电力市场辅助决策系统.doc

电力市场辅助决策系统上海xxxx课程设计（大型作业）论文 课程编号： 1305313 课程名称： 软件设计 院 （系）： 计算机与信息工程学院 专 业： 软件工程 姓 名： xxxx 学 号： 2008xxxx 班 级： 2008xxx 时 间： 6月27日-7月8日 目录一、 引言21.1电力市场概述21.2电力的定价4二、 可行性研究52.1 技术可行性分析52.2 社会可行性分析52.3经济可行性分析52.4操作可行性52.5可行性研究结论5三、 需求分析53.1数据流分析53.2系统结构模块分析6四、 总体设计74.1系统用例图74.2系统类图84.3活动图104.4时序图11五、 算法分析11六、 模块的实现与调试146.1灰色预测法代码14七、 总结191、 引言1.1电力市场概述电力市场是指电力商品流通领域中电能的交换及其交换关系的总和。电力市场的主体包括电力建设企业，电力生产企业 ，电网经营企业以及电力消费用户。电力市场的客体就是作为商品的电能，而电力市场的载体即为电网（包括输电网和配电网）。电力市场有别于其他商品市场最显著的特征就是电力商品产供销（发供用）瞬间同时完成。这个特征决定了电力市场较之其他商品市场就其运营难度以及技术、经济、体制、调节等因素的影响程度要广泛的多。电力市场无论其理论还是实践在我国尚处于雏形阶段，他既依赖于电力工业体制的改革，也有赖与政策、理论、技术很规则方面的准备，二者缺一不可。所谓电网商业化运营，就是在电力市场环境下，以价值规律为主导，在市场主体内引入竞争机制；以电价作为支点，通过竞争上网，优化调度，最终使得用户获得最大效益，并促进电力资源的合理配置。建立发电市场是电力行业从垄断型经营走向商业性市场经营的第一步，其特点是：放开发电侧，允许多种所有制形式电厂存在，具有独立法人资格的发电公司各自承担电厂经营风险，参与发电市场上网电的竞争。其目的是：实现电网调度的公平、公正、公开和发电企业之间的平等竞争，促进电力企业提高效率，加强管理，优化电力资源配置，在改革过程中逐步调整好电力企业与社会之间，电力企业之间的经济关系，以最终达到降低销售电价，使全社会收益的目的。总之电力市场建立的目的是降低电力成本，使供需两方共同收益，从而给电力工业带来竞争的活力，同时使其他工业也因此降低了用电成本而带来活力，所以电力市场可以增加整个国家产品的竞争力。1.2电力的定价1.2.1电价的概念电价是电力市场的支点,无论对供应电力的一方还是需求电力的一方,电价都是直接关系到各市场参与者的最直接和最敏感的因素。电价作为电力市场的指针能够自动引导资源的配置，它的导向力是直接和有力的。从发电商、输电商、配电商的角度来看出，电价从长远来说首先要能高过发电成本，影响发电成本的有以下一些因素：（） 发电所需的燃料费，在输电、配电过程中的损失费；（） 从事电力生产所需的人工费用的管理费用；（） 发电、输电、配电所需的维修费用，设备老化折旧的费用以及更新所需的费用；（） 随着负荷的不断增长，还要考虑发电、输电、配电所需的发展和还贷费用；除此之外，从理论上讲，电价还是一个变数，原因如下：（） 电价随负荷涨落而变化。负荷较高时燃料为增率升高，发电的成本较高，而且旋转备用容量的费用也加大，因此在一天小时的峰谷时电价差别是很大的；（） 电价随地点而变化。作为发电厂距离燃料产地越远燃料价越贵，因为有运输费用在里面，在同一个网内燃料费几乎能相差一倍。作为用户也随地点而不同，因为传输有损失，据电厂越远电价越高；（） 电价随可靠性变化。某些用户要求供电可靠性非常高，因此这种高质量的服务费就不能与一般用户相同。基于以上原因，理论上电厂的电价、用户的电价均是随时间、地点而变化的，因此有人提出了实时电价（spot price）的概念。实时电价是随时间变化的电价，这需要更精细的电价计算方法和更强的自动化技术系统来支持。出了实时电价以外，还有合同电价（long term contract），合同电价则可以在考虑各方面的优惠和对双方的限制的基础上签订合同电价。电价的制定原则应使电力市场的每一参与者的利益与电力市场的总体利益一致，而这一总体利益又应该符合社会利益。2、 可行性研究2.1 技术可行性分析就目前使用的开发软件，其基本的功能目标已达到要求。2.2 社会可行性分析1. 法律方面的可行性所有软件都选用正版。所有技术资料都由专人保管。合同制定确定违约责任。2. 使用方面的可行性使用本软件人员要求有一定计算机基础的人员，系统管理员要求由计算机的专业知识。2.3经济可行性分析通过本系统对电力市场信息进行全面的自动化的管理，大大提高了电厂的办公效率。通过本系统对电厂发电过程中的数据进行全面的管理和统计，避免人为处理各类数据时所产生的各种问题，提高了电厂的经济效益，为电厂经营决策提供了大量的、权威的数据，使电厂的管理进行到科学化、系统化的范筹。2.4操作可行性网络化的办公管理，使电厂管理更加规范，实现了通过网络对信息进行发布、传递、 接收等一系列功能。系统中设置的电价预测模块，为电厂提供了一个很好的电价预测平台，大大提高电厂预测电价的效率，进而提高整个电厂的效益。2.5可行性研究结论综上所述，此系统设计合理层次分明，工程技术先进，实用性强，投资与收益比例适当具有一定开发价值。本工程产品的开发可进行。3、 需求分析3.1数据流分析 根据对电价成本预算的调查，结合老师上课所讲的成交电价的流程首先画出该系统的业务流程图，如图1所示：图1.系统的顶层数据流图系统流程图的简要说明：当固定成本的数据和汽机、锅炉运行数据时，首先得出保本电价，再结合电力市场接收到得数据包，对成交电价进行分析，然后得出电价的一个预测值，最后进行申报处理，将申报数据传达到电力市场进行电价报价的竞争，这就是一个电厂在集合所有信息、资料的时候对市场电价的一个自我报价。3.2系统结构模块分析成本分析：对固定成本（人工费、设备费）和变动成本（燃料费、水费、厂用电）的分析计算。竞价分析：对成本、竞价风险和保本电量的分析。报价：保本报价与市场报价的分析。数据交流：集合各项数据进行汇总的数据交流。图2.系统结构模块图4、 总体设计uml（unified modeling language的缩写）统一建模语言，是用来对软件密集系统进行可视化建模的一种语言。uml为面向对象开发系统的产品进行说明、可视化、和编制文档的一种标准语言。统一建模语言 (uml)是非专利的第三代建模和规约语言。 uml是在开发阶段，说明，可视化，构建和书写一个面向对象软件密集系统的制品的开放方法。uml展现了一系列最佳工程实践，这些最佳实践在对大规模，复杂系统进行建模方面，特别是在软件架构层次已经被验证有效。uml被omg采纳作为业界的标准。uml最适于数据建模，业务建模，对象建模，组件建模。4.1系统用例图电力市场辅助决策系统在角色和权限上必须符合电厂内部真正的办公流程。在本系统中角色分为：电力市场和某一电厂。电力市场将以往的数据传给电厂，电厂再结合成本电价和保本电价电量得出数据汇总得出此电厂对市场预测的电价，最后传给电力市场进行电价的竞价，如图3所示。（1）成本电价：成本电价=某一时段+电厂的出力+电厂用电，得出电厂在不亏损的情况下的保本电价。（2）保本电价电量：保本电价电量是对汽机运行成本、固定成本、变动成本和成本电价的分析来预测此次开机发电的成本电量。（3）接受的数据包：电厂从电力市场上得到以往的历史数据（成交电价、成交电量等），结合电厂的保本电价和保本电量汇报给电力市场一个预测的电价来进行电价的竞价。图3.用例图4.2系统类图1. 类“变动成本”该类是由电厂用电、燃料费、水费、修理成本等组合起来的，该类的操作有“查询”、“删除”、“添加”和“修改”，方便修改实际和改动值。2. 类“固定成本”该类是由设备费用、折旧成本、职工薪酬等组合起来的，该类的操作有“查询”、“删除”、“添加”和“修改”，方便修改实际和改动值。3. 类“保本电价电量”该类是由变动成本、固定成本和汽机出力组合起来的，该类的操作有“查询”、“删除”、“添加”和“修改”，方便修改实际和改动值。4. 类“成本电价”该类是由电厂出力、电厂用电、时段组合起来的，不同时段的电价有所不同，还有就是电厂在发电的同时，自身也是在用电。该类的操作有“查询”、“删除”、“添加”和“修改”，方便修改实际和改动值。5. 类“预测电价”该类是由电价、时段、日期起来的，系统通过对历史电价、固定成本与变动成本还有成本电价和保本电价的综合分析得出预测的电价。该类的操作有“查询”、“删除”、“添加”和“修改”，方便修改实际和改动值。6. 类“历史电价”该类是由电价和年份组成的，系统通过对历史电价、固定成本与变动成本还有成本电价和保本电价的综合分析得出预测的电价。该类的操作有“查询”、“删除”、“添加”和“修改”，方便修改实际和改动值。图4.类图4.3活动图图5.活动图1.系统接收来自电力市场的数据。2.算出固定成本=人工费+ 设备费。3.在算出变动成本=书费+电厂用电费+汽机出力+锅炉效率。4.得出本电厂的保本电量与电价。5.在集合本电厂的保本电量与电价得出一个预测电价。6.有电厂上报预测电价到电力市场中，进行电价的竞价。7.保存当日数据，用以备份4.4时序图图6.时序图5、 算法分析按照“黑箱子”概念，既含有已知的确切信息，又含有未知的、非确切信息的系统可定义为灰色系统。作为两个极端，称信息完全未知的系统为黑色系统，而称信息完全已知的系统为白色系统。显然，黑色、白色、灰色都是一种相对的概念，通常认为没有绝对的白色系统，因为任何系统总有未知的部分，同样，也没有绝对的黑色系统，因为既然一无所知，也就无从谈起系统的存在。灰色系统理论是认为未知不确定信息是灰数，用灰色数学来处理不确定量，同样能使不确定信息予以量化，通过灰色系统建模的具体数学方法，能运用时间序列数据来确定微分方程的参量。灰色预测不是把观测到的数据序列视为一个随机过程，而是看作随时间变化的灰色量或灰色过程，通过累加生成和累减生成逐步使灰色量白化，从而建立基于微分方程解的模型并作出预报。灰色系统预测模型适合描述系统趋势项发展变化，主要用于中长期电价预测或具有一般分布历史趋势的预测。一般意义上的灰色模型为gm（n，h），表示对h个变量建立n阶微分方程。作预测用的模型一般为gm（n，1），实际多采用gm（1，1）。gm（1，1）的建模原理如下：设x（0）为原始的已知数据序列由原始数据序列得到一次累加生成序列为设x(1)(i)满足一阶常微分方程为其解为将上式连续函数离散化，得 再对此累减逆运算还原，得到预测模型为 其中，a、b可由最小二乘法求解；是对原始序列的拟合值（k=2，n），同时也是对未来的预测值（k=n+1，）。gm（1,1）模型检验gm(1,1)模型的检验分为三个方面：残差检验；关联度检验；后验差检验。1 残差检验残差大小检验，即对模型值和实际值的残差进行逐点检验。首先按模型计算，将累减生成，最后计算原始序列与的绝对残差序列，及相对残差序列，%并计算平均相对残差给定，当，且成立时，称模型为残差合格模型。2 关联度检验关联度检验，即通过考察模型值曲线和建模序列曲线的相似程度进行检验。按前面所述的关联度计算方法，计算出与原始序列的关联系数，然后算出关联度，根据经验，关联度大于0.6便是满意的。3 后验差检验后验差检验，即对残差分布的统计特性进行检验。（1） 计算出原始序列的平均值：= （2） 计算原始序列的均方差：=（3） 计算残差的均值：=（4） 计算残差的均方差：=（5） 计算方差比c：（6） 计算小残差概率：p (19)（p是满足的基本事件数除以n得到的值.由c和p判断预测模型精度）令=0.6745，即p。若对于给定的，当时，称模型为均方差比合格模型；如对给定的，当时，称模型为小残差概率合格模型。若相对残差、关联度、后验差检验在允许的范围内，则可以用所建的模型进行预测，否则应进行残差修正。6、 模块的实现与调试6.1灰色预测法代码#include #includemain()int n,i;double e_avg=0,p;double a1,b1,q;double c=0,d=0,e=0,f=0; double a30,b30,c30,d30,e30,f30;printf(请输入原始数据的个数:);scanf(%d,&n);printf(请输入原始数据:n);for(i=0;in;i+)scanf(%lf,&ai);for(i=0;in;i+)ai=100*ai;b0=a0; /*计算ago x（0）*/ for(i=1;in;i+)bi=bi-1+ai;c0=0; /*计算mean x(1)*/for(i=1;in;i+)ci=(bi+bi-1)/2;for(i=1;in;i+) /*计算二级参数包c,d,e,f*/c=c+ci;d=d+ai;e=e+ci*ai;f=f+ci*ci;a1=(c*d-(n-1)*e)/(n-1)*f-c*c);/*计算发展系数a与灰做用量b*/b1=(d*f-c*e)/(n-1)*f-c*c);q=b1/a1;for(i=0;in+6;i+)di=(a0-q)*exp(-a1*i)+q;f0=a0; /*历年预测值*/for(i=0;in+6;i+)fi+1=di+1-di;for(i=0;in;i+) /*残差计算*/ei=(fi-ai)/ai;for(i=0;in;i+) /*平均残差计算*/e_avg=e_avg+fabs(ei)/n; printf(ago x的值:n);for(i=0;in;i+)printf(%lf ,bi/100);printf(n);printf(mean x的值:n);for(i=1;in;i+)printf(%lf ,ci/100); printf(n);printf(计算发展系数a与灰做用量b的值:n);printf(a=%lf,b=%lfn,a1,b1/100);printf(n);printf(原始预测值:n);for(i=0;in+6;i+)printf(%lf ,di/100);printf(n);printf(历年预测值:n);for(i=0;in+6;i+)printf(%lf ,fi/100);printf(n);printf(残差:n);for(i=0;in;i+)printf(%lf% ,ei*100);printf(n); printf(平均残差:e(