信息安全技术-智能电网

主讲：温蜜Email：[e-mail]智能电网及其信息安全方案Page3目录一、智能电网是什么？二、智能电网与低碳经济三、智能电网的功效四、智能电网的特征五、智能电网的核心是信息技术六、智能电表及其接入方式七、智能电网的信息安全八、智能电网信息安全解决方案Page4一、智能电网是什么？情景一：“手机收到电力公司的提醒，23点至第二日凌晨7点，由风力发电供电，每度电价下调50%”。于是通过网络调整家中洗衣机、电动车充电的智能插座使用风力电。情景二：“家里的屋顶上安装了太阳能电池，满足了全家的用电需要。白天家里用电少的时候，多余的电可以卖给国家，每月不但不需要缴电费，而且还可以赚钱。”Page5一、智能电网是什么？情景三：“我的电动汽车配备有智能电表和通讯功能，可以与电网协调连接，随时实现最优化的充电模式。当汽车暂停使用时，我还可以把车载电池中的电能返销给智能电网系统。”……以上的情景现在听起来好像不可思议，但是当“智能电网”建成后，家家户户都安装了智能电表，甚至在汽车、家电上也会安装。上面描述的情景将成为现实。Page6一、智能电网是什么？智能电网被称为“电网2.0”。主要利用能够进行双向通讯的智能电表，即时掌握各家各户电力消费数据信息，并据此制定阶梯电价。用户可根据不同时间段电价的浮动情况，随时控制家电设备智能用电，节省用电成本。用户甚至可以自己生产电力(太阳能等)，通过网络返销给电力供应商。Page7一、智能电网是什么？电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。Page8一、智能电网是什么？2008年,美国科罗拉多州的波尔得市已经成为全美第一个智能电网城市，每户家庭都安装了智能电表，人们可以很直观地了解当时的电价，从而把如洗衣服、烫衣服等较费电的事情安排在电价低的时间段。下图分别是该市冬夏两季电价变动图。Page9一、智能电网是什么？在中国，上海已率先实施分时电价，价格按照6时至22时每千瓦时0.61元，22时至次日6时每千瓦时0.30元计算。采用分时电价后，受益最大者当属晚间经常使用空调、电热水器的居民。经计算，分时计价后的电费比单一电价每天可省电费14.21%。右图是一个智能电网系统给出的某家庭用电量实时分布图。研究数据表明，如果用户了解家庭用电信息，那么他们每月的电费一般可节省5%到15%。NeighborAreaNetwork(NAN)HomeAreaNetwork(HAN)PowerGenerationPowerTransmissionGridPowerDistributionGridPowerConsumptionSmartMeterSubstationSubstationCustomerMicrogrid(a)电力系统层(b)信息系统层WirelessBackhaulBaseStationControlCenterWiredBackhaulNetworkWideAreaNetwork(WAN)SmartMeterDataAggregationPoint(DAP)ElectricVehicleSolarEnegyWindEnegyNon-renewableEnegyConcentratorSmartHomeDevice电力流信息流Page11目录一、智能电网是什么？二、智能电网与低碳经济三、智能电网的功效四、智能电网的特征五、智能电网的核心是信息技术六、智能电表及其接入方式七、智能电网的信息安全八、智能电网信息安全解决方案Page12二、智能电网：低碳经济的支柱产业！智能电网被公认为是未来电网发展的最佳方法，智能电网在欧美国家已经逐步上升到国家战略层面。美国政府把发展智能电网作为国家能源和经济政策的重要组成部分。2009年2月奥巴马签署的《美国复苏和重新投资法》中有45亿美元专门用于扶持智能电网的发展，预计十年内总计将投入1500亿美元。这一计划将为美国创造新的经济增长以及就业机会。奥巴马说：“现在是建设绿色能源高速公路的时代”。Page13二、智能电网：低碳经济的支柱产业！在2009年哥本哈根国际气候大会上，中国宣布到2020年单位GDP能耗下降40％至45％，新能源在一次能源的比例将达到15％。对一个发展中国家而言，任务相当艰巨。因此，能打通新能源发展瓶颈的智能电网将成为重点发展方向。一位业内人士说：“中国政府高层在推动智能电网发展上是下了很大决心的，实际进度也是很快的，在理论上也完全不落后美国。”Page14二、智能电网：低碳经济的支柱产业！2009年5月21日，国家电网公司首次公布中国版智能电网计划。名为“坚强智能电网”。Page15二、智能电网：低碳经济的支柱产业！坚强智能电网：以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，建设坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。Page16二、智能电网：低碳经济的支柱产业！国家电网公司公布数据显示，在发展规划的三个阶段中总投资预计超过4万亿第一阶段(2009年-2010年)预计投资5500亿元；第二阶段(2011年-2015年)预计投资2万亿元；第三阶段(2016年-2020年)预计投资1.7万亿元。Page17二、智能电网：低碳经济的支柱产业！智能电网的投资构成上，配网自动化和用户侧系统将占40%，智能变电站占20%、智能调度占15%、柔性输电系统（含清洁能源接入侧设备）占10%，其他投资占15%。以此数据粗略推算，电网建造过程中，智能化方面的投资将达每年660亿元-680亿元，以2020年建成统一的“坚强智能电网”的规划时限为基准，智能化方面的投资最少将达7260亿元。智能电网是未来中国电网新的投资方向，将成为新能源、新技术、新材料的综合应用平台，拉动相关产业需求。Page18二、智能电网：低碳经济的支柱产业！正像美国前副总统戈尔所说，“就像互联网的推出引发了强大的信息经济问世一样，电力网络或智能电网的开发将促使动态、全新、可再生能源经济的诞生。”建造智能电网将为消费者提供更好的减少能源消耗的路径；将为整个社会节约成本、降低温室气体排放，促进绿色经济占统治地位。Page19二、智能电网：低碳经济的支柱产业！智能电网和清洁能源可能成为第四次工业革命的开始，是低碳经济的支柱产业。Page20目录一、智能电网是什么？二、智能电网与低碳经济三、智能电网的功效四、智能电网的特征五、智能电网的核心是信息技术六、智能电表及其接入方式七、智能电网的信息安全八、智能电网信息安全解决方案Page21三、智能电网的功效智能电网的功效有以下五个方面：1.智能电网能够实现双向互动的智能传输数据，实行动态的浮动电价制度；2.智能电网可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合，能够在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口，从而达到对整个电力系统运行的优化管理；Page22三、智能电网的功效3.智能电网能够将新型可替代能源接入电网，比如太阳能、风能、地热能等，实现分布式能源管理；4.智能电网可以提高供电效率，减少能量损耗，改善供电质量，满足电网商业化运转需要；5.智能电表可以作为互联网路由器，推动电力部门以其终端用户为基础，进行通信、宽带业务或传播电视信号。Page23三、智能电网的功效美国西北太平洋国家实验室对家庭利用智能电网技术监控和调整家中能耗的情况进行了调查。结果表明，家庭用户每年的电费平均降低了10%。智能电网每年能够将公用电网高峰负载降低15%，这相当于超过100千兆瓦时的电量。而为了获取这些电量，在美国未来20年内就需要建设100座、各为2000兆瓦装机容量的大型燃煤发电厂。此举将节省新电厂和电网投资达2000亿美元，相当于减少了3000万路面行驶车辆。Page24目录一、智能电网是什么？二、智能电网与低碳经济三、智能电网的功效四、智能电网的特征五、智能电网的核心是信息技术六、智能电表及其接入方式七、智能电网的信息安全八、智能电网信息安全解决方案Page25四、智能电网的特征智能电网的本质就是能源替代和兼容利用，建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，容许各种不同发电形式的接入。以信息化、数字化、自动化、互动化为特征。Page26四、智能电网的特征智能电网具有8个特征：1.智能电网是自愈电网。从本质上讲，自愈就是智能电网的“免疫系统”。自愈电网进行连续不断的在线自我评估，以预测电网可能出现的问题，发现已经存在的或正在发展的问题，并立即采取措施加以控制或纠正。确保电网的可靠性、安全性、电能质量和效率。Page27四、智能电网的特征智能电网具有8个特征：2.智能电网激励和包括用户。从智能电网的角度来看，用户的需求完全是另一种可管理的资源，它将有助于平衡供求关系，确保系统的可靠性；从用户的角度来看，电力消费是一种经济的选择，通过参与电网的运行和管理，修正其使用和购买电力的方式，从而获得实实在在的好处。Page28四、智能电网的特征智能电网具有8个特征：3.智能电网将抵御攻击。智能电网的安全策略将包含威慑、预防、检测、反应。无论是应对自然灾害、外力破坏还是敌对攻击，智能电网将展示被攻击后快速恢复的能力，以尽量减少和减轻对社会经济发展的影响。Page29四、智能电网的特征智能电网具有8个特征：4.智能电网提供满足21世纪用户需求的电能质量。智能电网支持电能分级，电能质量的分级可以从“标准”到“优质”，取决于消费者的需求。它将在一个合理的价格水平上平衡负载的敏感度与供电的电能质量，满足用户对不同电能质量水平的需求。Page30四、智能电网的特征智能电网具有8个特征：5.智能电网将减轻来自输配电系统中的电能质量事件。通过先进的控制方法监测电网的基本元件，从而快速诊断并准确地提出解决任何电能质量事件的方案。智能电网的设计还要考虑减少由于闪电、开关涌流、线路故障和谐波源引起的电能质量的扰动，采取技术和管理手段，使电网免受由于用户的电子负载所造成的电能质量的影响。Page31四、智能电网的特征智能电网具有8个特征：6.智能电网将容许各种不同类型发电和储能系统的接入。智能电网将安全、无缝地容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统，类似于“即插即用”。各种不同容量的发电和储能在所有的电压等级上都可以互联，如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动力汽车和燃料电池等。分布式电源的接入可以减少对外来能源的依赖，提高抗风险能力。Page32四、智能电网的特征智能电网具有8个特征：7.智能电网将使电力市场蓬勃发展。在智能电网中，先进的设备和广泛的通信系统在每个时间段内支持市场的运作，并为市场参与者提供了充分的数据。用户通过实时报价来感受到价格的增长从而将降低电力需求，推动成本更低的解决方案出台，并促进新技术的开发。Page33四、智能电网的特征智能电网具有8个特征：8.智能电网优化其资产应用，使运行更加高效。智能电网通过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测，以获取设备的运行状态，在最恰当的时间给出需要维修设备的信号，实现设备的状态检修，使设备运行在最佳状态。最佳的容量、最佳的状态和最佳的运行将大大降低电网运行的费用，电网建设投资将得到更为有效的管理。Page34目录一、智能电网是什么？二、智能电网与低碳经济三、智能电网的功效四、智能电网的特征五、智能电网的核心是信息技术六、智能电表及其接入方式七、智能电网的信息安全八、智能电网信息安全解决方案Page35五、智能电网的核心是信息技术电网由于增加了“智能”二字而进一步加深了与电子信息产业的联系，它将给信息产业带来新的发展契机。智能电网核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化。智能电网解决方案主要