中國儲能網(wǎng)訊：《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》明確指出，要推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、第五代移動通信（5G）等新興技術與綠色低碳產業(yè)深度融合，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，提高電網(wǎng)對高比例可再生能源的消納和調控能力。南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院成立兩年多來，投身數(shù)字電網(wǎng)研發(fā)建設一線，助力電力行業(yè)數(shù)字化轉型。在數(shù)字電網(wǎng)“電力+算力”雙動力的支撐下，截至2020年底，南方電網(wǎng)5省（區(qū)）非化石能源裝機和電量占比分別達56%和53%，居世界前列，風電、光伏發(fā)電利用率均達99.7%，區(qū)域能源結構轉型成效顯著。
隨著“云大物移智鏈”等新技術深度融入數(shù)字電網(wǎng)建設，新型電力系統(tǒng)面對的信息安全挑戰(zhàn)將更加嚴峻，尤其是智能輸配電設備舉目可見，廠站網(wǎng)信息數(shù)據(jù)高度互聯(lián)，黑客攻擊不僅是“電腦黑屏”“賬號被盜”，或許一臺不起眼的智能電表就可以引發(fā)城市停電。因此，在電力系統(tǒng)數(shù)字化轉型的背景下，加快構筑新型電力系統(tǒng)安全防線，對保障國家能源安全具有重要意義。
新能源占比高——
工控設備日益龐大復雜
新型電力系統(tǒng)最重要的屬性是以風電、光伏等為代表的新能源占比高。有別于傳統(tǒng)電力行業(yè)以火電、水電為主且電力生產穩(wěn)定的特征，新能源發(fā)電設施高度依賴風力、太陽光等自然氣候條件，具有很強的波動性。為確保電網(wǎng)運行頻率與電壓穩(wěn)定，減少無功損耗，新能源場站普遍部署了氣象采集設備，用于預測功率。同時，為監(jiān)控電網(wǎng)運行情況，提高調度效率，保障電網(wǎng)安全運行，發(fā)電廠、輸配電站等設施安裝了大量用于采集運行環(huán)境、硬件狀態(tài)等情況的工控設備。
隨著風電、光伏等新能源投產，以及家庭光伏、小風電、儲能設施等組成的“虛擬電廠”加入電網(wǎng)，電力系統(tǒng)的工控設備呈現(xiàn)設備型號多樣化、空間分布分散化、通信組網(wǎng)復雜化的特征。面對日益龐大且復雜的工控設備部署需求，防范核心裝備非國產化帶來的供應鏈風險、公共場所設備面臨的近物理攻擊風險和不同設備及通信協(xié)議間的兼容穩(wěn)定性風險等問題尤為突出。
近年來，隨著我國科研力量高強度持續(xù)性投入，電力系統(tǒng)核心裝備非國產化問題得到極大緩解。從國產化DCS（分散控制系統(tǒng)）到國產化智能控制分散系統(tǒng)，再到全自研電力工業(yè)控制的“大腦”主控芯片“伏羲”，數(shù)字電網(wǎng)中的“外來血液”越來越少，自主可控程度越來越高。同時，在近物理攻擊防范方面，多項基于可信計算技術、智能安防技術等新領域的科研項目正在開展并逐步落地，有些已取得一定成效。此外，隨著電力行業(yè)全技術鏈路國產化鋪開，標準統(tǒng)一化問題也將得到改善。
數(shù)字電網(wǎng)支撐——
數(shù)據(jù)安全問題日益嚴峻
新型電力系統(tǒng)運行離不開海量的數(shù)據(jù)交互及各類型數(shù)字化平臺的支撐，因此數(shù)字電網(wǎng)將是承載新型電力系統(tǒng)的最佳形態(tài)。數(shù)字電網(wǎng)從能源生產到消費的全過程中將采集海量的能源運行數(shù)據(jù)和用電行為數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析處理實時調控電力系統(tǒng)，保障電力系統(tǒng)安全可靠、高效節(jié)能。與此同時，數(shù)據(jù)采集、分析、傳輸與展示將面臨嚴峻的安全問題。
其中，在數(shù)據(jù)采集端，為滿足發(fā)電側、輸配電側及用電側多樣化的數(shù)據(jù)采集需求，需在互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)部署多套基于多種平臺的采集系統(tǒng)，這擴大了受攻擊面；在數(shù)據(jù)展示端和數(shù)據(jù)處理上下游，特權用戶和供應商有意或無意造成的數(shù)據(jù)泄露難以防范；在存儲端，今年以來，新型勒索病毒攻勢迅猛，全球多家大型企業(yè)數(shù)據(jù)遭竊取和破壞，嚴重影響企業(yè)生產運行；在運算端，部分前沿研究揭示，惡意構造的污染數(shù)據(jù)將對大數(shù)據(jù)運算結果產生嚴重干擾，且由于電力生產和調度對穩(wěn)定性的要求高，一旦惡意污染數(shù)據(jù)進入數(shù)字電網(wǎng)環(huán)境，將對電網(wǎng)設施造成嚴重破壞。
實際上，這些數(shù)據(jù)安全痛點、難點是數(shù)字化程度高的大型企業(yè)都會面臨的問題。因此，數(shù)字電網(wǎng)建設可以向其他行業(yè)“取經“，并根據(jù)電力行業(yè)的網(wǎng)絡架構特性進行適應性改造。同時，通過吸收大型企業(yè)先進的網(wǎng)絡安全防護經驗，改進電網(wǎng)內部網(wǎng)絡安全架構，構建縱深防御體系，防止新型勒索病毒等惡意攻擊入侵；研究新一代數(shù)據(jù)水印技術，使數(shù)據(jù)全程可追溯；引入同態(tài)加密、聯(lián)邦學習等新技術，打造數(shù)據(jù)處理安全體系。
高度智能化——
“5G+智能電網(wǎng)”安全研究任重道遠
依托數(shù)字電網(wǎng)中廣泛分布的數(shù)據(jù)采集和處理節(jié)點提供的海量數(shù)據(jù)和運算能力，新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)高度的智能化特性，因此，利用新一代數(shù)字化技術打造覆蓋電網(wǎng)全過程、生產全環(huán)節(jié)的數(shù)字孿生電網(wǎng)，不僅可以實現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)的賦能升級，還能實現(xiàn)能源配置全景看、全息判、全程控。如通過全面映射物理世界的數(shù)字孿生電網(wǎng)，調度值守、巡檢作業(yè)等環(huán)節(jié)將實現(xiàn)智能化、無人化。
架起數(shù)字孿生電網(wǎng)與物理電網(wǎng)間橋梁的是低延時、高帶寬的5G通信技術。與4G、光纖等技術相比，5G的端到端毫秒級時延和高可靠性將保障電力調度指令傳輸更加靈敏，從而實現(xiàn)調度的遠程值守。同時，5G的高帶寬可以支撐機器人和無人機野外作業(yè)，提高作業(yè)效率和安全性。然而，作為一項移動通信技術，5G同樣面臨通信干擾、基站偽造等風險，且由于5G生態(tài)下的海量數(shù)據(jù)接入、本身自帶的網(wǎng)絡切片等技術特征，使得通信網(wǎng)絡面臨僵尸網(wǎng)絡DDOS攻擊、切片隔離突破等風險。尤為重要的是，作為一項新興技術，目前5G處于商用初期，安全研究也處于起步階段。因此，在“5G+智能電網(wǎng)”建設過程中，安全人員還有很多工作要做。
技術升級換代——
政策、復合型人才、安全研究不可或缺
目前在數(shù)字電網(wǎng)建設中，電力行業(yè)仍保持“信息安全防線不失守”的狀態(tài)，但面對技術的升級換代，信息安全從業(yè)者需在以下方面繼續(xù)努力：
緊跟國內外政策前沿。今年我國出臺了《數(shù)據(jù)安全法》《關鍵信息基礎設施安全保護條例》《個人信息保護法》等法律法規(guī)，美國、日本、歐盟等國家和地區(qū)也通過總統(tǒng)令、政府法案等方式對數(shù)據(jù)安全、供應鏈安全、云安全、基礎設施安全等新興領域安全作出部署，體現(xiàn)了對網(wǎng)絡安全的重視程度。
積極培養(yǎng)復合型人才。在數(shù)字電網(wǎng)網(wǎng)絡安全建設中，需破解“安全專家不懂業(yè)務、業(yè)務專家不懂安全”的難題，這需要高校、研究所、企業(yè)等共同為人才培養(yǎng)提供專業(yè)知識學習、科研指導、技術實踐渠道，讓人才充分發(fā)揮價值。
提高對“云大物移智鏈”新技術的安全研究。數(shù)字電網(wǎng)分布式、智能化特性離不開“云大物移智鏈”等新技術的融入，應加大對數(shù)字化新技術安全研究的投入，有利于構建智能堅強的數(shù)字電網(wǎng)，打造可靠的安全防線。
（作者系南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司平臺安全分公司總經理）
