2024新信息通信及网络安全在电力系统应用

新信息通信及网络安全

电力系统应用

01背景概述

目录k02发展现状

CONTENTS

k03战略需求

04发展趋势

目前，国内能源总需求持续增长的趋势明显，可再生能源消费比重逐渐提高1能源逐步电气化

的趋势逐渐明朗，电力需求和发电装机容量持续提高，能源互联网正在建设，人工智能、边缘计

算、物联网、区块链等现代技术将大量运用于电力系统各业务领域，进一步提高发、输、变、配、

用、调等环节的自动化与智能化，满足各类电网业务需求。

vw■■ew

.1

清洁能源发展提速；各类算法m二.人工智能、区块链

•A

!2030年一次能源中非化石能源占比要达到25%,非！--■、边金计算1一

1__化_石__能__源__发__电_量__占__比达到49%_,_________________1■、

电力需求继续增长i加心o加

［预计2025年，新能源发电装机将达1OC干瓦，占仝；星哂以膻

；国电源装机容员的33.3%;_____z

।能源电气化趋势明显：

［预计2025、2030年全社会用电量达9210.3万亿|网络传输□

1千万时,增速达24.3%、39.2%,

■■4^3

■■——L

Lni

能源互联网逐步建成；r101100)

|电网主网架紧密衔接，逐步形多能互补、跨季节互|感知识另!］10110

111110

।济、广域配餐的电力流格局

।।0

一.背景概述

信息通信技术已经在电网各个重要环节深度融合，构建了电网运行的〃神经系统〃。随着能源

结构转型，能源供需实时平衡矛盾进一步加剧。电网将进一步依托高效信息处理技术、先进通信传

输技术以及信息网络安全保障技术，逐渐转型为开放共享、弹性灵活的能源互联网。

智

能

用

赛

类

一.背景概述

能源互联网将传统的电力技术与现代化的信息与通信技术紧密结合，具有完备的信息系统架

构与基砧设施体系。能源互联网中设备组成复杂、终端设备众多.多网融合、架构开放、内外网

界限模糊等问题给能源互联网网络安全带来严峻挑战。保障网络安全是能源互联网建设过程中至

关重要的一环。

01背景概述

目录k02发展现状

CONTENTS

k03战略需求

04发展趋势

二、发展现状

信息技术

信息技术发展现状

目前，全球信息技术创新日益加快。以大数据、云计算、物联网、人工智能、区块链为代表的

新一代信息技术蓬勃发展。电力行业信息网络基础设施逐步夯实，信息化应用逐步覆盖各业务领域，

先进技术在多个环节初步应用：

＞基础设施转型升级速度加快：区块链、人工智能等前沿技术支撑基础设施转型升级速度逐步提速。

开展云平台、高效能数据中心、卫星通信网络、业务中台及数据中台等基础设施建设。

＞智能化与自动化结合愈加紧密：基于图像识别、语义识别等智能技术与传统自动化技术结合愈加

紧密。

＞窗沿套术弓I领与业务驱动并重：驾驭和运行电力生产的能力不断增强、业务管理水平得到提升、

智能控制和自动化技术全面应用、移动作业和远程运营获得了广泛应用。

＞基础学科建设亟待创新：诸如AI概念提取、全纠缠量子计算、超态非平凡算子构建、自主演进及

事件跨域弥散等支撑各类前沿技术实现自洽完备的理论基础仍亟需完善。

二、发展现状

通信技术

通信技术发展现状

随着通信技术由模拟通信向数字通信演进，光纤通信、互联网、无线通信及卫星通信飞速发

展，通信网络向大容量高带宽.广覆盖大连接•低时延高可靠、异构融合可定制的〃空天地海〃

协同一体化泛在通信网演进。

模拟通信数字通信光通信、互联网、无线通信空天地，协同泛在通信」

第T(1837~1900)>第二代(1900〜1960)第三代(I960~2000)第四代(2000~2012)第五代(2012~2020)

tttt

电报、无线电电子管奈奎半导体、激出SDH互联网2G3G物波分、卫星4G5DN、5G太朝兹、6G

电话斯特、集成电路光导ATM1G联OTN、通信NFV、卫星互

香农纤维网PTNMEC联网

第T弋(I960~2000)第二代(2000~2020)

t

载波微蹙SDHOTN秘IMS无线5G

通信通信公网专网

二、发展现状

通信技术一有线通信

实用化,、

SDH标准完善、DWDM、MSTP/ASON、；

.、产品出现,PDH仍为主？/、开始建设〃

90年代初19982002

容量增加/业务多样化

80年代19941999

高馄提出、PDH产品刑QSDH逐步成讣DWDM规模建、OTN/PTN/SPN^

光传输理论y规模使用y传输主力设备/受全光网试岁

一、一一「、一一,

PDH:准同步数字系列；SDH:同步数字系列；MSTP:多业务传输平台;

DWDM:密集型光波复用；ASON:自动交换光网络；OTN:光传送网；

PTN:分组传送网；SPN:切片分组网

二、发展现状

通信技术——移动通信

_________语音+短信+语音+短信+语音+短信+图片+视频

服务语苜诺音+短信

图片图片+视频+万物互连

GSMWCDMA5GNR

AMPS

1-4TDMACDMA2000LTEFDDPolar

技术TACSCDMATD-SCDMALTETDDLDPC

（模拟通信，（数字通信，（无线宽带，（移动互联网，（物联网，新型

FDMA)TDMA)CDMA)OFDMA)多址、MIMO）

二、发展现状

通信技术一5G

当前，全球5G产业正在迅猛发展中。中国5G用户已破亿，5G基站超过48万个。预计到

2030年5G将累计带动直接经济产出36.7万亿元，经济增加值14万亿元，运营商5G市场总规模累

计可达8万亿元。同时，我国也在加快芯片、操作系统等通信自主产业体系建设。

1st加大SG投入预计到2024年中国5G用户将突破10亿，

■■SpncBOLMobd♦自弁.wm未来中国将成为全球最大的5G市场.

to衣”地区冏康■■.

主秘工.■・言n内在5G幻冷is妁Qg5GT«皿56金豺

nilllll2720clm

IIIIIIII9.46亿格动用户337亿电值用户3.11亿联诲用户

・

MB**MMMMMH7.52亿4G用户2.8104G用户2.55亿4G用户

MSG

ftlt2O2O*qi.ERW会短40%«309万46・站159万4G疆站141万4Gx站

RMARPUItt了枳口”.3172.3HSG用a1“1万SG用户未公备5G用户

康学■搜N网SA个布蜜建,■■・法・SM9M

一期：52城市,5万M一用：共・共享8万站

•^DQ«lt210«5GSAUllllll*XM

•M*—■—i

做止日动,«SWSE食等厮5GWW.二期：31修归.28万M二■:共。25方M

5G旗舰产品已形成规模量产我国目主产业体系破除谢坚冰

■华为、三星、小米、OPPO、vivo等知名厂商相建发布量产5G手机。■核心芯片：国产基带芯片已推出华为巴龙5000和紫光展锐春藤510,

■截止2019年9月，我国共发布18款5G手机,出货量78.7万。华为麒麟9905G芯片是世界首款集成5G基带的商用SoC。

■预测2023年5G智能手机出货量将占智能手机出货量的50%以上.其■操作系统：华为鸿荥操作系统适配手机.电视、智能；气车等，可能

中中国将占据5G智能手机出货总量的34%,北美19%,亚太其他地区借助5G打破安卓和iOS长期垄断局面。

占17%.■躺：柔宇科技、京东方、国产OLED屏幕从质量到产能大幅提升。

二、发展现状

网络安全技术

网络安全技术发展现状

国内外网络安全发展总体由静态的被动防御技术向主动的安全防护技术转变。

国内外网络安全发展总体由静态的被动防御技术（如：防火墙技术、入侵检测技术、防病毒技术等）向主动的安全防护技术（如：安全免疫

技术、内生安全）转变。我国网络安全的发展目前落后于国外先进水平，《网络强国战略实施纲要》明确指出：加强技术沐系架构创新，促进安

全技术研发由外挂式向内生性转变。

可信计算内生安全技术融合

；当前，新技术与彳专统行业的融合发；

；2013年，提出网络空间拟态防御'

'展出现新业态形成经济新动能，可

2000年，开始研究可信计算技术。।技术，网络内生安全技术研究开始।；

|起步。I信技术、智能化技术、物联网技术I

I__________*__________I|等受到关注。J

1983年200。年2011年2013年2020年

二、发展现状

网络安全技术

电力网络安全技术发展现状

我国电力网络安全的发展经历了无体系化防护、边界隔离被动防护、由被动防护向主动防御

转变三个阶段。进入能源互联网建设新时期，为适应新时期的网络安全形势，需要结合态势感

知、动态防御、可信计算等一系列国际先进防御技术攻关，保障电力物联网的安全。

2000年2002年2010年2020年

'----------------->\___________,___________11________________________1

.......无伊叁倒毋?.........1…林建障町期...1

....一界1罩颇蛾....由被动防护向主动防御转变

!”002年,国家经贸委30号令，要""；

电网安全无体系化防护手段，主要已求建立以边界防护为主的安全防护।；安全技术从被动的安全防御向主动；；々Tie：,；f念二普;

停留在物理安全及重要环节保密通11体系；I1的安全防护转变,已逐步了实现自11黑j氏鳖雪鬻护器1

信的规定，开始出现单机版计算机；；29班去电售盒需令屋磐工；；主可控、可信免疫、安全监控、态；；装了荤警」二?禁L譬1

防病用软伟11纵向认证”为原则的电力二次系统;;势感知等。;;防御技术攻关；

!।边界安全纵深防护体系。!!!!

II11111

01背景概述

目录k02发展现状

CONTENTS

L03战略需求

04发展趋势

三、战略需求

信息技术

信息技术战略需求

信息技术行业的战略需求体现在边缘计算的重要性稳步提升、企业对于弹性数字化的需求逐渐加

强、产品与服务的智能化比例逐步提高三大趋势。对电力行业而言，能源互联网建设对电力信息提出

了新的战略需求，并集中体现在两部分：

＞前沿科研成果与电力业务的结合：基于人工智能、区块策、5G通信等既有成果，结合能源互联网

建设实际需求将加速落地，可进一步提升能源互联网的技术先进程度、提高相关产业国际竞争

力、构建产学研良性循环体系；

＞学科融合发展：以能源互联网为代表的新发展趋势意味着电力信息领域不同学科间的交互及融合逐

步增强，通信、仿真、安全、云平台、高效能数据中心、分析评估等多学科必将通过进一步协同融

合对能源互联网的构建提供更强有力的支撑。

-3叶为9；T.L4亚加-4/**■尸+

—~鹏士0叩*+次多竺*/-/"如■”：-

巾；||口询问-再竭充再的.一如WJI-

t⑼""六-闺警.

畔H+]"+囱+＞3）|+$%-W：冏岑叫-

»-S媪工4（必卬;-»»；»»,-

速（41HMi1；-43配）+八035；-

三、战略需求

通信技术

通信技术战略需求

能源互联网的业务变革，要求大幅提升信息通信对电网业务的支撑能力，需要高速、实时.

可靠实现全面感知和全程在线，对信息通信的容量及其泛在性.开放性、互动性、智能性、可信

性提出了新需求。

----------------------------------------------------------------------------------

能源开发方式变革

高速需要推进大容量、长s巨离骨干传输网建设;

可再生和分布式需要不断优化传输时延及可靠性指I示。

能源大规模接入

需加强网络开放、泛在，对网络基础设施进行提升；

能源配置方式变革需推进IP数据网和双向对等的接入网建设；

大范围优化配置和统筹完善动态集中的云计算基础设施；

开放

平衡建设开放的社会公共服务和增值服务平台。

应用

能源消费方式变革

需建设支持多种互动业务的各类应用系统；

供应商与消费者双重身互动

建设支持开放式能源交易的电子商务平台

份、能源交易

需建设具备高度智能数据处理能力的大数据平台

智能

生产生活方式改变平台

需建设新一代安全防护体系，全面保障各类移

可信动和互动业务开展

安全

三、战略需求

网络安全技术

电力系统网络安全技术战略需求

电网作为国家基础设施，成为国家级敌对势力网络攻击重要龙象和网络战争的首要攻击目标，未来的网络攻

击特征呈集团化、自动化、组合型。障着能源互联网的发展，未来电网面临网络边界外延，数据融合共享等问题

,加之量子计算等新技术对隔离网络持久性造成威胁，以防为主、"封闭隔离”的传统电网防沪体系已不能满足

未来电网安全的需求。通过"分级分域、可信接入、智能感知、动态防护"策略，力求打破封闭隔离的被动式安

全防御体系，向动态的、智能的主动式安全防御体系转变，研究动态防御、态势感知、可信计算等技术和抗量子

技术，提升安全防护水平。

01背景概述

目录k02发展现状

CONTENTS

k03战略需求

04发展趋势

四、发展趋势

信息技术

信息技术发展趋势

未来，全球信息技术创新速度不断加快、专业程度不断提高、融合边界不断扩展，以区块链、

数字挛生、脑机接口、量子计算为代表的下一代信息技术不断获得新的突破，并因此推动社会生

产力的进一步提高：

＞人与计算机的边界逐渐模糊：通过脑机接口实现神经功能补足、记忆能力增强、人机混合计算、

疑难脑病治疗等突破。

＞跨域演化预测的数字李生技术逐渐形成：各子系统的自主演化机制、扰动的跨域传播机制、跨

域推理预测算法等将支撑数字李生实现对现实世界的高效推演能力。

＞量子计算与传统计算并存：量子计算机可实现传统计算机不可企及的大规模并行计算能力。同

时，量子计算机与传统计算机之间可通过N-P问题互未售技术，最大程度提高扩展人类的计算

边界。

四、发展趋势

信息技术

量子计算

量子计算是基于量子力学、材料学、计算机科学等基础研究的交叉学科。

＞在量子计算机硬件方面，我国已设计并实现了50bit位基于局部纠缠的光量子计算机原型，西方国家已设计并实现

了lOObit位以上基于局部纠缠的量子计算机。

＞在量子算法方面，部分量子算法已较为成熟，如可应用于非结构化数据库的量子Grover搜索算法，速度远超传统

计算机的量子傅里叶变换算法、量子相位估计算法，模拟物理系统演化的薛定谓模拟算法、Fermi算法、Bose算

法，求解大数质因子的Shor算法，量子纠错Kraus算法、Plauli算子群及相应的CSS纠错码技术,Knill量子容错算

法、Solovay-Kitaev算法，基于BB84方案和E91方案的量子加密技术，基于量子退火算法、量子遗传算法的新一

代人工智能算法等。

＞目前，量子计算的难点在于作为量子并行计算的基础，Deutsh-Jozsa算法混淆了作用于纯量子态的数学算子与作

用于超态的数学算子，而学术界至今还无法构造具体可作用于超态的非平凡算子，因此实际上目前的量子计算机无

法实现真正的大规模并行计算，但相信随着相应数学理论的及时跟进，解决相关数学算子的构建问题应为不久。

四、发展趋势

信息技术

人工智能

开展人工智能技术在能源互联网领域的技术研究与应用，突破多人机知识构建与推理、人工智能可解释性机制、虚

实互动的混合智能在线趋优等人机双向增强的混合智能基础理论与关键技术，实现复杂问题的计算处理、系统的赋智

赋能。

知识协同机器智能深度学习

博弈对抗

基于非完

全信息的

决策技术

四、发展趋势

信息技术

平台技术

开展大数据、云计算、物联管理平台等信息支撑平台关键技术研究，提升资源共享利用能力、云边协同能力、数据

融通能力和数据价值挖掘能力，支撑全业务链条协同贯通，为打造数字生态价值体系奠定基础。

设备管理

连接管理

出人

边依钺联代理存僵系统

大数据平台云平台物联管理平台

四、发展趋势

信息技术

目前，能源互联网及企业数字化需求对数据中心的战略

需求可分为两部分：

＞硬件：加快业界先进UPS电池技术、智能母线技

术、直流配电技术、高效能液冷技术在电力行业内

的应用；

＞软件：主要从动态能耗管理、动态调度、一体化管

控能力三个角度提出了新的战略需求：

•数据中心（站）动态能耗管理技术：通过能耗预

测、计算调度等实现数据中心（站）的动态能耗

管理;

•数箱百心（站）计算任务调度平台：数据中心

（站）内、及跨数据中心（站）的计算任务调度

•数据中心（站）一体化智能管理技术：对跨地域

数据中心的一体化综合感知、管理和评估等。

四、发展趋势

通信技术

AI：人工智能CPS：但总物埋系统VR：虚版现实

AR：曙强现实ML：机88学习XR：扩籁现实

四、发展趋势

通信技术

1、5G/6G技术趋势展望及各国研发进展

5G已列为国家〃新基建〃重点部署的七大领域之一，国家陆续出台了加快5G发展重大政策,

公司召开〃新基建〃领导小组会议时明确强调要加强5G技术应用研究，积极推进5G示范应用。

＞加快5G标准研究、技术试验、推进5G规模组网建设及应用示范工程,确保启动5G商用。

＞提升"5G+工业物联网"网络关键技术能力。

，推动5G网络、工业互联网等加快发展。

＞加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度

j加快5G网络建设进度、支持加大基站站址资源。

四、发展趋势

通信技术

1、5G/6G技术趋势展望及各国研发进展

中国、美国、欧盟、日本和韩国等国家的一些研究机构已经陆续启动6G技术概念设计工作，

目前主流研究方向包括信息理论突破、全新概念网络架构、太赫兹通信技术、先进信号传输与处理

技术、先进智能的信息技术、空天地海一体化通信技术等。

更强性能开源开放

峰率100Gbit/s~1Tbit/s;实现去中心化和扁平化，网络设备和

6G将在5G基础上进一步

空口时延低至0.1ms;终端产品将实现平台化、软件化、IP

化、开源化，构建更加开放、公平竞扩展和深化物联网应用的

连接数密度支持1000万/km2;

争的产业生态环境。范围和领域，提供超强能

定位精度将达到厘米量级.

6G网络力，实现全空间覆盖，并

更广覆盖关键特征更加绿色与人工智能、大数据等技

卫星与地面通信系统深度融合超密集组网，需要有效隔氐成本术相结合，服务于智能化

和能耗，大幅提升网络能效，实

实现空、天、地、海全空间覆盖;的社会与生活，实现“万

现可持续发展.

物智联”.

・更加智能

与人工智能、大数据相结合，满足用户

精细化、个性化的服务需求.

四、发展趋势

通信技术

1、5G/6G技术趋势展望及各国研发进展

下一步5G聚焦广覆盖大连接、太赫兹通信、超大规模天线、新型调制编码及新型双工技术等多种

技术，完整打造5G三大类典型场景。

未来6G以"数字李生、智慧泛在"为愿景，深度融合通信、信息、大数据、AI及控制技术，呈现

出极强的跨学科、跨领域特征。将构建以Sub6G、毫米波、太赫兹、可见光等全频谱的深度融合通信

网，网络支持灵活重构，具备感知•通信■计算一体化协同能力，打造天基空基地基一体化的三维立体、

全面覆盖的融合通信网。

四、发展趋势

通信技术

2、卫星互联网技术趋势展望及研发进展

卫星互联网是指以卫星为接入手段的互联网宽带服务模式，属于新基建中的信息基础设施。未来

主要应用中低轨卫星星座组网技术、低成本天基节点布设技术及高速数据传输技术向支持空天地海互

联互通、万物态势感知与决策等特点的卫星互联网演进发展，主要包括数据采集分析及可视化处理、

设备接入与管理、安全能力、云规则引擎服务、边缘计算、通信传输六大功能。

卫星互联网基本架构SpaceX开展的Starlink卫星互联网项目示意图

四、发展趋势

网络安全技术

■过多"的.不♦变化的由4价卬・■“射0!«・*增30收2•的改由代

网络安全技术发展趋势也工可置.Utt3)*.BtllQiPWlOa-JmiBJS.R

、一投京--------mioicwwiiiMin禁行代印*队长.MTnrwHn期令雷

随着新技术,如5G、新基建、量awnMurn虹&

子计算等的发展，电网物理形态发生

改变，现有的〃封闭隔离〃的网络安

全防御体系难以应对复杂未知的网络

环境，亟需研究自主可控的网络安全

技术，发展动态防御、态势感知、可

信计算和后量子密码等技术，形成多

层次全方位的网络安全保障体系

一口N膜金M・.■于9.■于・《3于3标方修的依学何■上.■孑-Qlfl”于*«■去再

・5G技术在安全方面取•针对新基建的攻击将•量子计算将有可能使

得进步，但在云化、从数字空间延伸到物计算机的计算能力大

«■­?«»

虚拟化、开放化、开理空间大侬族的计算机.202或Cocglefi65»Jn«ry»：ft**<6onw公中H入了“于R1MI

红1后■孑在在*wMope

源化以及大连授方面但仍然存在很多障用.

,徒便良王・，iej■子虚ZHaPRcc侵MPWKHSM■。中

存在新挑战应即

«1侦研欢次椎出的筮■于VPN

Op«cQuan52IOQ5l，TE■孑■冬与TIS博台.用打空了后■孑

51op«>ssya玄理.

四、发展趋势