Page 8 - 电力与能源2022年第一期
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2 李文清, 等: 量子技术在电力领域的应用分析与展望
由专利地图及文献计量分析结果可知: 量子 术, 已具备实用化性能。量子通信技术具有超大
技术正通过电力通信网络向电网全领域渗透。量 容量、 超远距离保密通信以及传输系统几乎无法
子技术在电力领域的应用呈现以下特点: 总体呈 破译等特点, 具有理论上无条件的安全性以及极
现研究范围广、 专业性强的特点, 其中量子密钥分 快的计算速度, 使其成为电力企业日常通信活动
发、 量子保密及量子传输协议等逐渐成为电力企 的重要技术支撑。
业通信网络的重要技术支撑, 可有效提升电力通 应用量子通信可整体提升电力系统的通信性
信网络的安全水平及传输效率, 申请专利和发表 能, 基于量子通信的电力系统业务领域如图4所示。
文献数量也最多; 电网故障诊断、 电气元件和材料 ( 1 ) 电力系统通信安全性得到有效提升。利
等电网传统领域以及储能、 风电等新兴领域成为 用量子交换网络的不可克隆和不可篡改性, 实现
量子技术在电力领域应用的第二梯队, 专利申请 通信信息的防窃听; 量子通信因具有理论上无条
数量处于增长阶段; 量子技术在新能源电池、 电网 件的安全性以及极快的计算速度, 未来将成为电
经济调度、 无功优化等领域的应用已逐渐出现专 力系统通信网络技术的制高点。
利申请, 并在未来一段时间内保持增长态势。 ( 2 ) 电力数据传输的可靠性得到大幅度提高。
通过对 3000 条相关专利的专利权人进行统 在电力系统架空线路和变电站等高电磁干扰环境
计得到, 量子技术在电力领域的研究态势, 可概括 下, 误码率会进一步增大, 通过开展量子纠错编码
为高校 - 企业 - 科研机构齐头并进, 见图 2 。 业务, 可有效降低电力数据高电磁干扰环境下传
( 1 ) 企业专利方面。我国量子保密通信领域 输的误码率。
产业化初具规模, 以南京如般量子技术有限公司 ( 3 ) 电网调度的实时性得到加强。利用量子
为首, 业务主要聚焦在量子通信技术、 商用量子密 密钥分发链路, 实现主、 备数据之间的合理分发与
码产品开发等; 国家电网公司作为电力领域龙头 交换, 完成数据的实时采集与更新。电力量子通
企业, 在电力量子领域拥有较大技术优势。 信组网技术应用如表 1 所示。
( 2 ) 高校专利方面。国内各大高校的专利数 ( 4 ) 电力通信网传输规模得到大幅度扩展。
量及价值已具备一定规模, 已形成与科技企业齐 根据服务对象的不同, 电力业务可分为电网生产
头并进的研究态势, 其中专业类高校更具优势。 业务和信息管理业务。为适应不同业务需求, 结
北京邮电大学利用通信专业优势排名中国各高校 合电力典型业务、 典型场景及多种通信方式, 电力
首位, 申请专利 61 项。 系统中可以开展量子通信组网。基于量子密钥分
( 3 ) 研究机构方面。我国专利申请排名前五 发开展通信业务, 有效保障了数据交互的安全性
的研究机构均为中科院及其下属各科研院所, 呈 和时效性, 同时可实现电力信息传输距离无限制
现出极强的集团军式工作特征, 具有较强的联合 以及通信用户数量无限制。
攻关能力, 这是国外各类研究机构所不具备的。 目前, 电力系统领域已经开展了多项基于量
子通信技术的工程业务。代表性工程案例包括:
2 量子技术在电力领域的应用前景
国网上海市电力公司开展了“ 三表集抄” 业务, 通
在电力领域应用各类量子技术, 可提升电力 过量子信息采集系统可以实现水、 电、 气数据的集
系统的安全性、 经济性、 稳定性, 具体应用场景如 中采集与上传以及业务系统通信的高等级保密,
图 3 所示。 同时可极大提高数据采集效率, 并节约大量人工
2.1 量子通信在电力系统中的应用 成本; 国网公司电力应急指挥中心开展了基于无
量子通信作为保障数据安全 传 输 的 新 型 技 线模式的量子密钥分发技术的“ 重大会议保电业
表 1 电力量子通信组网技术应用
典型业务 典型场景 解决方案 备注
调度自动 化、 源 网 荷 协 调 控 制、 具备光纤资源场景 光纤组网方案: 采用裸纤芯构建 高等级变 电 站 均 已 实 现 光 纤 全
电话电视会议、 银电专线业务 量子保密通信网络 覆盖
光 纤 + 无 线 组 网 方 案: 采 用
配电自动化、 用电信息采集( 负 不具备光纤资源场景 电力终端 通 信 接 入 网 主 要 采 用
荷控制)、 移动办公 / 巡检 Uke y 或 TF 卡 实 现 量 子 密 钥 无线方式
分发
