美国DOE资助电网的安全性和弹性增强研发项目

作者: 2017-11-08 15:41 来源:
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912日,美国DOE宣布向其下辖的国家实验室资助5000万美元用于支持早期的研究以及开发新一代电力工具和技术(包括可再生能源发电、物联网等)[1],旨在发展多元化发电资源、改善老化的电力基础设施,提高包括电网基础设施的安全性和灵活性,以建立一个更富灵活性、更安全、更可持续及可靠的电力系统,以应对恶劣天气和网络威胁等各种挑战,满足美国21世纪及未来的电力需求。本次资助项目主要关注两大主题,包括电网配电系统和电网网络安全。

1、电网配电系统

DOE将通过电网现代化国家实验室联盟(GMLC)及其合作伙伴的协作解决高比例可再生能源的并网问题,开发先进控制系统、新型电网拓扑结构以及新兴分布式电网技术,以推进美国电网的现代化,增强电网的弹性。电网配电系统项目涵盖7大技术主题,详细内容见表1

1  电网配电系统项目具体研究内容

2、电网网络安全

通过研发创新的、可扩展和具有成本效益的网络安全解决方案来提高美国电网、石油和天然气基础设施的可靠性和弹性。电网网络安全项目涵盖20个技术主题,具体研究内容见表2

2 电网网络安全项目具体研究内容

主题

研究内容

资助金额/万美元

电网恢复能力和智能电网平台

整合最先进的人工智能和机器学习技术来开发电网预测系统和分布式资源,提高对潜在危险事故的预测能力,提高电网弹性

600

使用自动化网络分析、控制和储能技术以改进阿拉斯加配电系统

充分利用微网、储能技术和新兴电力技术,改善配电网络适应恶劣天气、网络威胁的能力

620

增强分布式资源和微网弹性

通过使用OpenFMB来灵活地操作传统电网、分布式发电和微电网,从而加速部署弹性安全的配电系统

600

将响应式住宅负载集成到分配管理系统中

研究和验证开源的家庭能源管理系统(HEMS),以支持弹性分配使用案例和端到端互操作性,帮助公共事业和合作伙伴为电网服务提供住宅负载

600

CleanStart-DERMS

通过集成应用强大的控制、通信和分析层以及协调的层次解决方案来验证和演示分布式资源驱动的缓解、黑启动和恢复策略;增加可用性和冗余性,并且使用实时的控制工具来改善客户的重新连接时间

600

富有弹性的配电系统

增强分布式能源并网逆变器的孤岛运行能力以维持负载电压稳定和抗扰特性

150

实验室的估值分析团队

使用合适的度量标准对整个GMI组合进行评估分析,提高效率和一致性;使用交叉方法提供一个一致的框架和方法来指导每个项目的收益/成本分析、影响分析(例如对区域的潜在收益);促进信息共享,以便在各受众群体的实地验证项目中统一应用指标

150

(吴勘郭楷模)



[1]Energy Department Invests Up to $50 Million to Improve the Resilience and Security of the Nation’s Critical Energy Infrastructure. https://www.energy.gov/articles/energy-department-invests-50-million-improve-resilience-and-security-nation-s-critical

主题

研究内容

抗网络威胁的现代化电网配电系统

为下一代配电系统开发一种具有抗网络攻击能力的架构,通过分布式能源和微网提高可靠性

固件指标翻译

开发一种技术来翻译威胁指标,可以更有效地用于OT运营网络,以帮助确保能源领域设备所使用的嵌入式系统的固件

电网组件的自适应控制

使配电网络能适应针对DER、电压调节和保护系统的自适应控制算法;分析新的攻击场景,开发相关的防御策略

高渗透DER网络互连分析

开发一种可以评估网络风险的工具,并设计补救策略,以应对网络攻击

GPS干扰检测

开发一种技术,快速检测相量测量单元PMU使用的精确同步时间信号的干扰,实现对电网运营的广泛区域态势感知

安全的SCADA协议描述和标准化

通过开发工业密钥基础设施IKI,简化加密密钥交换的过程来帮助保护能源基础设施信息,从而促进21世纪的安全SCADA协议

能源领域量子密钥分配受信任的节点中继和网络

研究和设计原型量子安全通信QSC运营网络,包括可信赖的继电器来扩展距离和降低成本,用于关键的能源基础设施

用于管理操作技术OT网络上的命令和控制消息的分布式加密模块化安全设备

开发一种低成本的分布式加密技术,以帮助保护能源基础设施信息,尤其是用于指挥和控制DER的操作网络

暗网

定义一个独立于公共互联网的安全能源传输控制系统网络的需求,并使用暗光纤

利用量子物理学为能源领域提供通信

降低成本,增加距离,使量子密钥分配系统能够实时检测网络控制系统的敌对入侵

可信赖的能源交付系统

在不需要将设备脱机的情况下,提供一个工具来验证在能源交付系统设备中使用的固件完整性

缓解恶意软件操作

与能源部门合作伙伴合作,降低能源交付系统和组件的网络风险

无钥匙基础设施安全解决方案

开发电网边缘分布式能源资源的区块链网络安全技术,例如预计将创造新市场的可转换能源交易

缓解能源输送系统设备外露风险

开发一个供能源资产所有者/运营商使用的工具,以识别其无意中暴露于公共互联网并减轻相关风险的能源输送系统设备

安全的自动扫描解决方案

开发扫描方法、模型和架构,将广泛部署在IT空间中的网络漏洞扫描器转换为可用于关键能源基础设施的运营技术(OT)网络的扫描器

软件定义的能源交付系统网络

开发一套全面的蓝图和安全的参考体系结构,以简化部署软件定义的网络SDN技术过程,从而更好地保护整个能源领域的运营网络

普遍的公用电力事业数据交换

开发一种安全灵活的数据交换方法,用于控制中心之间的通信,包括控制中心通信协议ICCP数据交换

漏洞和风险识别工具开发

在供应商和能源交付基础设施组件和系统的终端用户之间建立伙伴关系,以减少网络风险

工业控制系统安全应用

通过动态迁移、更新和重构技术来增强工业电网控制系统在电网网络事故中的弹性和可用性

高存活性工业控制系统

开发一种可以主动探测到电力系统设备有害操作的技术,例如,检查接收到的命令是否支持电网稳定并合理响应

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