一、价值链关系

• 定义：电力系统是围绕电能的运作和经营过程中有关资源及其变化过程的总称。电力系统的价值目标是取得在电能运营中如下方面因素之间的最优化平衡：
  • 较低的消耗和损耗；
  • 较高的电能供应的安全性和可靠性；
  • 较高的电能质量；
  • 适当的电能供应数量和速度。
• 有关对象：电力系统
• 有关过程：电能的运作和经营过程。
• 价值实现过程：电力系统从能源材料供应商处取得能源材料，经过电能的生产、运送和供应过程，最终满足电能用户的电能需求,获得电能用户回报。

电力系统价值链的“业务用例模型”表达

二、价值链的实现

电力系统分工

电力系统是经济社会的重要组成部分之一，因此，必须首先遵循经济社会的规则和规律，同时，电力系统还必须遵循电气物理的自然规律进行组织、构建和运行，根据这一特点可将电力系统划分为两个层面的系统：

1． 电力运营系统：完成电能经营活动的整体运作的系统。电能运营系统主要负责电能需求获取、电能需求规划和电能生产计划、采购计划、销售计划的制定和实施，以及相配套的基础设施的建设。

2． 电力生产系统：根据电能运动的自然规律，完成电能的生产、运送和供应等过程的生产执行系统。根据生产过程中的地位和作用不同，生产系统可细分为电源系统，电网系统和负荷系统。

电力运营系统和电力生产系统是同一个系统的不同工作层面。电力运营系统工作层面较电力生产系统的工作层面高。电力运营系统为电力生产系统提供目标和要求，电力生产系统为实现电力运营的目标进行具体的生产活动。电力运营系统保证一段时期的电能的供需平衡，电能的运用经济合理；而电力生产系统则保证电能每时每刻的生产、运送和使用过程的安全、稳定和可靠。

三、电力运营系统

静态结构关系模型

主要对象

• 电力运营系统：完成电能经营活动的整体运作的系统。
• 电力营销系统：完成对电能需求的获取、电能（或原始能源材料）的采购、电能的销售和电能使用咨询等过程的系统。
• 电力规划设计系统：完成对某区域用户电能需求的历史和趋势分析，发现供需矛盾，寻求合理优化方法，设计实施方案，制定电力基础设施建设和维护计划的系统。
• 电力建设系统：负责组织相关资源，实施电力基础设施建设和维护计划的系统。

主要对象的关系

• 一个电力运营系统由电力营销系统，电力规划设计系统和电力建设系统组成；
• 电力规划设计系统依赖于电力营销系统所积累和获取的电能供需数据；
• 电力建设系统依赖于电力规划系统所制订的电力基础设施建设和维护计划。
• 电力规划设计、建设、生产、营销系统组成一个循环的电力运营生态圈。

四、电力生产系统

静态结构关系模型

电力生产系统组成和结构的“类-关联”图表达

主要对象

• 电源系统：负责生产出电力能源的系统，具体包括各种类型的发电厂。
• 电网系统：负责把电力能源从电源所在地运送到负荷所在地的系统。
• 负荷系统：负责消耗电力能源，利用电力能源来推动社会经济的系统，负荷指的是各种需要电力来驱动的设备和电器产品，如机床、电视、空调等。
• 电能：以电力方式存在的一种能源。
  • 电能的数量单位是“度”（千瓦小时）；
  • 电能供应的速度用电功率来衡量，其单位是瓦特；
  • 影响电功率大小包括两个方面的因素：电压和电流；
  • 电压的单位是“伏特”
  • 电流的单位是“安培”，1安培 = 1库仑/1秒钟；
• 库仑是描述流经导体的电荷多少，即：电荷量的单位。
  • 电压和电流的乘积就是电功率的大小，即：
  • 1瓦特 = 1伏特 X 1安培 = （1伏特X 1库仑）/1秒钟。
  • 从这里我们可以温习一点小电气物理知识：电能实际上就是在一定的电压驱使下流动着的电荷量，就象从一定高度下流下来的水，有压力同时有流量，所以就有能量。只不过水是通过在河流或水管中流动来体现能量，而电则是通过在空气（雷电）和电线中流动来体现能量的。水力发电正好把水流的能量转换成了电流的能量。

主要对象关系

• 一个电力生产系统由一个或以上个电源系统，一个或以上个电网系统，一个或以上个负荷系统组成。
• 一个电源系统能以一定的最大速度生产出一定数量的电能。
• 一个电网系统能以一定的最大速度运送一定数量的电能经过一定的空间距离。
• 一个负荷系统能以一定的最大速度消耗一定数量的电能。

五、过程价值的实现

电能生产

电能生产过程就是把自然界中以其他形式存在的能量转换成以电力形式存在的能量的过程，电力系统的电源系统负责完成该过程。电能生产过程目标价值是：生产出从数量、质量和供应速度上都能满足电网所需求的电能。

站在电源系统的外部，可以用电源系统和外部关联对象之间所产生的交互事件发生的顺序，来反映了电能生产的整体外部协作过程，如下的“事件流图”表达了这个外部协作过程：

电能生产整体外部过程的“事件流图”表达

（“电能生产业务用例”的模型化阐释）

这个事件流图省略了电源系统内部的电能生产过程中的细节，从一个比较高度抽象的层次抓取了电源系统和外部对象围绕电能生产过程所进行的主要交互事件，相对静态结构关系模型而言，该图表达了电力系统在电能生产过程的动态架构的特征。

图中电源系统之下的直线表示电源系统进行电能生产的状态线。

电源系统在自身“启动发电”事件发生后，就进入了发电生产状态，之前，则处于停机状态。在发电生产状态，电源系统必须维持内部的发电机组不间断地运转，因此，需要持续得从外部获得能源材料，并持续地将生产的电能输送出去，同时进行发电过程的监控，把得到的运行数据，其中包括电能计量数据，报送给影销系统。

并非所有的电源系统的能源材料都来自供应商，类似水力发电厂、太阳能发电厂、风力发电厂和潮汐发电厂等，利用自然界的可再生能源发电的电源系统，一旦建设完成，其能源材料就直接从自然界获取。类似燃煤、燃油、燃气电厂，核电厂等这些利用需要开采的能源材料发电的电源系统，则通过能源材料供应商获得。

从电能生产整体过程事件流图，还可以可以分析出电源系统为了实现这个事件流，所必需具备的，从整体外部表现出来的能力。

为了响应发电计划并启动发电，电源系统必须具备获取能源材料的能力，为了有电能输出，电源系统必须具备发电生产的能力，为了能传送发电过程数据到营销系统，以便营销系统进行经济过程运行，电源系统必须能对发电过程进行数据采集，为了响应发电计划变更，发电系统还必须能对发电过程进行监测和控制。于是，可以从分析中得到电源系统对外部的基本职责和能力的定位，用类-方法图表达如下：

电源系统所需能力的“类-方法”图表达

该图是对电力生产系统静态结构关系图的一个补充，通过对系统需要进行的动态过程的跟踪叙述，可以发现静态模型中的对象应该具备的对外表现的能力或承担的职责。通过静态模型和动态模型的交替分析，不断精化模型细节内容，这是面向对象分析方法的基本技法。

由于本篇是一个电力系统UML业务模型的概述，因此不再深入介绍对电源系统实现电力生产过程的内部细节的业务模型，那些工作将在详细的电源系统业务建模中进行。

六、电能运送

电力系统的电网系统主要承担电能运送的职责。电能的运送和普通货物的运送形式上有相似之处，也包括电能的接受、汇集、输送、中转、分配、输出等环节，除了电能的接受和输出环节分别和电源系统和负荷系统相关以外，其余环节全部在电网系统内部完成，就象一个专业的物流公司，除了收货和送货与发货人和最终收货人有关外，其余的运输过程则全部是物流公司的内部事务。

描述电能运送的外部交互行为的“事件流图”如下，电网系统从电源系统获得能源后，经过电网内部的、汇集、输送、中转、分配过程，在此过程中电能发生转移，并产生损耗，最后输出给负荷系统。在本篇概述中，对电网内部的运行过程和对象，在这里不继续展开分析，留到后面专门的章节进行详细的分析。

从这个事件流图中，我们也可以分析得到“电网”这个整体对象，在围绕贯通这个事件流的目的上，自身对外必须肩负的整体职责或应具备的能力，这些职责或能力，在高层架构上表达了电网的总体概貌，是进一步对电网内部的分析和设计的依据。用“类-方法”图表达如后。

电能运送整体外部过程的“事件流图”表达

（“电能运送业务用例”的模型化阐释）

表达电网对象的整体职责或能力的“类-方法”图

七、电能供用

电能供用的职责是由营销系统、电网系统和负荷系统共同来完成的。作为生产系统的一部分，电网系统和负荷系统主要承担电网的配电设备和用户的受电设备正常运行，电能能够顺利完成消耗的物理过程的职责，其他经济和管理方面的职责，则主要通过电力营销系统来完成。

在电能供用环节中的外部主要交互事件顺序，用事件流图表达如下：

电能经过电网的输电网络从发电侧运送到需求侧，然后经过电网的配电网络传送到用户的受电端，通过受电变压器将高压电能转换成380V低压电能，通过用户的配电系统，才能为用户的各类用电负荷提供电能，用户的配电系统，连接适当的用电负荷并投入运行，消耗所需的电能。

需要指出的是，电能产品是一种特殊的产品，由于电能的传输速率是光速，也就是说，在时间上，电能产品几乎在生产出来的一瞬间就完成了运送、交易和使用消耗的全过程。我们使用了事件流图来表达各类事件的先后顺序，只是为了在逻辑上说明各类事件的动态因果关系，从而导出电源系统、电网系统和负荷系统的能力要求和职责范围。实际上，这些事件几乎都是同时发生的，本篇中事件流图中大部分的事件之间的“延迟”间隔的含义，是应该被忽略的。

电能供用整体外部过程的“事件流图”表达

（“电能供用业务用例”的模型化阐释）

经供用电过程外部事件流分析后对电网系统和负荷系统职能的补充

八、电系系统宏观架构模型

本节使用了一个UML部署图来对电力系统的宏观架构的理解，该部署图小结并稍微延伸了上述“价值链实现”中谈到的相关对象，得到了从“最高”的物理视野上来观察电力系统所能看到的主要部件的业务逻辑分布，表达了对电力系统“硬件”架构的总体认识。

部署图的横向表达了业务性质的层次，纵向表达的是业务过程的界限。从图中可以看到：我们本篇前面的叙述中，在电力运营层采用的先是从横向划分的办法，也就是不分业务过程领域，只看业务性质层次，我们分出了规设，电建和营销三个子系统，然后，在此图中我们延伸了纵向的划分，就分出了针对不同业务过程领域，不同业务性质的更细的子系统。比如，电力营销系统就可以更细分为发电厂营销、电网营销和需求侧管理系统，各子系统就成为逐渐精细的业务模型分析中相对独立的单位。

而本篇前面对电力生产系统的表达中，则刚好先采用了从纵向划分过程领域的方法，然后，然后在此图中延伸出一次系统和二次系统的层次划分来。这种表达次序的不同，也刚好体现了不同层次上业务的重点和关系形态的差异。也就是：生产系统的过程性更强，而运营系统的层次性更重要。