深度文章 | 电力“中长期+现货”市场全业务支撑平台关键技术研究

1.2 平台架构 

本文系统设计包括现货市场、合约市场、市场 结算和申报发布 4 个子系统，实现省级电力市场日 前和实时现货市场交易、辅助服务交易、中长期合 约交易以及电量结算、信息发布等电力市场全过程 业务，满足电力市场运行和市场监管要求。 综合考虑系统使用对象、系统内、外部数据集 成交互及用户使用便捷等因素，将现货市场子系统 中的实时类应用部署在调度生产安全Ⅱ区，日前应 用部署在安全Ⅲ区；合约市场子系统、申报发布子 系统的信息发布应用、市场结算子系统部署在信息 内网；数据申报发布子系统的市场服务应用部署在 信息外网。系统以相对独立和有机衔接为原则，采 用数据同步、消息通信、服务调用等多种方式贯穿 生产控制Ⅱ/Ⅲ区和信息内、外网各子系统。 交易系统遵循面向服务的设计原则，采用 B/S 及 C/S 混合技术体系，为交易系统开发和管理提供 技术支撑和运行保障。系统架构见图 1，主要包括： 

1）基础设施层。通过虚拟化管理主机、存储 等资源，为系统构建基础运行环境。为满足高性能 的系统使用和访问。数据存储支持关系库、本地与 分布式混合缓存库。基础资源服务支持负载均衡和 主备模式，保证系统高可用。

2）平台服务层。基于服务总线/微服务实现对 所有服务的统一管理，保证应用功能的松耦合与可 扩展。平台服务层主要包括消息总线、服务总线和 微服务 3 种通信方式。注册服务包括模型服务、数 据服务、图形服务、权限服务和流程服务等。 

3）应用层。实现 4 个子系统应用功能，其中： 现货子系统包括日前市场预出清、实时平衡市场、 辅助服务市场运营等应用功能；合约市场子系统包 括交易管理、合同管理、市场成员管理等功能；市 场结算子系统包括根据交易结果、计量数据等进行 结算计算、出具详细结算单据等功能；数据申报和 信息发布子系统包括市场成员注册、数据申报及信 息发布等功能。 

此外，系统管理实现对各类资源的监视管理。 安全防护是系统安全等级防护要求，兼顾考虑市场 交易数据敏感性需求，建立适应电力市场业务的平 台安全防护机制。

2 支撑平台关键技术 

2.1 完整市场模型管理 

为满足交易出清与安全校核，现货子系统需要 接入经济模型和电网模型，形成完整的市场模型。 电网模型在调控系统源端维护管理，通过数据库同 步实时接入调控系统电网模型，并对模型验证通过 后作为现货子系统电网模型；经济模型在合约子系 统市场成员管理模块源头维护，通过数据同步软件 同步至现货子系统。 经济模型是合约子系统维护的一种“市场成员– 业务单元–经济机组/负荷”的层次结构。其中，市 场成员根据主体类型的不同划分为发电商、输电 商、售电商和电力用户等信息。业务单元根据交易 核心业务划分为交易单元、结算单元等不同业务单 元，解决不同业务模型粒度不一致带来的问题。为 满足不同应用数据的交互共享，业务单元将应用数 据分解到经济机组粒度。通过在两类模型间分别对 经济机组和物理机组、经济负荷和物理负荷之间进 行关系映射(见图 2)，形成完整的市场模型。 

为减轻因大量机组与负荷数据引起的映射维 护工作量，提升效率，本文在上述映射方法基础上， 通过名称关键字提取、信息比对和映射 3 步实现经 济模型和电网模型自动映射。1）根据模型名称提 取出关键字信息，如电厂名称。2）通过名称、所 属地区、容量、电压等级等多维比对分析，相似度 达到设定阈值则表示比对成功，对比失败可以降低 相似度阈值重新比对。3）将比对成功的经济模型和电网模型通过程序进行自动映射。经使用统计， 自动映射成功正确率可达 80%以上。对于未能自动 成功映射的模型则通过手动方式在模型映射管理 模块进行关联维护。 

2.2 海量数据统一存储访问 

新模式下，单次现货交易出清结果或结算计算 的数据记录已达到百万级规模。相比较传统调控系 统主要关心最新时间断面数据，交易系统需要对模 型的不同时间、交易序列等维度海量数据进行快速 访问，这对系统数据存储容量和访问灵活性提出了 更高的要求。为此，本文提出了海量数据统一混合 存储访问方法。其中，关系数据库存储业务全量历 史数据，文件存储非结构化数据，混合缓存库缓存 各类业务数据，见图 3。

数据统一存储访问技术，除基于传统关系数据 库和文件存储外，主要通过混合缓存存储和统一数 据服务实现海量电力交易数据的高性能存储访问，主要包括 4 个方面的技术： 

1）数据模型。包括关系型和散点型两类。其 中，关系型数据是指通过表、记录过滤条件和域集 合(结构化查询语言(structured query language，SQL) 查询)检索得到的二维数据；散点型数据则是根据主 体域、时间域、交易序列域、案例域等检索域确定 某条记录后，再根据应用域检索某字段而得到的单 点数据。 

2）数据混合缓存存储。本地缓存库具有更好 访问性能优势，但存在存储容量瓶颈，因此用来存 储模型类、参数类等数据量相对较小的静态数据； 分布式缓存库存储性能稍逊本地缓存，但具有存储 容量易扩展优势，因此用来存储交易应用中多时间 断面、多交易序列、多案例等的海量交易业务数据。 通过模型 ID 标识对本地缓存模型和分布式缓存业 务数据进行数据关联，由此实现动态业务数据存储 容量可扩展和模型数据访问高性能的总体最优。 

3）统一缓存数据访问服务。存储层基于本地 和分布式缓存混合存储设计，统一缓存数据服务对 应用提供统一访问接口，屏蔽数据存储位置差异。 为支持界面基于表、域和记录绑定关系型数据、基 于多检索域绑定散点数据，统一缓存数据服务分别 提供了关系型数据和散点型数据访问服务。通过以 上两种数据结构，统一缓存数据服务为上层应用提 供海量电力交易数据的快速透明存储访问。 

4）数据装载与写入。数据装载和写入实现持 久存储和缓存的数据交互，满足系统数据高性能读 写和数据持久存储需求。①数据装载。应用可通过 下装工具根据时间、交易序列、案例等参数将交易 数据从关系数据库灵活预装载到混合缓存库，也可 以在应用访问缓存数据未命中时由数据服务动态 装载到混合缓存库。为节约缓存资源，分布式缓存 中的交易数据配置有效期，目前配置为 1 周，超时 后将缓存数据将清除。②数据写入。调用统一缓存 数据访问服务获取业务数据，再通过关系数据服务 和文件服务实现将缓存中的业务数据持久存储，例 如保存交易出清和案例等结果类数据。 

2.3 数据图形组态展示 

借鉴调控系统图形组态技术，在传统设备图元 基础上扩展了分析展示类图元，针对交易数据时 间、交易序列、案例等多维特征，设计了图元与交 易数据的关联方法，借助 2.2 节统一数据访问服务 和图元组态联动技术，实现了交易数据的图形组态 展示。主要包括以下技术点： 

1）图元模型定义。基于扩展 G 语言，增加分 析展示类图元定义(如曲线、棒图及饼图等)，设计 图元显示属性(如图元大小及颜色等)、图模关联属 性(如表、域信息、查询条件及维度设置等)，为图 形组态展示提供基础组件支持。 

2）图元数据绑定。数据绑定支持引用界面图 元数据和数据服务查询数据两种方式。前者基于反 射技术动态发现特性实现对界面图元显示数据的 快速访问，后者则是通过统一数据服务访问数据库 和缓存库数据进行关联实时展示，基于数据模型支 持两种关联数据方式：①基于表、域和记录 3 个检 索条件绑定关系表中的二维数据。通过表信息表、 域信息表和应用数据表定位目标表、目标域集合和 目标记录集合进行二维数据展示，该方法主要应用 于表格、曲线等图元。②基于交易数据多检索域绑 定散点数据。交易数据在给定主体、时间、案例、 交易序列、应用等关键检索域值后，可以检索到某 一单点数据，该方法适用于柱图、饼图等散点类数 据图元。其中，为应用域设计了“应用模块+应用 类型+四位顺序号”的应用标签编码规则，实现每 一个应用维度标签到业务数据关系表各域的映射 定义。其中，编码时应用和应用类型编码配置可扩 展，两者为笛卡尔组合关系，如“SBSPQ0001”， 其中“SBS”为结算应用模块编码，“PQ”为电量 编码，“0001”为顺序号，表示月度结算电量，因 此该应用编码表示某结算单元月度结算电量。 

3）图元事件联动交互。基于反射机制设计 3 种 图元组态属性，即图元触发事件、图元响应动作和 图元动态属性。通过将图元触发事件绑定到任意图 元的可响应动作，完成图元交互联动。例如，[按钮 图元.点击事件->表格.数据查询动作]表示按钮图元 的点击事件触发表格的数据查询动作。其中，查询 参数为：[条件 1=文本框图元.输入值属性，条件 2= 选择框图元.输入属性]，由此实现了点击按钮图元 后根据文本框和选择框的输入参数查询刷新表格 的数据。基于图元属性、触发事件和响应动作图元， 上述交互示例示意图见图 4。

以扩展图元模型为基础，主要通过绑定图元数 据实现了图形组态编辑，借助图元事件联动交互技 术实现了组态画面的展示浏览。