面向虚拟电力站的量子密钥分布认证聚合与结算
系统与控制
2025-10-20 v1 系统与控制
摘要
分布式能源资源(DER)和需求侧灵活性的不断普及使虚拟电力站(VPP)成为现代电网运营的核心。然而，其覆盖投标、调度、计量、结算与归档的端到端业务链条构成一个紧密耦合的网络-物理-经济系统，其中安全且及时的数据通信至关重要。在日益复杂的网络攻击与极端气象冲击共同作用下，传统密码学提供的长期保护有限。量子密钥分发(QKD)凭借信息论保障，被视为保障关键基础设施的金标准。然而，受限于密钥生成速率、路由容量和系统开销，密钥分配成为迫切挑战：稀缺的量子密钥必须在异构进程之间调度，以最小化剩余风险同时满足延迟保证。在本文中，我们引入一种面向VPP的量子认证聚合与结算框架。首先构建系统威胁模型，将QKD密钥生成与路由与业务层安全策略、认证强度、刷新频率和延迟约束相关联。基于此，构建面向经济风险、服务水平违约及密钥预算可行性的风险最小化问题，揭示边际安全价值与影子价格之间的阈值关系。案例研究表明，所提方法显著降低剩余风险和SLA违约，提升密钥效率与鲁棒性，并与理论阴影价格机制相吻合。
引用
@article{arxiv.2510.15239,
title = {Quantum-Key-Distribution Authenticated Aggregation and Settlement for Virtual Power Plants},
author = {Ziqing Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.15239},
year = {2025}
}