【观点】由乌克兰停电事件看信息能源系统综合安全评估-第3页-北极星输配电网

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“破绽”即薄弱环节。电力系统在运行过程中需要在线进行静态或暂态安全评估,其目标就是让运行人员了解电力系统运行的薄弱环节。而随着信息环节与能量系统的日益融合,整个信息能源系统的薄弱环节可能不再局限于物理系统内部,信息环节或将成为新的阿喀琉斯之踵。这种薄弱环节可能成为“点穴式”恶意攻击的理想标靶,也可能由于某种无意错误诱发意外风险。尤其是在闭环决策与控制日益增加的情境下,信息故障将变得更为普遍而多样化,极可能进一步殃及能量系统。因此,通过信息-能量耦合建模、分析与安全评估,定位整个信息能源系统的薄弱环节,将是一个全新的研究课题。

4对中国的启示

此次乌克兰大停电事故告诉大家,即使物理电网状态正常,信息系统的失效也同样可对系统造成严重的影响。换言之,物理电网的安全评估结果并不等价于全系统的安全,信息系统评估应当成为电力系统评估体系的重要组成部分。

信息网络的数据交互途径、接入点数量、传输内容与网络参与者等多个因素都将影响网络的信息安全。在国外,尤其是欧美发达国家,随着电力服务的细化与电力市场的普及,电力系统运行对信息与通信有着更高的需求。现有研究及报告显示,欧美国家的电力信息系统,可依托于专用有线信息网络(如主网的EMS服务),公共信息网络Internet(如市场报价、需求侧响应、分布式能源、电动汽车优化充电服务),甚至无线网络(如电厂及小规模电网的能量管理服务)实现,且参与者可获得的网络资源更多,信息权限更大,更容易接入并影响信息系统乃至整个电力系统的运行。这为恶意攻击者提供了方便之门。

现阶段中国的电网调度运行主要基于较为封闭的调度数据专网,而且实现了严格的网络分区、物理隔离等安全技术,这在很大程度上提高了中国电力系统应对网络攻击的能力。但仍必须看到,随着国内电力系统的保护、控制水平的不断提高,对信息网络可靠性的依赖也日益增加,即使没有恶意攻击,信息环节失效也可能诱发电网运行风险,这在一些电网公司已经出现了类似的案例。因此着手从信息-能量耦合的视角,开展信息环节对能量系统安全性的定量评估是保证中国复杂电力系统可靠运行的当务之急。

而随着能源互联网等概念的兴起及电力市场改革的不断推进,未来海量终端用户可能通过无线通信、互联网等方式与能源系统产生信息互动,在这一未来愿景下,已经不再是简单的信息流调控能量流,而是信息流与能量流实现真正的融合,变成信息能源系统中密不可分、环环相套的组成部分。因此,考虑信息能量相互作用机理的信息能源系统综合安全评估将具有重要的现实意义,尽快开展相关研究已不是未雨绸缪,而是迫在眉睫。

作者及团队介绍

郭庆来,博士,清华大学副教授,博导,优秀青年科学基金获得者。IEEESeniorMember,主要从事电网能量管理技术、电压稳定与电压控制、信息物理系统(CPS)、电动汽车等领域的研究。

辛蜀骏,清华大学在读博士生,美国阿贡国家实验室访问学者。主要研究方向:电力系统信息-物理耦合分析与故障评估,电动汽车优化充电。

王剑辉,博士,美国阿贡国家实验室研究员,IEEETransactionsonSmartGrid杂志主编,主要从事智能电网、微电网、电力信息安全、可再生能源、电力市场等领域的研究。

孙宏斌,博士,清华大学教授,长江学者特聘教授,杰出青年基金获得者,国家级教学名师,IETFellow。主要从事智能电网能量管理、自动电压控制、电力系统信息论等领域的研究。

清华大学电机系智能电网能量管理团队由张伯明教授、孙宏斌教授、吴文传教授、郭庆来副教授组成,目前拥有教授3人、副教授1人、博士后4人、研究生20余人。主要从事电力系统能量管理技术、无功电压控制、新能源并网和综合能源系统等领域的研究工作。曾获国家级科技奖励2次,入选中国高等学校十大科技进步奖1次。近5年团队发表或录用SCI论文40余篇,其中近30篇发表在IEEETransactions等高水平期刊。研发的能量管理系统软件、自动电压控制软件等在国内二十余个网省应用,并推广到PJM等海外电网。

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