EMS 数据底座

数据生命周期

采样上报 -> 质量标记 -> 实时快照 -> 原始时序
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                           5 分钟 / 小时汇总
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                             日 / 月 / 年报表
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                              收益与运营指标

数据分层

原始标准通道与标准指标分离。不同厂家可能使用不同通道名、方向和单位，通道映射层将其归一为平台指标，例如 grid.active_power_kw、ess.soc_pct、pv.energy_today_kwh。

数据质量

每个数值都携带 sampleTime 、quality 和 source 信息。质量包括有效、过期、缺失、异常和未知，前端展示时不会将缺失数据静默转为 0。对运营报表而言，数据可信度与数值本身同样重要。

质量判定顺序

1. 检查来源是否在线、数据是否成功解析。
2. 检查采样时间是否超出允许迟到和未来漂移范围。
3. 检查数值类型、单位和物理范围，例如 SOC 必须在 0-100。
4. 检查变化率和累计量回拨，识别设备复位或寄存器溢出。
5. 检查同类冗余测点和能量平衡，生成一致性告警。
6. 将最终质量连同原始值、标准值和判定原因写入处理结果。

不允许的处理

• 不将 null、超时或查询失败转换为 0。
• 不对方向错误的功率简单取绝对值。
• 不用服务器接收时间替代设备采样时间进行结算。
• 不在无标记的情况下插值或补齐正式报表。
• 不因为单点异常直接删除原始数据。

实时查询

1. 按租户、公司、电站、设备范围校验请求。
2. 优先返回最近采样，同时返回采样时间与数据质量。
3. 设备停用、未绑定或超过数据时效时，返回明确原因。
4. 对多设备汇总时保留原始质量，避免异常数据稀释后影响经营判断。

实时快照表建议以 (tenant_id, resource_id, metric_code) 唯一，更新时只有采样时间更新或数据质量更优的点才能覆盖当前值。乱序旧点可以进入历史，但不能倒退实时快照。

历史数据与补拉

历史查询支持最大时间范围限制，防止大范围查询挤占在线资源。对停用后重新启用的设备，可创建历史补拉任务，任务保存时间范围、目标设备和预期数据版本。重叠范围会被拦截，任务进度与失败原因可追溯。

游标与水位线

每个接入端点/边缘网关或同步分片保存最近成功游标。任务读取 [cursor, now - safetyDelay] 区间，成功提交后再推进游标。safetyDelay 用于容纳接入中台写入和网络延迟，避免查询刚结束的开放窗口。

补拉任务状态

PENDING -> VALIDATING -> RUNNING -> VERIFYING -> SUCCEEDED
                      \-> PARTIAL / FAILED / CANCELED

任务记录目标资源、起止时间、原因、创建人、总窗口数、成功窗口数、失败窗口数、数据版本和错误摘要。相同资源的重叠任务默认拒绝或合并，避免重复读取和重复重算。

迟到数据修复

每日低峰期扫描近期已物化窗口，发现数据版本或点数变化时生成迟到修复任务。修复先更新 5 分钟历史，再按依赖顺序重算小时、日、月和收益，不能只改最终金额。

收益计算

收益计算的输入包括发电量、充放电量、上网电量、负荷用电量、电价时段和电站时区。系统保留原始单位和小数精度，计算结果同时附带价格方案版本，便于事后追溯与重算。

时间与时区

数据库内部时间建议使用 UTC 或带偏移量时间，业务日界线按电站 IANA 时区计算。日报不是简单的服务器 00:00-24:00；跨时区站点必须分别切分。价格时段、夏令时、月结和年结均使用同一时间解析组件。

对于 5 分钟窗口，建议统一采用左闭右开区间：[10:00, 10:05)。采样恰好位于 10:05:00 时进入下一窗口，避免重复计数。

单位与精度

单位转换配置需要版本化。设备由 W 改为 kW 或方向修正时，必须明确生效时间，禁止静默重写全部历史。

保留与清理

• 高频明细按保留策略定期归档。
• 小时、日、月、年汇总数据与明细数据分开保留。
• 删除任务之前保留审计信息和数据归档记录。
• 任何数据清理都不影响电站、设备、告警和收益的主数据。

保留任务按数据层级执行：原始秒级点保留期最短，5 分钟和小时数据更长，已审核月/年报表与审计记录按合规要求长期保存。清理前生成统计和归档记录，执行后验证最小/最大时间和删除数量。

统一数据契约

实时快照、原始点和聚合结果统一采用以下字段语义：

迟到、重复与乱序

写入使用 (endpointId, edgeId, channelId, sampleTime) 作为幂等指纹；同一指纹重复上报只更新接收时间和质量，不产生重复电量。允许 15 分钟内迟到数据进入增量聚合，超过窗口的点进入补算队列。聚合任务按水位线推进，水位线未前进时不发布“最终”报表。

聚合口径

• 功率类指标使用时间加权平均，峰值保留最大绝对值及发生时间。
• 电量类指标优先使用设备累计量差分，发生回拨时切换为功率积分并标记 ESTIMATED。
• SOC 使用采样点快照，不对跨设备 SOC 直接求和；电站 SOC 采用可用容量加权。
• 负值方向必须在设备模型中声明，报表层禁止临时取绝对值。

功率时间加权

不规则采样不能直接算术平均。对窗口内相邻采样点使用持续时间加权：

平均功率 = Σ(功率值 × 持续秒数) ÷ 窗口总有效秒数
积分电量 = Σ(功率值 × 持续秒数) ÷ 3600

相邻点间隔超过最大允许间隔时，该区间计为缺失而不是继续保持前值。

累计量差分

累计电量正常递增时，窗口电量取末值减首值；设备重启回零、寄存器溢出或更换时，差分出现负值，系统应识别分段并结合功率积分估算，写入 ESTIMATED 和异常原因。

数据血缘与版本

报表行需要反查到输入资源范围、时间窗口、指标版本、价格版本和任务批次。推荐链路：

reportVersion
  -> aggregationJobId
  -> metricDataVersion + watermark
  -> channelMappingVersion
  -> bindingVersion
  -> pricePlanVersion

版本不是为了重复存储所有数据，而是为了回答“这个数字当时基于什么算出来”。

数据质量评分

报表输出 coverageRate、validPointCount、missingPointCount、estimatedPointCount。建议质量门槛：覆盖率低于 95% 标记“数据不完整”，低于 80% 不生成正式收益，只生成草稿并通知运维。

查询与成本控制

历史 API 默认最多查询 31 天、单设备最多 20 个指标；超过范围返回异步导出任务。所有查询必须带租户和资源过滤条件，禁止在服务层先全量拉取再内存过滤。高频明细采用降采样（1m/5m/1h）返回，用户需要原始点时显式申请。

数据验收指标

排障清单

实时值为空时依次检查绑定是否有效、通道映射是否存在、接入端点是否启用、边缘网关是否在线、Raw Influx 是否有点、查询标签是否匹配、采样是否超出新鲜度。报表不一致时优先比较数据版本、时区、功率方向、累计量回拨、电价版本和覆盖率。

能量平衡：怎么计算、怎么排错

能量平衡用于核验数据一致性和支撑边缘网关控制，不是为了把缺失值补成看似正确的数字。所有测点先转换为统一方向，再在同一个 5 分钟窗口内计算残差；残差超限时标记异常，不篡改原始数据。

统一方向和单位

参与计算的功率必须是 kW，采样时间必须在同一窗口。W/kW、不同站点时区和接收时间混用是最常见的假异常来源。

瞬时和电量残差

P_residual = P_grid + P_pv + P_ess - P_load - P_loss
P_base = max(|P_grid| + |P_pv| + |P_ess| + |P_load|, 1 kW)
relativeResidual = |P_residual| / P_base

建议平衡通过条件同时满足：绝对残差不超过 max(额定容量 × 2%, 2 kW)，相对残差不超过 5%。应按电站容量、计量精度调整阈值；连续 3 个窗口超限再报警，避免单点乱序造成告警风暴。

窗口电量优先使用累计量差分。没有可靠累计量才使用梯形积分：

E_interval(kWh) = (P_i + P_i+1) / 2 × (t_i+1 - t_i) / 3600
E_grid_import + E_pv + E_ess_discharge
= E_load + E_grid_export + E_ess_charge + E_loss + E_residual

相邻点间隔超过最大允许值，例如 10 分钟时，该区间计为缺失，禁止保持前值继续积分。累计量差分为负时按重启、溢出或换表处理，不能简单取绝对值。

缺少负荷表时

并网、光伏、储能均可信但没有独立负荷表时，页面可以估算：

P_load_estimated = P_grid + P_pv + P_ess - P_loss_assumed

结果必须标记 ESTIMATED，不能作为精确结算或写回真实负荷。若储能或并网测点同样缺失，则返回 MISSING。

能量不平衡排查顺序

1. 对照现场表计确认购电、反送、充电、放电的正负方向。
2. 检查 W/kW、Wh/kWh、CT/PT 变比；误差接近 1000 倍通常是单位问题。
3. 确认所有测点处于同一个 5 分钟桶，没有一条数据已过期。
4. 检查未计量支路、离网负荷、变压器损耗和直流耦合设备。
5. 检查累计量清零、溢出和更换电表的时间点。
6. 修复映射后通过报表补拉重算，不能直接改历史收益。

自研平衡与调度算法：技术亮点

能量平衡不只是报表校验，更是慧知 EMS 判断数据可信、策略可执行和收益可解释的基础算法。平台将并网、光伏、负荷、储能和损耗统一到同一方向体系，在同一个时间窗口内计算功率残差和电量残差，从而识别方向接反、单位错误、计量缺口、采样过期和未纳入支路。

白话讲，能量平衡就是看“电从哪里来、用到哪里去”能不能对上账。如果光伏、储能、负荷和电网数据加起来明显不平，系统不会假装正常，而是提示可能存在方向、单位、计量或采样问题。

平衡残差模型

P_residual = P_grid + P_pv + P_ess - P_load - P_loss
P_base = max(|P_grid| + |P_pv| + |P_ess| + |P_load|, 1 kW)
relativeResidual = |P_residual| / P_base

其中 P_grid 以购电为正、上网为负；P_pv 以发电为正；P_ess 以放电为正、充电为负；P_load 以消耗为正。残差同时设置绝对阈值和相对阈值，避免小站被绝对误差放大、大站被相对误差掩盖。

调度约束模型

储能调度在经济目标之外必须先满足安全约束：SOC 上下限、最大充放电功率、PCS 温度、BMS 告警、反送限制、需量边界和控制互斥。平台将约束抽象为可组合的裁剪器，策略给出目标功率后，统一经过安全边界裁剪，再进入边缘网关本地闭环。

0 <= SOC_t <= 100%
-P_charge_max <= P_ess_t <= P_discharge_max
SOC_t+1 = SOC_t + eta_charge × E_charge / C - E_discharge / (eta_discharge × C)
P_grid_after = P_grid_without_ess - P_ess_target

策略能力

技术价值

这套算法让平台具备“可解释的智能调度”能力：收益不是黑盒，控制不是拍脑袋，异常也不用全靠人工猜。每个计划都能说明用了哪些数据、受哪些安全边界限制、为什么这样下发、执行后效果怎样。