微服务在电力交易系统中的应用研究

微服务在电力交易系统中的应用研究

张一晨 马静 王天峰 刘丙栋

新疆电力交易中心有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：近年来，随着互联网的迅速增长和不断提高的生活水平，电力交易的用户也在扩大。随着业务和需求的增长，电力交易必须支持更多功能。电力改革的进展增加了电力业务用户的规模，电力交易传统的单体结构再也不能满足企业迅速变化的需求和系统性能。利用微服务技术架构改造配电系统，将单体系结构转变为分布式体系结构，以提高系统负荷的性能和可扩展性；分离服务可在逻辑上解耦，以便快速响应业务模式的变化并简化升级维护。

关键词：微服务；电力交易系统；分布式

引言

改革后的电力交易中心符合市场准入条件的市场成员，规范电力主体的销售，避免市场上的恶意竞争，将制度特征从利润转化为公益性，改变市场地位。考虑到新的电力体制改革法律日益完善，改革的时间和进展，新市场份额急剧增加，直接电力交易的份额日益增加，中长期交易掩盖的紧迫性，以及市场对市场发展价格的需求^[1]。

1 慨况

以“进一步完善电力系统的若干想法”为主题的电力交易改革目前正在全国范围内推进，各省(市、州)的市场参与者不断增加。商业注册的售电公司已经接近数万家。当电力市场向电压水平为35 kV的用户开放时，一些省份最多可有数万、数十万或更多用户参市场竞价。由于能源分配、市场需求、组织结构以及不同地区能源交易中心的加强方式，电力交易呈现出各种各样且频繁的特点，提高了电力分配交换系统的性能、可靠性、并行支持、快速响应性。当前的电力交易系统使用基于建筑模型(如J2EE)的单体系结构。所有业务逻辑都合并到一个工程里。参见图1，该体系结构过去引导电力交易走向支持电力贸易在线运营的道路。但是，随着公司的发展，以下方面需要解决的不足和不足也越来越明显^[2]。

图1 单体结构电力交易系统

1. 1. 系统性能较差

据估计，单体结构电力交易具有五节点负载平衡技术，每个节点可支持约300个经测算并发请求。5节点同时支持1500无法满足各省(市、州)的性能要求，并且无法动态扩展资源。

1. 2. 开发效率低下

电力交易系统单体结构不同模块代码直接相互关联，不同模块通常由不同的开发组管理。模块的进度不仅取决于各自的发展情况，而且取决于其他模块的发展速度。

1. 3. 低迭代速度

电力交易系统模组的代码更新，其结构需要重新包装整个打包发布。这是一个耗时且昂贵的程序，系统部署时间超过4小时，而且是无感互联网模式升级与发布很难实现^[3]。

1. 4. 扩展难

电力交易模块集成的单体结构配电系统，为了创造共享程序，新代码必须在性能瓶颈时绕过模块，以实现系统模块的高效扩展。

1. 5. 运输成本高

单体电力交易系统的几个模块紧密耦合，更新发布和问题跟踪要求整个系统由运维人员操作，给运维带来重大困难。

1. 6. 差容错

电力交易系统是一种单体模式系统，其中一个模块出现问题可能导致系统崩溃。概括地说，当前的高性能计算单元结构电力交易系统框架模型、可靠运行、高效开发迭代、无感知发布升级等。对于未来的用户电力交易公司来说，这是很难做到的。因此，互联网行业需要通过先进的IT应用程序更好地支持电源。

2 微服务的介绍

2.1 微服务体系结构概述

微服务体系结构是网络应用服务的软件体系结构，主要用于开发网络应用服务的服务端软件。微服务体系结构基于面向服务的SOA。描述微服务，设计微服务，开发一个单一的应用程序，每个应用程序都有小服务，每个小服务都在一个单独的过程中运行，通过一个简单的通信机制(通常基于HTTP资源API)共享信息，每个小服务的粒度取决于业务技能的大小，最后可以使用可在不同编程语言中实现的自动化配置独立配置^[4]。

2.2 微服务体系结构的优势

随着时代的推移，越来越多的互联网企业已通过微服务技术的验证。此外，一些大型、传统的技术公司利用微服务体系结构的概念，帮助解决现有系统体系结构的问题。微服务体系结构有几个特点。微服务器体系结构并不紧密相连。在不同的服务器/容器上部署单体结构模块、最大限度地提高系统资源利用率以及在一台计算机上运行所有功能(而不是单体系结构)都无法充分利用服务器性能。每个微服务模块都是独立存在的，并有自己的实现模式。开发人员可以根据需要选择适当的开发技术，通过模块之间的通用API协议返回数据，而不会影响微服务模块的功能更改对微服务模块其他功能的使用。

3 单体应用架构

整体应用程序框架(也称为巨石型架构)用于开发中小型项目。传统web应用程序打包所有功能模块并作为单个应用程序发布到web应用程序服务器。各个模块本地相互调通常开放类的常用方法并在线程之间切换来实现。单体应用程序的体系结构简单，适用于许多应用程序方案，但单体应用程序的体系结构有一些缺点:所有功能都在单个项目中进行管理，系统依赖于包含许多复杂模块组合的资源包，小问题导致整个应用程序停机，而小的更改则需要重新构建整个项目。即使单体应用程序无法扩展以满足并发企业的高要求，也必须将整个应用程序复制到不同的服务中，配置负载平衡，每个业务模块的硬件资源利用率各不相同，每个应用程序水平扩展将整个应用程序打包，无论硬件利用率如何，都无法部署

^[5]。

4 电力交易系统微服务改造

4.1 总体方案

由于微型服务体系结构的诸多优点，目前的独立应用结构存在许多不足之处。本文介绍了能源部门配电系统有针对性的重组；(1)负载平衡。在基于微服务的电力系统中，上一段使用最新的负载平衡技术来平衡恒定流量，以确保后端服务的运行。（2）服务网关API。API服务网关是系统用户和系统之间唯一的接口，不仅允许用户交互，还允许监控、分发和警报服务。(3)数据层。意味着所有数据库都可以抽象到统一的数据服务中，不仅支持传统的关系数据库，而且支持分布式数据库。

4.2 改革的基本原则

（1）单一维持业务。在我国，电力改革领域目前正处于起步阶段，用户的业务需求将随着时间的推移而变化。为了确保微服务功能的全面实施，微服务功能必须统一，不论企业的变化如何，以确保微服务体系结构的整体稳定性。（2）测试能力。业务部门必须确保所有微服务都可以测试，以确保微服务企业的稳定性。（3）循序渐进。鉴于电力系统参与的业务类别多种多样，微服务的实施必须以确保整个系统稳定的逐步原则为基础。

5 结语

实施微服务可以提高系统性能、可扩展性和可维护性，同时增加系统的复杂性，并对开发和运维提出更高的要求。微型服务的登记、管理和监测也增加了对系统建设的投资，而全面重组微型服务的需要要求根据其业务特点对信息系统进行评估和验证。

参考文献：

[1]王兴一．火电厂特性曲线整编及经济调度软件包的开发与研究[J]．电网技术，2019，19(9)：41-44．

[2]周海红．电力市场仿真系统的开发及应用[J]．电网技术，2020，34(1)：117-121．

[3]杨燕华．基于J2EE的电力市场技术支持系统研究[J]．电力系统自动化，2020，28(8)：35-39．

[4]苏星亮．广东电力市场交易系统设计与实现[J]．南方电网技术，2019，9(8)：52-56，70．

[5]张亚建．支持全业务运作的电力用户与发电企业直接交易平台设计[J]．电力系统自动化，2020，40(3)：122-128．