對(duì)成本的影響。從耗差角度分析影響成本變動(dòng)的因素，使運(yùn)行人員做到心中有數(shù)，不斷改善操作，提高運(yùn)行質(zhì)量。

    盈虧平衡分析：根據(jù)當(dāng)前的供電量及單位變動(dòng)成本，計(jì)算出本廠的盈虧平衡電量。

    市場(chǎng)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(shì)分析：以曲線形式反映年發(fā)電量累計(jì)。

    3  系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

    在明確了系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)并對(duì)系統(tǒng)組成和功能進(jìn)行詳細(xì)分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出了利用EJB技術(shù)對(duì)火電廠的實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)完成了對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試。系統(tǒng)流程見(jiàn)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(jì)算的體系結(jié)構(gòu)，它主要用于開(kāi)發(fā)和部署多層結(jié)構(gòu)、分布式以及面向?qū)ο蟮腏ava應(yīng)用系統(tǒng)跨平臺(tái)的構(gòu)件體系結(jié)構(gòu)。采用EJB可以使開(kāi)發(fā)商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)變得容易，應(yīng)用系統(tǒng)可以在一個(gè)支持EJB的環(huán)境中開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)完后部署在其它的環(huán)境中，隨著需求的改變，應(yīng)用系統(tǒng)可以不加修改地遷移到其它功能更強(qiáng)、更復(fù)雜的服務(wù)器上。

    3.2  利用EJB實(shí)現(xiàn)火電廠實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)

    根據(jù)上述設(shè)計(jì)思想，開(kāi)發(fā)工具采用BorlandJBuilder 8.0，用Java語(yǔ)言進(jìn)行實(shí)施，后臺(tái)采用Ora-cle數(shù)據(jù)庫(kù)，并從DCS系統(tǒng)或MIS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取相應(yīng)的參數(shù)，用正平衡法和反平衡法相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的計(jì)算、分析以及動(dòng)態(tài)顯示。*后生成的模擬實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)除可以完成所需的基本功能外，還具有開(kāi)放性好、易于擴(kuò)充和維護(hù)、可移植性強(qiáng)、可靠性和**性高等特點(diǎn)。

    4  結(jié)論

    在實(shí)際應(yīng)用中表明，火電廠實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)由于采用了基于組件的開(kāi)發(fā)模式，因此系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可復(fù)用性得到了提高，并且使得服務(wù)器可以同時(shí)為更多的用戶服務(wù)，而不致于導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。并且該系統(tǒng)能較好地適應(yīng)"廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)"改革的新要求，不僅可以為實(shí)際成本控制提供實(shí)時(shí)的成本參考信息，為上網(wǎng)報(bào)價(jià)提供實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)的成本信息，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供實(shí)時(shí)的成本信息，而且可以為發(fā)電質(zhì)量控制提供實(shí)時(shí)的檢測(cè)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)信息。因此，本系統(tǒng)具有一定的通用性，可以在電力市場(chǎng)中進(jìn)行推廣使用。

    由于火電廠實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)的應(yīng)用是一個(gè)嶄新的研究課題，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)仍有一些地方需要進(jìn)一步善，如：完善現(xiàn)有的實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)，建立功能完善、運(yùn)行可靠的商用EJB組件；將實(shí)時(shí)成本分析系統(tǒng)與電廠的管理信息系統(tǒng)進(jìn)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(rèn)證和電子簽名等機(jī)制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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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