基于24小时周期筛选最低电价时段用于电池充电的技术需求

需求说明 #

持有包含日期小时、电价（Price）、碳排放（Carbon）的时间序列数据，需要按每日24小时周期筛选出电价最低的7个时段。当前使用nsmallest(7, columns=['Price'])仅能获取全局范围内的低价时段，无法按日重复执行筛选，需调整代码实现每日自动筛选。

原始数据示例 #

Price  Carbon
Date and Hour
2024-01-01 00:00:00     20      40
2024-01-01 01:00:00     10      20
2024-01-01 02:00:00     20      40
2024-01-01 03:00:00     30      60
2024-01-01 04:00:00      5      10
2024-01-01 05:00:00      5      10
2024-01-01 06:00:00      5      10
2024-01-01 07:00:00      5      10
2024-01-01 08:00:00      5      10
2024-01-01 09:00:00     30      60
2024-01-01 10:00:00     40      80
2024-01-01 11:00:00     50     100
2024-01-01 12:00:00    100     200
2024-01-01 13:00:00    100     200
2024-01-01 14:00:00    100     200
2024-01-01 15:00:00    100     200
2024-01-01 16:00:00    100     200
2024-01-01 17:00:00    100     200
2024-01-01 18:00:00    100     200
2024-01-01 19:00:00    100     200
2024-01-01 20:00:00    100     200
2024-01-01 21:00:00    100     200

当前代码及问题 #

当前代码直接全局筛选最低价，无法按日分组：

import pandas as pd
out = df.nsmallest(7, columns=['Price'])
out

当前输出（仅全局前7个低价时段，跨日期但未按日拆分）：

Date and Hour  Price  Carbon
4   01/01/2024 04:00      5      10
5   01/01/2024 05:00      5      10
6   01/01/2024 06:00      5      10
7   01/01/2024 07:00      5      10
8   01/01/2024 08:00      5      10
28  02/01/2024 04:00      5      10
29  02/01/2024 05:00      5      10

解决方案：按日期分组筛选 #

核心思路是用groupby按日期分组，对每个日期的24小时数据单独应用nsmallest筛选。

完整代码 #

import pandas as pd

# 确保索引为datetime类型（如果原始数据索引不是datetime，先执行此步）
df.index = pd.to_datetime(df.index)

# 按日期分组，每组筛选Price最低的7个时段
daily_low_prices = df.groupby(df.index.date).apply(lambda group: group.nsmallest(7, 'Price'))

# 可选：重置索引，移除分组产生的多级索引，让结果更简洁
daily_low_prices = daily_low_prices.reset_index(level=0, drop=True)

print(daily_low_prices)

代码说明 #

1. 索引转换：将Date and Hour索引转为datetime类型，确保能按日期正确分组。
2. 分组筛选：groupby(df.index.date)按自然日分组，每个分组对应一天的24小时数据；apply(lambda group: group.nsmallest(7, 'Price'))对每组单独筛选最低价的7个时段。
3. 索引整理：reset_index移除分组产生的额外日期索引层，保持结果结构与原始数据一致。

预期输出示例 #

针对2024-01-01的数据，会输出当天的7个最低电价时段：

Price  Carbon
Date and Hour
2024-01-01 04:00:00      5      10
2024-01-01 05:00:00      5      10
2024-01-01 06:00:00      5      10
2024-01-01 07:00:00      5      10
2024-01-01 08:00:00      5      10
2024-01-01 01:00:00     10      20
2024-01-01 00:00:00     20      40

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sabrina Hasni