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能源互联网信息与通信理论探索与网络技术研究——以中国电科院国网能源互联网技术研究院王继业团队工作为例

能源互联网信息与通信理论探索与网络技术研究——以中国电科院国网能源互联网技术研究院王继业团队工作为例

随着全球能源转型的加速与“双碳”目标的深入推进,能源互联网作为融合先进能源技术、信息通信技术与智能控制技术的新型生态系统,已成为构建新型电力系统、实现能源清洁低碳安全高效利用的关键载体。在这一前沿领域中,中国电力科学研究院有限公司国网能源互联网技术研究院及其学术带头人王继业教授团队,在能源互联网信息与通信理论探索与网络技术研究方面,开展了系统性的创新工作,为我国能源互联网的规划、建设与运行提供了重要的理论支撑与技术引领。

一、 能源互联网信息与通信理论的核心内涵与挑战

能源互联网的核心在于实现能源流、信息流、价值流的深度融合与双向互动。其信息与通信理论体系,旨在构建一套能够支撑海量异构设备接入、多元数据高效流动、业务实时可靠协同、系统安全稳定运行的通信架构、协议标准与信息处理范式。与传统通信网络相比,能源互联网通信面临独特挑战:

  1. 业务场景极端异构:涵盖广域电网调度控制(毫秒级时延、超高可靠)、分布式电源即插即用、电动汽车智能充放电、用户侧需求响应等多种业务,对通信的实时性、可靠性、安全性、灵活性要求差异巨大。
  2. 网络环境复杂多样:涉及主干光纤网络、无线专网(如5G切片、LTE-G)、卫星通信、局域物联网等多种网络技术的融合组网。
  3. 信息物理深度耦合:通信系统的性能直接影响电力系统的物理安全,需建立信息物理系统(CPS)协同分析与安全防护理论。
  4. 数据价值深度挖掘:需要处理电网运行、设备状态、气象、用户行为等多源海量数据,支撑态势感知、故障预测、优化调度等智能应用。

二、 王继业团队的主要研究探索与方向

王继业团队围绕上述挑战,在理论与技术层面进行了多维度探索:

1. 信息体系架构与建模理论
团队致力于构建能源互联网的信息系统参考架构,明确“云-管-边-端”各层级的功能划分与协同机制。研究能源信息物理系统的统一建模方法,探索信息网络动态与电力网络动态的相互影响机理,为系统协同分析与优化控制奠定理论基础。

2. 融合通信网络技术
针对能源互联网“最后一公里”接入和灵活移动场景,重点研究5G、电力线载波通信(PLC)、新型无线专网等技术在电力业务中的适应性、可靠性与安全性。探索基于软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)技术的电力通信网资源灵活调度与智能管控方法,实现网络切片按需定制,满足不同等级业务的差异化服务质量(QoS)需求。

3. 协议与标准化研究
积极参与并推动能源互联网通信协议的国际与国家标准制定。研究适用于分布式能源监控、智能电表高级量测体系(AMI)、变电站自动化等的轻量级、高安全通信协议,促进设备互联互通与信息无缝交互。

4. 网络安全与隐私保护
能源互联网的开放性使其面临严峻的网络安全威胁。团队研究涵盖终端、网络、数据、应用的多层次纵深防御体系。探索基于区块链技术的分布式能源交易数据可信存证与隐私保护方案,以及针对虚假数据注入等攻击的检测与防御算法。

5. 智能信息处理与边缘计算
为降低云端负荷与通信带宽压力,提升实时响应能力,团队研究边缘智能技术在配电物联网、智能台区等场景的应用。通过在网络边缘部署计算节点,实现本地数据的快速过滤、聚合与初步分析,支撑分布式故障定位、电能质量监测等边缘侧智能应用。

三、 研究成果与未来展望

中国电科院国网能源互联网技术研究院及王继业团队的相关研究成果,已成功应用于国家电网公司多项示范工程和实际系统中,有效提升了电网的感知能力、互动水平与运行效率。例如,在基于5G的配电网差动保护、大规模分布式光伏集群调控、虚拟电厂通信组网等方面,其理论探索与技术方案提供了关键支撑。

能源互联网信息与通信理论的研究将向更纵深、更融合的方向发展:

  • 理论深化:进一步构建信息熵、能量流、价值流统一度量的理论框架,发展数字孪生驱动的信息物理系统全生命周期仿真与优化理论。
  • 技术融合:与人工智能、数字孪生、区块链、算力网络等前沿技术深度融合,催生自主进化、智能内生、可信协同的新型能源信息网络形态。
  • 生态构建:推动形成开放共享、安全可控的能源互联网信息通信技术标准体系与产业生态,支撑能源电力行业的数字化转型与高质量发展。

以王继业团队为代表的研究力量,在能源互联网信息与通信这一交叉学科领域的持续探索,不仅为我国新型电力系统建设提供了关键技术储备,也为全球能源互联网的发展贡献了中国智慧与中国方案。

更新时间:2026-01-13 20:01:05

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