AI虚拟电厂聚合营运系统

本系统是在既有 GOEMS 微服务与虚拟电厂业务底座之上，按国内先进 AI 虚拟电厂管理平台的能力框架 补齐建设的聚合运营平台。它以独立端口运行，与原系统及其它业务系统并行，互不影响。

1.1 定位与边界

平台面向虚拟电厂聚合商、园区与能源服务商，覆盖「资源聚合建模 → 预测 → 优化调度 → 需求响应 → 多市场交易 → 碳电协同 → 指令执行 → 结算分析」的完整闭环。 平台的算法、口径、结果全部落库、可逐条复算，定位为可复核的 AI 虚拟电厂运营与策略验证平台。

1.2 能力全景

1.3 与国内先进虚拟电厂能力对标

1.4 技术架构

平台沿用原有微服务架构：Nacos 注册中心 + 网关 + 认证/系统/验证码/文件/定时/业务/监控 8 个服务； 新增的 AI 能力以源码补丁方式编译进业务主服务 ems-server，通过统一的 /ems/ai/** 接口对外提供服务， 前端以独立菜单组挂载。数据层只新增 vpp_* 扩展表，不改动既有表结构。

浏览器 (8300)
   │  /prod-api 反向代理
   ▼
网关 ems-gateway (48180) ──► ems-auth / ems-system / ems-gen / ems-file / ems-job / ems-monitor
   │
   ▼
ems-server (48186)
   ├── 原有 VPP 业务（需求响应、交易、碳、报表）
   └── AI 增强模块（/ems/ai/**）
         ├── 数据底座：vpp_ai_series（15 分钟标准时序）
         ├── 引擎：可调能力 / 基线 / 预测 / 优化 / 滚动 / 异常 / KPI / 指令 / 助手
         └── 存储：MySQL witos_platform（20 张 vpp_* 新表）+ Redis（会话/验证码）

1.5 版本与交付

2.1 端口规划

本系统所有端口与既有系统完全错开：原 GOEMS 使用 80 / 48080 / 8848，ZGEMS 使用 81/82 / 58080 / 8858， 本系统使用 8300 / 48180~48187 / 8849，因此可以同时运行。

2.2 启动与停止

2.3 访问与账号

2.4 目录结构

2.5 冷启动实测

在 16 GB 内存的 N100 主机上完整停止后重新启动：Nacos 约 21 秒就绪，8 个微服务约 3~4 分钟全部注册， 前端生产服务 1 秒内可用。若 ems-auth / ems-gen / ems-file 偶发因 Nacos gRPC 抢跑退出， 启动脚本会自动重试，直接再双击一次启动文件即可。

2.6 不影响其它系统的保证

3.1 登录

打开 http://127.0.0.1:8300/ 进入登录页。页面采用深绿渐变背景与能源设施动效， 顶部展示品牌标识与平台名称，中部为登录窗体，底部为版权信息。输入账号、密码与算术验证码即可登录， 验证码点击图片可刷新。

3.2 导航结构

登录后左侧为导航，按业务域分为多个一级分组。本次新增 5 个一级分组、18 个页面， 原有「AI 驾驶舱 / VPP 聚合运营 / 电厂管理 / 运维监控 / 分析报表 / 日志审计 / 系统工具 / 定时任务 / 系统管理」全部保留。

3.3 通用交互约定

本章的 5 个页面是平台「AI」属性的核心：预测给出未来曲线与不确定度，优化给出可执行排程， 滚动把日前计划拉到实时，助手让运营人员用自然语言取数。

4.1 AI 运营总览

一屏总览平台运行状态：顶部 6 个 KPI（接入资源、可上调容量、优化预期收益、预测回测 MAPE、累计收益、待处理异常）； 中部为 6 个 AI 引擎的运行状态与算法口径；下方为数据底座覆盖范围、KPI 趋势，以及碳与市场指标。

右上角提供两个维护动作：异常扫描（按季节 z-score、数据缺失、SOC 越限、通讯中断四类规则重扫） 与重建数据底座（重采样真实 5 分钟历史、滚动补全到当日、生成资源画像与内置业务数据）。

4.2 AI 预测中心

支持负荷、光伏、电价三类对象，跨度可选未来 4 小时（16 点）、8 小时（32 点）、24 小时（96 点）。 点击「运行预测」后，平台读取 15 分钟标准时序，输出 P10 / P50 / P90 三条曲线，并给出回测 MAPE 与残差标准差。

P50 = 0.45 × 相似日季节均值
    + 0.35 × (指数平滑值 + 趋势 × i × 0.85)
    + 0.20 × (末值 + 趋势 × i × 0.70)
P10 = max(0, P50 − 1.2816σ)      P90 = P50 + 1.2816σ

4.3 多目标优化

以 SOC 为状态、15 分钟为步长的动态规划求解。可选五种目标：综合最优、收益最大化、用能成本最小、 碳排放最小、调节偏差最小。结果输出 96 点排程与收益、成本、碳排、循环次数、求解耗时。

4.4 日内滚动

在日前计划基础上，以最新实测与超短期预测滚动生成未来 2 / 4 / 8 小时计划。每次滚动生成新版本， 记录发布时刻、窗口长度与预期收益，供运行人员对比与追溯。

4.5 AI 运营助手

内置的指标问答助手：把自然语言问题映射为受控指标查询，答案全部来自本平台数据库，并附带口径说明， 全离线运行，不向任何外部服务发送场站数据。

资源建模是全部算法的基础：先把「资源有多大的能力、能持续多久、多快响应」说清楚， 预测、优化、申报与结算才有可信输入。

5.1 资源画像

在原有资源台账之上补充物理参数与响应特性，支持 9 类资源：储能、光伏、风电、充电桩、空调负荷、 工业负荷、数据中心、通信基站、微电网。页面支持按类型、状态筛选，支持新建、编辑、删除。

5.2 基线测算

基线是需求响应结算的起点。选择资源、日期与算法后点击「测算基线」，平台输出 96 点基线曲线、 基线电量、实际电量与偏差率，并把这次测算完整落库，可随时复核。

基线电量 = Σ(基线功率 × 0.25h)
偏差率   = (实际电量 − 基线电量) ÷ 基线电量 × 100%

5.3 可调能力评估

按物理口径逐条计算每个资源的可上调/可下调容量、可持续时长与爬坡能力，并把结果写回资源画像、 生成聚合快照供驾驶舱取数。页面提供按资源类型的柱状对比与单资源明细，明细中包含计算依据，可逐条复算。

储能可上调 = min(PCS 额定, (SOC − SOCmin) ÷ 100 × 容量kWh ÷ 最短可调时长h)
储能可下调 = min(PCS 额定, (SOCmax − SOC) ÷ 100 × 容量kWh ÷ 最短可调时长h)
可持续时长 = min(最长可调时长, 可用电量 ÷ 可调功率 × 60)

光伏 / 风电可下调 = 额定 × 80%（逆变器限发）
充电桩：可上调 80%、可下调 20%      空调负荷：可上调 30%
工业负荷：可上调 25%                 数据中心：可上调 10%
通信基站：可上调 15%、可下调 10%

虚拟电厂的收入来自多个市场。平台把中长期、现货、辅助服务、容量市场放在同一组菜单下， 统一用「电量 × 价格」口径记录收益，便于横向对比。

6.1 中长期合约

管理年度、月度、月内三类合约：对手方、交易品种、电量、单价、金额、起止日期、签约日期与履约状态。 支持按合约类型与状态筛选，支持新建、编辑、删除。

合约金额 = 电量(MWh) × 单价(元/kWh) × 1000

6.2 现货交易

按 96 段展示日前报价与出清结果：报价低于出清价即中标，收益 = 出清价 × 中标电量 × 0.25h。 上方曲线对照报价与出清价，下方两张表逐段列出报价、申报量、出清价、中标量与收益。

6.3 辅助服务

记录 AGC 调频、一次/二次调频、旋转备用、无功电压支撑、黑启动等辅助服务的申报与中标情况， 包含容量、价格、结果、收益与性能考核分。支持按服务类型与结果筛选。

辅助服务收益 = 中标容量(MW) × 价格 × 1000

6.4 容量市场

按月度登记可用容量与容量补偿：容量 MW × 补偿单价（元/kW·月）× 1000 = 月收益，并记录可用率考核。

碳与电不是两本账。平台把碳核算、配额、CCER、碳足迹与电力调度放在同一套数据与口径下， 并允许把碳价作为优化目标的一部分。

7.1 CCER 项目

登记国家核证自愿减排量项目：项目编号、名称、类型（光伏/风电/储能/生物质/林业碳汇等）、适用方法学、 年减排量、已签发量、价格、登记状态与日期。支持按类型与状态筛选。

7.2 产品碳足迹

按产品与批次核算范围二排放：输入用电量、绿电占比、电网排放因子与产量，平台计算排放量与单位产品碳足迹。

排放量(tCO₂)   = 用电量(MWh) × (1 − 绿电占比) × 电网排放因子
单位碳足迹     = 排放量 ÷ 产量 × 1000

优化结果要落到设备上才算闭环。调度控制提供「指令中心、协议接入、运维工单、异常检测」四件事： 把计划变成指令、把指令送到设备、把异常变成工单、把工单闭环。

8.1 指令中心

支持功率设定、充电、放电、限发、恢复、停机六类指令。可指定资源、目标功率、起止时间与来源（人工 / AI / 电网调度）。 每次下发记录指令号、状态、回执时间、回执信息、执行功率与执行电量；下发失败自动生成故障工单。

8.2 协议接入

登记设备与系统接入协议：Modbus TCP/RTU、IEC 104、MQTT、OCPP 1.6/2.0、DL/T 645、HTTP， 记录地址、端口、接入设备数、测点数、在线状态与最近心跳。

8.3 运维工单

巡检、检修、故障、告警处置四类工单：来源场站与设备、优先级、处理人、计划/完成时间、处理内容。 支持新建、编辑、删除与状态流转。

8.4 异常检测

按规则扫描并落库异常：功率离群（季节 z-score > 3）、数据缺失（近 24 小时缺测超过 6 点）、 SOC 越限（低于 15% 或高于 95%）、通讯中断（心跳超 30 分钟）。异常可按类型、等级、状态筛选，确认后可转工单。

本次建设不替换原有业务，而是在其上补齐 AI 与市场能力。原「AI 驾驶舱 / VPP 聚合运营 / 电厂管理 / 运维监控 / 分析报表 / 系统工具」的 40 个页面全部保留，与本说明书新增功能共用同一账号、权限与数据。

9.1 聚合运营驾驶舱

大屏展示聚合总装机、上/下可调容量、总调节容量、响应结算总额、碳配额盈亏、六类资源结构、可调能力时序与响应事件分布。 适合投屏汇报与领导查看。

9.2 聚合总览、资源台账、可调能力

聚合总览按聚合单元展示总容量、可调能力、成员数与资源品类构成；资源台账维护场站/桩/设备级资源； 可调能力展示聚合单元级与资源级的上/下可调曲线。

9.3 需求响应全流程

需求响应是原有系统的核心闭环，共 6 个页面，顺序如下：

9.4 售电与购电

售电主体、购电合同、购电计划、履约考核、电量平衡、绿电绿证 6 个页面，覆盖中长期购售电与绿电交易， 与本说明书新增的「中长期合约」互补：前者侧重购电侧合同与履约，后者侧重聚合商侧的多市场合约。

9.5 原有日前预测、优化调度、精度评估

原有三页基于解析模型与规则求解，用于快速出曲线与对比；新增的「AI 预测中心 / 多目标优化」基于真实时序与 动态规划，二者并存，可在同一平台上对比解析模型与数据驱动模型的差异。

9.6 市场品种、报价与出清

维护市场品种（电能量、调频、备用等）、报价单与出清结果，并支持策略复盘。新增「现货交易」页 提供 96 段报价/出清的逐段对照。

9.7 碳管理

碳排系数、核算台账、配额履约、碳交易 4 个页面，覆盖范围一/二排放核算、配额下发与履约进度、 碳市场买卖登记。新增「CCER 项目」「产品碳足迹」两页补上自愿减排与产品级核算。

9.8 场站、设备与告警

场站总览、设备台账、报警中心、监控概览等页面提供资源侧的运行视图，是 AI 模型的数据来源与异常处置入口。

9.9 分析报表

收益分析按场站/单元拆解收入构成；运营报表提供日/月维度的发电、用电、收益与响应统计，可导出。

9.10 系统工具与口径说明

运行模式、算法参数、口径说明、用户与权限等页面用于配置平台行为。其中「口径说明」集中列出各项指标的定义， 建议交付时与业务方逐条确认。

本章把平台所有会「算数」的地方集中列出口径，便于业务复核、审计与对外解释。

10.1 预测

输入：vpp_ai_series 的 15 分钟序列（LOAD / PV / PRICE）
重采样：SUM(5分钟 kWh) × 4 = 平均功率 kW；光伏 19:00–06:00 置零
P50  = 0.45×季节均值 + 0.35×(平滑+趋势×i×0.85) + 0.20×(末值+趋势×i×0.70)
σ    = 近 7 日同槽位残差标准差
P10  = max(0, P50 − 1.2816σ)      P90 = P50 + 1.2816σ
MAPE = mean(|P50−实际| ÷ max(|实际|, 实际峰值×5%)) × 100%

10.2 优化调度

状态：SOC 0~100%，步长 1%，共 101 档
动作：ΔSOC ∈ [−maxDis, +maxCharge]，功率由档位反算
  充电功率 = ΔSOC × 容量kWh × 0.01 ÷ (0.25h × η)
  放电功率 = ΔSOC × 容量kWh × 0.01 × η ÷ 0.25h
目标：max Σ_t [售电收入 − 购电成本 − 折旧 − 平稳惩罚]
  购电成本 = max(grid,0) × (电价 + w_carbon×0.5703×0.08) × 0.25
  售电收入 = max(−grid,0) × 电价 × (0.55+0.45×w_revenue) × 0.25
  折旧     = (充电+放电) × 0.03 × 0.25
约束：SOC∈[10,95]，充放互斥，末态 ≥ 初态，功率 ≤ PCS

10.3 可调能力与基线

储能上调 = min(PCS, (SOC−SOCmin)÷100×容量kWh÷时长h)
储能下调 = min(PCS, (SOCmax−SOC)÷100×容量kWh÷时长h)
光伏/风电下调 = 额定 × 80%
基线电量 = Σ(基线功率×0.25h)；偏差率 = (实际−基线)÷基线×100%

10.4 响应评估与结算

基线功率 = mean(派单基线)
实际功率 = 事件窗口内执行记录均值（缺失不补零）
压降     = 削峰：基线−实际；填谷：实际−基线
响应电量 = 压降 × 事件时长
达成率   = 实际压降 ÷ 目标压降 × 100%，≥ 80% 判合格，落库冻结
结算：总额 = 响应电量 × 单价；平台 1%、运营商 1%、场站 98%（场站用减法，保证恒等）

10.5 碳与 KPI

碳排 = 净购电量 × 0.5703 kgCO₂/kWh
碳足迹排放 = 用电量 × (1−绿电占比) × 电网因子
KPI：可调容量、优化预期收益、优化方案碳排、预测 MAPE、现货收益、异常条数、指令成功率

11.1 日前运行流程

适用于每日 10:00 前完成次日计划：

11.2 日内滚动流程

适用于极端天气、电价突变或设备检修：

11.3 需求响应流程

11.4 碳资产管理流程

本次新增 20 张 vpp_* 扩展表，全部为新增，不修改既有表。核心表如下：

新增接口统一前缀 /ems/ai，经网关 48180 转发到 ems-server。 返回体为 {code, msg, data}，鉴权方式与原有接口一致（Authorization: Bearer <token>）。

13.1 总览与数据底座

13.2 可调能力与基线

13.3 预测、优化、滚动

13.4 市场、碳、指令、分析、助手

13.5 通用 CRUD

module 取值：resource、baseline、contract、spotquote、spotclear、ancillary、capacity、ccer、footprint、protocol、workorder、command、anomaly、kpi。 服务端按白名单校验表名与列名，前端不可越权访问其它表。

14.1 日常运维

14.2 常见问题

平台沿用原有 RBAC 权限体系：用户 → 角色 → 菜单/按钮权限，并支持多租户隔离。