國網公司寇偉董事長在2019年工作報告中提出:一方面持之以恒地建設運營好堅強的智能電網(SG);另一方面,實現萬物互聯的泛在的電力物聯網(IOTE)。
一、電力轉型對能源安全與環境至關重要。
二、電力系統是能源鏈的核心環節,長期來依靠了其上下游支撐而保持平穩運行。
三、電力系統是能源鏈的核心環節,但并非其全部。
四、在大規模的清潔替代及電能替代下,智能電網必須融入智慧能源。
在市場環境下,不能忽視參與者的知情權及參與權。
然而,社會大數據的信息源往往輕易受Cyber攻擊,故不能直接進入SG的內網。
電力(能源)系統不可回避的技術責任與社會責任。
緩沖網貫通了堅強的智能電網與開放的互聯網。
緩沖網利用Internet與SG對響應速度要求上的差別,付出額外的時滯來換取信息安全防御的可行性。
1、CPS in Things of Energy通過與Internet的接口,間接地獲得了高開放性。
――loTE采集信息源達不到要求的廠站外部物體及非授權人員的數據;
――在非授權數據的風險在接口中得到控制后才接入loTE,其代價是響應的時滯。
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2、SG通過與CPS in Things of Energy的接口,間接地與社會交互
――進一步的信息安全措施使進入SG的數據達到內網的信息安全標準;
――其代價是時間響應的進一步時滯。
3、兩個接口及其之間的信息緩沖區(即IoTE)成為信息安全的樞紐。
――以響應的時滯來換取信息安全,其時滯小于CISSE可承擔的值可以采用更多,更強大,但也更耗時的信息安全措施;
――通過工業專用網采集的人員及物體的信息,比Internet的可信度高,可考慮直接接入信息緩沖區。
4、IoTE中的邊緣分析環節的作用
――只需要向SG傳遞知識提取后的少量信息,縮短了響應時滯;
――減小SG的信息處理量;
――提高信息可靠性。
五、能源轉型需要極為可靠又充分開放的CPSSE的支撐,封閉的SG與欠安全的Internet均無法獨自滿足要求。
六、智能電網的本身就是CPS,只是不能直接開放。
兩網間的信息交流:
兩網各自的任務必須科學劃分。
1、IoTE獲取的數據來自Internet上的社會終端(經過安全接口),不能完全保證信息安全的工業終瑞,以及智能電網發布的數據等。
2、 loTE的任務有:對Internct上傳數據的信息安全處理,及處理與社會相關的綜合能源服務,例如業擴接入、清潔能源替代、電能替代、電動汽車和岸電、裝表接電、遠程檢查、計量管理、負控采集,配電搶修、95598服務、節能減排、需求響應、反竊電等邊緣計算等,將有助SG的綜合性信息經過安全接口上傳給內網。
3、SG獲取的數據來自:廠站內的授權終端(經過內網),經過安全接口與IoTE交互
4、SG原有任務及其擴展,與IoTE的任務互補,沒有重疊。
5、智能電網與電力物聯網深度融合后的應用。
七、能源(電力)領域中的信息物理社會系統。
SE及IoTE都可納入信息物理系統(CPS)的理念。
――通過信息采集-知識提取-決策支持環節, 強調信息與物理系統的深度融合;
――智能電網(SG)或智慧能源(SE)是能源領域中的CPS, 即CPS in Energy;
――電力物聯網(IoTE)是物/物,人/物,人/人交互的CPS,即CPS in Social Things of Energy;
――需要明確兩網的分工,并構建統領兩者的技術框架,以利于其協同發展。
從正在研究的部分案例看兩網的融合:
八、恢復控制過程中要與大量社會人員與物體交互。
?采集廣義環境中可能受到代碼污染的數據;
?對黑啟動及救災能力的實時掌提與調度;
?恢復控制方案的沙盤推演;
?應急處置的突發性、復雜多變、緊迫性、弱經濟性;
――不完備信息的應對;
――對工程搶修資源;(人力、物力、備品備件)的實時優化調度;
――對教災人員本身安全的監控;
――應急通信組網。
?不確定性帶來的各種風險;
?與SG多道防線自適應決策的協調;
?分布自治特性和集中協調的交互。
九、必須在對象、信息及時間等多維度上拓展。
?從物理系統拓展到社會系統;
?從專用網拓展到互聯網、物聯網、社交網絡;
?從忽視博棄行為的影響拓展到計入博弈行為;
?從文本數據拓展到各種非文本數據;
?從因果數據拓展到統計數據;
?從時間斷面數據拓展到時間序列數據。
十、結論
?能源研究的發展趨勢
――將智能電網的研究融入到對綜合能源的研究;
――建立CPSS in Energy(能源的信息-物理-社會系統)的研究框架。
?能源轉型強調服務,必須要與大量的社會人員及物體交互;
――充分的開放性,意味著面對大量不安全信息,不能直接進入SG;
――對未經授權終端發出的大量數據,必須在緩沖區中清洗;
――數據驅動、模型驅動、行為驅動的融合。
?SG是可靠的CPS,但封閉;IoTE是開放的CPSS,但易受攻擊;
?SG融合IoTE成為既可靠又開放的SPSSE
――SG處理安全的數據終端;IoTE處理安全性不夠的數據終端;
――兩者有明確的區分。
?大數據思維是各種數據共享,并從中提取知識的方法論。
――統計分析、行為分新與模型分析需要深度融合;
――研究型式的融合應該是數據融合理念的合理延伸。