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能源互联网安全.pdf

发布时间：2022-06-06 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.12M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    第 3 卷 第 6 期 2015 年 6 月 Vol. 3 No. 6 Jun. 2015 DOI：10.14171/j.2095-5944.sg.2015.06.002 文章编号：2095-5944 (2015) 06-0473-13 中图分类号：TM 91 文献标志码：A 智 能 电 网 Smart Grid 能源互联网信息通信关键技术综述 王继业 1，郭经红 2，曹军威 3，高灵超 1，胡紫巍 2，周静 2，明阳阳 3，方正伟 1 (1. 国家电网信息通信部，北京市 西城区 100031；2. 国网智能电网研究院，北京市 昌平区 102209； 3. 清华大学 信息技术研究院，北京市 海淀区 100084) Review on Information and Communication Key Technologies of Energy Internet WANG Jiye1, GUO Jinghong2, CAO Junwei3, GAO Lingchao1, HU Ziwei2, ZHOU Jing2, MING Yangyang3, FANG Zhengwei1 (1. Information and Communication Department of State Grid, Xicheng District, Beijing 100031, China; 2. State Grid Smart Grid Research Institute, Changing District, Beijing 102209, China; 3. Research Institute of Information Technology, Tsinghua University, Haidian District, Beijing 100084, China) ABSTRACT: The large-scale exploitation and utilization of renewable energy will become a major global energy development trends. How to implement extensive interconnection of distributed renewable energy and how to increase energy efficiency and flexibility of the energy system are key problems. Energy internet based on the concept of the internet has become the main trend in this area. Energy internet will bring great changes to energy exploitation, allocation, consumption and all aspects of human life, and this series of changes bring a more comprehensive and stringent requirements to information and communication systems. The needs for energy internet and information and communication technologies are fully analyzed, and then the information and communication architecture for energy internet based on power electricity is presented. Against the background of the energy internet application, more than twenty key information and communication technologies from collecting and monitoring, processing, analysis decision, fundamental resource, security guarantee and support system are introduced. At last, prospect on hot spots and the development direction of energy internet is concluded. KEY WORDS: energy internet; renewable energy; information and communication technology; architecture. 摘要：可再生能源的大规模开发和利用将成为全球能源领域发展的主要趋势，同时也面临如何实现分布式可再生能源的广泛 互联、如何提升能源系统效率和灵活性等问题与需求，以互联网理念为基础的能源互联网成为行业主要发展方向。能源互联 网将给能源开发、配置、消费和生产生活各环节带来变革，这一系列变革对信息通信系统提出更加全面而严苛的需求。充分 分析能源互联网及其信息通信技术的需求，给出以电能为载体的能源互联网信息通信总体架构，并以能源互联网为应用背景， 介绍采集监控类、流程作业类、分析决策类、基础资源类、安全保障类和支撑体系类共 20 余项信息通信关键技术，最后对 能源互联网的热点应用及发展方向做出展望。 关键词：能源互联网；可再生能源；信息通信技术；架构 0 引言 随着互联网在全世界普及应用，人类的生产生 活在互联网技术驱动下不断发生改变。同时，互联 网正继续向各行各业渗透。基于此发展趋势，各国 基金项目：国家自然科学基金(61472200，61233016)；国家 973 基础研究计划(2013CB228206)；国家电网公司 2015 年科技项目“能源 互联网信息通信体系架构研究”。 National Natural Science Foundation of China (61472200, 61233016); The National Basic Research Program (973 Program) (2013CB228206); Science and Technology Foundation of the State Grid Corporation of China. 纷纷提出了自己的互联网驱动工业技术进步发展 策略。如美国的第三次工业革命和工业互联网，德 国的工业 4.0，中国的坚强智能电网、感知中国、“互 联网+”以及中国制造 2025 等。这些计划的重要特 征在于利用通信技术、互联网技术和物联网技术对 传统行业进行改造。 为应对石化能源消耗带来的环境等问题，世 界各国都部署开发利用可再生能源战略。可再生 能源具有分布广、可再生的特点，但也存在生产 间歇性、能源密度低的缺点。此外，现有全球能
    474 王继业等：能源互联网信息通信关键技术综述 Vol. 3 No. 6 源供给体系仍存在着互联程度不够、接入和使用 不灵活、开放性不够、用户参与性不高等问题， 在第三次工业革命的思潮下，能源互联网的概念 被提出并逐渐受到业界关注[1-4]。 对于能源互联网概念也存在着多种理解，为 了突出以电网为主要联网形式、以输送清洁能源 和全球互联泛在为特征，全球能源互联网的概念 也得到了迅速发展与广泛认可[1]。 1 能源互联网信息通信需求和特点 能源互联网借鉴了信息互联网的相关特征，但 同时也有所区别，双方在网络功能、结构、设备、 协议、服务、安全和服务对象等方面有所类似和不 同[5-9]。具体区别和关联见表 1。 维度 网络功能 表 1 信息互联网与能源互联网对比 Tab. 1 Comparison between information internet and energy internet 信息互联网 能源互联网 实现各类信息的通信、传输和交换共享的基础平台 实现人与人，人与机器之间的通信 广域网：信息互联网的广泛接入 采用信息物理融合技术，保证各类集中式能源、 分布式能源的按需通信、传输和交换共享的平台 实现人与物，物与物之间的通信 大区域输电网(特高压，超高压，高压) 网络结构 城域网：信息互联网在城市内的接入 局域网：包含个域网，实现区域性接入 OSI 协议。基于 TCP/IP 协议栈 信息接入、信息结算、信息消费 通过 www 进行内容查找；通过 SNS 进行社交活动； 通过 E-mail 交换信息 网络交换机：局域网内部数据交换 网络路由器：广域网数据交互 防火墙、入侵检测设备、隔离设备 信息提供者 信息消费者 网络协议 网络服务 网络设备 网络安全 服务对象 城市配电网(中压) 小区电网和微网(低压) 暂无 能源接入、能源结算、能源消费 通过用户标识、设备标识和 IP 地址进行查找； 通过信息手段进行沟通 能源交换机：微网、小区内部电力交换 能源路由器：不同微网小区间能量传输控制与交换 保护装置，继电保护和自动化设备 能量提供者 能量消费者 借鉴信息互联网的发展趋势，能源互联网将向 着扁平化、分散式域控制，以及以能量为中心的网 络等方向发展[10-15]。鉴于电力能源的清洁性、安全 性和传输效率优势，能源互联网将主要通过电力互 联网的形态体现[16]。 1.1 能源互联网信息通信技术需求 能源互联网对信息通信能力的需求可总结为 以下 5 个方面。 1）多样的信息采集能力和灵活的网络接入能 力。分布式能源以多种形式接入电网，需要适应不 同环境的信息采集方式和网络通信方式，灵活的网 络接入可以保障已有网络的稳定运行。从另一角度 看，多种网络接入方式可便于广大用户随时随地参 与到能源交易中。 2）高速可靠的网络传输能力和海量信息存储 能力。能源互联网的发展必然带来海量数据，而高 享和广域信息实时交互，海量信息存储能力可以保 障数据资源的全面和完整。 3）高效的数据处理能力和规范的业务处理能 力。能源互联网同样将面临数据洪流问题，高效的 数据处理能力可以实现数据有效筛选与管理，规范 的业务处理能力能够保障企业标准化高效运作，为 用户提供更优质的服务。 4）智能的数据分析和决策能力。能源互联网 主要目标是实现能源网络内部和之间的能源合理 配置，实现绿色高效，而智能分析与决策能力将是 实现这一目标的关键。 5）强大的网络和信息安全保障能力。能源安 全、电力交易等关系到国家稳定和广大用户的切身 利益，工控安全、网络安全和信息安全是能源互联 网建设必不可少的环节。 面向未来能源互联网的构建，须建设开放、泛 速可靠的网络传输能力可以实现局域内部信息共 在、智能、互动、可信的下一代电网信息通信基础
    第 3 卷 第 6 期 智 能 电 网 475 设施，实现信息通信从内部支撑电网业务为主，到 “对内支撑业务，对外服务大众”并重的转变。 1.2 能源互联网信息通信特点 信息通信技术已经成为现代工业信息化、智能 化发展的关键要素。基于能源互联网对信息通信技 术的上述需求，支撑能源互联网信息通信技术需具 备以下特点。 1）开放互联。传统的电网、天然气网等为代 表的能源网络基本处于自封闭状态，而能源互联网 则要实现开放性，需要可再生能源、储能以及用能 装置的“即插即用”，实现产能与用能实体的灵活 接入和实时平衡，完成区域到广域的能源互联，这 需要跨能源域、多种形式能源实体的互联协议的支 持。开放互联是能源互联网体系构建的基本特征， 为能源信息交互与精确控制提供前提条件。 2）对等分享。与传统电网自顶向下的树状结 构相比，能源互联网的形成是自下而上能源自治单 元之间的对等互联。在能源互联网架构体系中，所 有包括大规模发电厂、储能站、家庭用户在内的能 源实体都以对等的形式存在，任何能源连接在网络 中都是动态互为备用，对能源互联网的分布式形态 有很好的支撑，具有很强的灵活性，且可以保证冗 余和可靠性。此外，能源互联网借鉴互联网的信息 分享机制，实现不同子网、区域关键信息的共享， 从而支撑跨域能源调度与管理。 3）智能高效。与传统电网相比，能源互联网 的智能性突出体现在多种能源的协同传输与控制、 用户与能源基础设施平台的互动操作以及能源互 联网的智能化认知体系。而能源互联网的高效性则 体现在能源接入与能源网络架构的灵活高效设计、 能源储存转发和调度的高效响应机制、能源互联网 状态分析与决策的快速计算能力等方面。 2 能源互联网信息通信总体架构 以电网为基础的能源互联网是能源与信息深度 融合的复杂系统，未来电网在能源传输、能源接入 和控制、能源消费等领域将发生深刻的变革，而信 息通信技术(Information communication technology， ICT)则是这次变革中的催化剂和支撑器。 如图 1 所示，ICT 系统在能源互联网中的作用 类似于人体高度发达的智慧系统，自上而下分别是 决策分析层、流程作业层、采集控制层和公共基 础资源层，网络与信息安全技术是人体强大的免 疫系统。 图 1 能源互联网中的 ICT 系统 Fig. 1 ICT system of energy internet 最高层的“决策分析层”类似于人体的“大脑”， 通过接收来自电网全身各处传入的信息，采用大数 据、模式识别、人工智能等先进信息技术进行信息 加工、协调和处理，成为协调电网整体行动的决策 信号，或者存储在大脑内成为电网学习、记忆和“思 考”的神经基础；“采集监控层”类似于人体的“感 线的数字化采集，时刻感知智能电网各环节的各种 状态，实现各环节重要运行参数在线监测和控制， 同时在大脑(决策分析层)的控制下完成对外部的一 切反应；“流程作业层”类似于人体的“神经”系 统，将电网末梢(采集监控层)感知、收集的一切外 部信息在基本的作业和流程层面进行处理、加工和 觉”系统，通过对电网相关设备、线路状态进行在 反馈，实现对系统或设备的高效管理、控制，此外，
    476 王继业等：能源互联网信息通信关键技术综述 该层还将处理后的部分信息汇聚到神经中枢，起着 承上启下的作用；“公共基础资源层”类似于人体 强健的肌体，支撑上述各层功能的基本实现，包括 实现各类数据安全传输通信信息网络、各类数据存 储和处理的数据中心以及实现各类数据展现的企 业门户等，其中网架坚强、广泛覆盖的信息通信网 络是支撑未来电网信息可靠传输的基本要素。“网 络与信息安全层”类似于人体强大的免疫系统，是 电网的重要支撑系统，贯穿电网各个生产环节，通 过“攻(攻击)”、“防(防范)”、“测(检测)”、“控 (控制)”和“管(管理)”等措施，实现全方位的信息 通信安全保障。 上述 5 个层面的信息通信技术从平台集中、安 全实时、业务融合、决策智能 4 个方面推进对能源 互联网的支撑。一方面，通过打造一体化的信息通 信平台(信息通信网络、数据集成与共享平台、大数 Vol. 3 No. 6 据平台、云计算服务平台等)，实现发电、输电、变 电、配电、用电和电网调度 6 大环节信息的采集、 传输、存储、处理和展现，实现电力流与信息流的 深度融合；通过对 6 大环节的规划设计、建设、运 行、管理全链条的信息化支撑，实现电力流与业务 流的紧密协作、高效运转。另一方面，不断提升信 息通信全方位服务能力(终端接入能力、通信交换能 力、数据存储与处理能力、访问渠道等)，构建开放 互动、决策智能的电网业务应用系统，推进信息通 信对电网全业务应用的深度覆盖，实现信息流与业 务流的高度共享。通过充分发挥 ICT 的“智慧系统” 作用，使电网生产和经营业务的信息贯通 6 大环节 以及规划、设计、建设、运行等生产经营全过程， 实现电力流、业务流、信息流“三流合一”，形成 了信息与电网的信息物理融合系统，如图 2 所示。 能源互联网信息通信总目标是通过广泛应用 图 2 能源互联网中的“三流合一” Fig. 2 “Fusion of triple flows”in energy internet
    第 3 卷 第 6 期 智 能 电 网 477 云计算、大数据等最新信息技术，建设信息高度共 享、业务深度协同、用户灵活互动、覆盖面更广、 集成度更高、实用性更强、安全性更好的一体化信 息通信系统，构建“大平台、微应用、多场景”， 贯穿电网各环节，实现生产控制、经营管理、市场 服务 3 大领域的业务与信息化的融合，打造经营决 策智能分析、管理控制智能处理、业务操作智能作 业的 3 层智能决策，实现电力流、信息流、业务流 “三流合一”，全面支撑能源互联网发展。 围绕总体目标，本文提出的能源互联网信息通 信体系结构如图 3 所示，该技术架构总体上可以分 为四层两纵。四层分别是指采集监控层、基础资源 层、流程作业层和决策分析层，两纵分别是指安全 保障体系和支撑体系。 图 3 能源互联网信息通信体系结构 Fig. 3 Information-communication architecture of energy internet 3 能源互联网信息通信关键技术 结合图 3 中的能源互联网信息通信体系架构， 从采集监控类、流程作业类、分析决策类、基础资 源类、安全保障类、支撑体系类共 6 个方面介绍能 源互联网中的信息通信关键技术。 3.1 采集监控类 采集监控是能源互联网运行的基础，采集监控 结果的实时性、精确性和完整性决定了能源互联网 的整体性能。采集监控类包含标识、传感、集中、 现场控制等 4 类技术。 1）标识技术。 标 识 技 术 包 括 射 频 识 别 (radio frequency identification，RFID)、二维码、三维码、生物特征 识别(虹膜、指纹)等，其中 RFID 技术在电力系统 应用最为广泛。 利用 RFID 技术结合定位技术，可以实现智能 电 网 中 的 资 产 管 理 和 远 程 信 息 管 理 系 统 的 构 建[17-19]。同时，在电力线上实现 RFID 技术也有 研究[20]。 能源互联网中，人与设备或设备与设备之间的 通信必不可少，随着技术的发展，RFID 标识技术 将与传感等技术相融合，实现标识、传感、控制的 一体化，其感知距离和准确度也将大幅提高。 2）传感技术。 传感功能一般通过使用嵌入式传感器(或传感 器网络)，对电网内主要设备、线路和环境进行监测 或控制，采集设备的状态量、电气量或量测量。 用于电力的物联网传感器网络已经被广泛研 究，包括信息模型及其应用[21]，可以帮助数据包避 开拥塞区域的路由协议[22]，及其在网络的安全性问 题[23]。基于传感器网络，用于电网需求侧能量管理的 网页服务也被提出[24]，可以为智能家居节省能源。 传感是智能感知和智能量测的基础，在能源互
    478 王继业等：能源互联网信息通信关键技术综述 Vol. 3 No. 6 联网中将得到广泛应用。传感设备将向着网络通信 自组织化、高带宽利用率、受环境影响小、能源自 供给等方面发展。 3）信息集中技术。 为了合理利用网络频谱资源和时间资源，减少 传输开销，本地信息集中具有重要意义。 考虑集中器的影响，有研究者对电网的智能测 量基础设施的性能估计进行了仿真研究[25]，上传数 据在本地集中。基于 PMU 设备，可以通过优化相 位 集 中 器 安装 减 少 智 能电 网 广 域 监测 系 统 的 流 量[26]。另外，不同等级的数据集中对远程监控和控 制系统的性能也存在影响，如端到端通信时延[27]。 由于能源互联网所收集的数据量巨大，且存在 着噪声和丢失，因此数据集中将是一项很有价值的 工作。未来的数据集中将着重于提高本地信息处理 性能和效率、降噪、提取本质特性数据等方面。 4）现场控制技术。 利用电力网络通信，可以对相关设备进行自动 化现场控制，主要控制设备包括变送器、保护装置、 继电保护和自动化设备等。受控设备可以及时接收 网络故障定位结果，自动实现故障隔离，保护相关 设备。 智能功率管理系统可以实现对无人子站的完 全自动控制[28]。而且，智能系统控制与智能电网之 间存在相互促进作用[29]。文献[30]提出将扩展智能 量测基础设施用于分布式自动化的概念，并介绍了 标准化体系结构。 自动化现场控制在能源互联网中显得更加重 要，因其需要支持分布式能源的大规模接入和保证 网络运行的平稳性。现场控制系统将向着信息网络 全覆盖、完全自动化、通信低时延保证等方向发展。 3.2 流程作业类 为了支撑能源互联网业务流转、系统集成、数 据交换，需要研究能源互联网流程类技术。流程作 业主要包括企业流程管理、授权与身份认证、数据 交换、事务处理、企业资源计划、电力交易等技术。 1）企业流程管理(BPM/BPA)。 信息通信在 BPM/BPA 中应用主要是提供企业 流程管理平台、企业流程监控工具、流程辅助分析 支持能源互联网能源流、物流、资金流、信息流流 程闭环管理，研究相关流程管理、流程监控、流程 分析等工具，研究云计算、大数据、物联网、移动 信息化等技术应用和企业业务流程和管理的相互 作用。 2）授权与身份认证。 认证和授权决定了谁能够访问业务系统，能访 问 业 务 系 统中 的 何 种 资源 以 及 如 何访 问 这 些 资 源[33]。信息认证与授权是成熟的技术，典型的安全 认证包括：口令认证机制、数字证书认证机制、基 于生物特征的认证等。授权技术包括授权管理基础 设施和基于角色的访问控制等。 在能源互联网的环境下，可开展基于可信计算 的互联网交互终端可信认证模型研究，构建互联网 交互终端可信认证框架。同时，可以采用基于角色 的访问控制来实现对用户权限的管理，防止未经授 权的非法访问。实现统一认证、统一授权、统一目 录管理。 3）数据交换。 数据交换广泛应用在能源行业，主要功能包 括：即时数据交换、批量数据交换、数据库同步复 制、数据转换整合、规范化数据集成、监控管理 等[34-35]。 在能源互联网应用下需要研究广域、多源、大 数据量数据交换技术以及数据库复制技术。研究分 布式、集中式、跨域、级联相结合的数据交换技术， 满足新能源接入、电能替代、节能环保要求。针对 未来智能电网终端接入广泛互联、信息应用开放互 动、分析决策高度智能等变化，研究相关数据交换 技术。 3.3 分析决策类 随着电力信息系统的飞速发展和电力数据的 快速增长，为了支撑能源互联网及时可靠准确进行 分析决策，需要研究模式识别、数据挖掘、人工智 能、在线策略优化、智能化分析预测等方面的技术。 1）数据挖掘。 数据挖掘[36]是指从大量的数据中通过算法搜 索隐藏于其中信息的过程。电力行业信息化和工业 化融合发展促使电力数据迅速增长和不断融合，电 工具，以流程化的方式、以业务主线为线索对各个 相关业务应用进行横向、纵向集成，实现业务流程 闭环管理[31-32]。 面对能源互联网需求，需要研究流程工具如何 力大数据时代已经到来。在电网中迅速积累了大量 的电网运行数据，这就需要对大数据进行分析，通 过对电力大数据复杂关联特征分析需求，实现数据 价值的深度挖掘。
    第 3 卷 第 6 期 智 能 电 网 479 IEEE 802.15 协议的高能效通信方式将受到进一步 关注[41]。 目 前 ， 我 国 电 力 一 级 骨 干 网 已 经 全 面 支 持 IPv6 协议，取得了显著的下一代互联网科研与建 设成效[42]。寻求新型网络体系架构的基础理论研 究一直受到国内外相关机构的高度重视，美国的 GENI 计划[43]和欧盟的 FIRE 计划[44]就是典型代 表。能源互联网会带来海量的智能设备与物联网 终端，因此 IPv6 技术是能源互联网发展的必然选 择。与此同时，兼具智能、互动、灵活等特征的 智慧标识网络、信息中心网络(ICN)等突破创新型 架构研究也势在必行，以适应不断变化的能源互 联网业务需求。 软件定义架构 SDx 是一种从技术层面向应用 层面回归的体系架构。在国际上，南加州大学的 Goodney A. 提 出 了 基 于 SDN (software defined network)技术的相量测量方案[45]；Dorsch N.给出了 智能电网下 SDN 技术应用方案，并分析了技术优 势与面临的挑战[46]。如何实现能源互联网中不同设 备的统一管控，从更全的视角观察网络运行状况， 并作出及时的决策与指令下发，SDx 架构提供了有 效的解决思路。 2）计算资源。 流计算、内存计算、并行计算和以此为基础的 云计算平台将组成能源互联网的基础计算资源。 能源互联网的构建强调物理世界与信息世界 的融合。如何充分利用流计算实时处理大量流数 据，利用内存计算和并行计算提升数据处理效率， 将网络感知到的环境数据及时转变成有价值的信 息从而为生产生活创造更大收益，将成为能源互联 网企业占领信息制高点的关键。 云计算是一种提供可用的、便捷的、按需的网 络访问平台，形成可配置的计算资源共享池(资源包 括网络、服务器、存储、应用软件、服务)，这些资 源能够被快速提供，也可以称为云资源平台。 文献[47]探讨了云资源平台在电力系统应用的 可行性和必要性，针对仿真计算领域详细设计了仿 真云计算中心系统架构的几个层次；云计算资源管 理平台已经在电力系统灾备中心进行实际应用,解 决了灾备中心面临的问题，并使灾备业务由原来的 手工操作模式转变为具备 IT 支撑的流程化自动化 模式[48-49]。 大数据分析的核心是建立数据模型和实现数 据挖掘算法，通过对各种不同类型和频度的电力海 量数据挖掘处理，发现电力生产和企业经营管理中 存在的问题，以及未来趋势，从而更好指导能源互 联网的有序稳定运行。 2）人工智能。 应用于电力系统的人工智能技术被广泛地应 用于求解非线性问题，较之于传统方法有着不可替 代的优势。目前，国内外已开发了多种人工智能工 具，并开展了在电力系统中的应用和研究[37-38]。 能源互联网未来将能够具备自我学习、自我进 化的能力，智能的发电、用电、储电设备通过互联 网广泛地接入能源互联网平台，各类终端之间将具 备自我对话的能力，通过先进的算法和工具实现机 器智能学习功能，使能源终端和策略自动更新优 化，提高能源互联网的智能化水平。 3）智能化分析预测。 智能化分析预测技术在电力方向的应用与研 究主要集中在电力负荷主成分分析、确定影响电力 负荷的主要因素、负荷预测建模以及预测算法[39]。 无论能源互联网形态是微网还是广域网，灵活 的能源调度与自治管理都需要智能化的分析预测 技术作为支撑，这种分析可以分为短期、中期和长 期三阶段，同时可以充分考虑天气、人口分布、能 源形态与分布等诸多因素，从而为能源的生产、配 置与消费决策提供前期支撑。 3.4 基础资源类 作为支撑底层数据的可靠有效传输、各类业务 正常运行和智能决策的快速部署，基础资源类技术 是构建能源互联网至关重要的部分。基础资源主要 包括网络资源、计算资源、存储资源和数据资源 4 个方面。 1）网络资源。 为支撑能源互联网的建设，需要加强多项通信 网络技术的研究与应用，包括光纤、无线、可见光、 电力线载波和卫星等物理层通信技术，以及下一代 互联网、SDx (soft defined x)等网络技术。 现有远/短距、公/局域网无线通信技术在用电 信息采集、配用电自动化等方面已有较为广泛的应 用[40]。5G 技术将凭借其超高的频谱利用率，从无 线覆盖性能、传输时延、系统安全和用户体验多个 方面满足能源互联网不同应用需求，此外，基于
    480 王继业等：能源互联网信息通信关键技术综述 Vol. 3 No. 6 能源互联网需要建立能源生产与消费的云计 算资源平台，以供区域内和跨区所有相关资源的共 享。云平台不仅整合计算资源，还包括数据资源、 存储资源、软件资源等，将成为能源互联网的重 要基础设施。 3）数据资源。 能源互联网的数据资源主要包括数据库技术、 大数据平台、地理信息等。大数据平台技术关注传 统计算理论及技术在高性能要求和大数据环境下 的技术革新、应用迁移和效能提升。国外相关技术 与业务发展集中在数据存储、处理和分析核心领 域，已形成成熟开源或商业框架及产品，拥有较为 完善的生态圈，在智能电网配用电领域的分布式能 源接入、需求侧响应、实时电价管理等方面已有成 熟应用案例。国内相关技术研发以互联网企业为 主，也集中在数据存储处理分析等核心领域[50-52]。 能源互联网中信息伴随能源流动，形成广域分布的 全领域数据应用环境。面对海量数据层层汇集、高 速交换所带来的挑战，运用大数据技术可增强信息 跨域集成、数据多级计算以及智能化分析能力，满 足能源互联网多层次异构及协同数据处理和复杂 关联分析的需求。 4）存储资源。 能源互联网将实现分布式能源与大规模能源 的协调发展，而其信息存储也将呈现集中式与分布 式共存现象。 在电力大数据的平台构建和部署应用中，充分 考虑了分布式技术的作用。为了提供更高的存储效 率，文献[53]中给出了基于网络编码技术的分布式 存储系统；文献[54]给出分布式存储解决方案，以 减少 P2P 分布式系统的带宽和存储开销；文献[55] 给出了电力企业核心业务数据存储方案的典型分 析与设计。 分布式存储与集中式存储协调共存将为能源 互联网云计算和大数据平台的构建提供强大的基 础技术支撑，而网络编码和虚拟化技术与之结合将 是未来的技术发展方向。 3.5 安全保障类 为了保障监测控制、流程作业、分析决策和基 础资源的安全稳定运行，需要有信息通信安全的防 护保障。信息通信安全包括工控安全、信息安全和 通信安全共 3 大类。 1）工控系统安全。 电力系统作为典型的工控系统面临着大量的 终端和现场设备的脆弱性、通信网及规约上可能存 在漏洞、采用线路搭接等手段对传输的电力控制信 息进行窃听或篡改等安全威胁[56-57]。美国国家标准 技术研究院(NIST)已出台电力工控系统信息安全体 系架构的标准。 能源互联网环境下，将开展电网工控终端监测 数据采集、基于规约行为分析的工控终端典型攻击 检测与深度分析、现场作业安全审计与管控技术等 研究，形成自主安全产品和装置，实现对电网工控 通信协议及应用层威胁的深层次发掘与监测，提升 电力工控系统安全可控水平。 2）数据隐私保护。 随着电网的智能化，数据量逐渐增加，用户用 电等敏感信息也存在安全隐患，因此，能源互联网 中的隐私保护是一个非常重要的问题。 目前，国内外尚未有专门针对电力数据隐私保 护的相关研究。为了防范数据发布中的隐私泄漏问 题，研究者们在许多不同的应用领域提出了相应的 解决方案，例如，通过结合不同时间段发布的数据 集或链接已发布数据集和已有额外信息，但是大量 的可泄露情况仍然存在[58-59]。 下一步应开展能源互联网环境中的数据隐私 保护方案及保护算法模型研究，在不同的阶段采用 不同的方法对隐私进行保护，最终能达到这些数据 既可用又不泄露用户的隐私。隐私保护方案可以 从数据上传、用户查询、数据发布这 3 个方面来 考虑。 3）可信主动防护。 全球能源互联网的安全防护体系要做到消除 共享壁垒，支持开放互动。因此，应建立可信主动 防御体系。 可信技术的核心思想是在系统平台中引入一 个物理的或软件的安全模块，采用密码技术建立信 任根，然后建立一条由信任根、操作系统、应用程 序组成的信任链，信任链中的各实体通过完整性度 量机制一级认证一级，进而一级信任一级，然后把 信任机制从信任根扩展到整个终端平台，从而实现 整个系统安全的目标[60]。 全球能源互联网下应开展基于 TCM (trusted cryptography module)的互联网交互终端可信技术、
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