抗量子安全在新型电力系统中的应用思考

李昕洪; 盆海波; 易杰宁; 孙炜; 赵英杰

doi:10.7500/AEPS20250722010

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抗量子安全在新型电力系统中的应用思考

综述·观点 | 更新时间：2026-11-03

- 抗量子安全在新型电力系统中的应用思考
- Thoughts on Application of Post-quantum Security in New Power System
- 电力系统自动化 2026年50卷页码：1-13
- 作者机构：
  
  1.天津大学电气自动化与信息工程学院，天津市 300072
  2.中国电力科学研究院有限公司，北京市 100192
- 作者简介：
  
  李昕洪(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力网络安全。E-mail：lixinhongwd@163.com
  盆海波(1989—)，男，副教授，主要研究方向：电力系统安全稳定运行。E-mail：penhaibo@tju.edu.cn
  易杰宁(2000—)，男，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：配电网安全。E-mail：374763534@qq.com
- 基金信息：
  
  智能电网国家科技重大专项（2030）资助项目(2024ZD0800800);北京市自然科学基金资助项目(L251088)
- DOI：10.7500/AEPS20250722010
  中图分类号：
- 收稿：2025-07-22，
  
  修回：2026-03-31，
  
  网络首发：2026-08-18，
  
  纸质出版：2026-12-10
- 稿件说明：
移动端阅览
李昕洪,盆海波,易杰宁等.抗量子安全在新型电力系统中的应用思考[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250722010.

LI Xinhong,PEN Haibo,YI Jiening,et al.Thoughts on Application of Post-quantum Security in New Power System[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250722010.
李昕洪,盆海波,易杰宁等.抗量子安全在新型电力系统中的应用思考[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250722010. DOI：

LI Xinhong,PEN Haibo,YI Jiening,et al.Thoughts on Application of Post-quantum Security in New Power System[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250722010. DOI：

摘要

随着量子计算技术的迅猛发展，传统密码系统安全性正面临前所未有的严峻挑战。量子计算的强大算力使得基于大数分解和离散对数难题的传统公钥密码算法可能被Shor算法快速破解。同时，量子计算也会显著降低对称密码算法的安全性。电力系统作为国家能源供给基础设置，在后量子时代面临急迫的量子计算威胁。文中首先系统梳理了主流的抗量子密码技术，包括基于格的密码学、基于哈希的签名算法、多变量公钥密码学和基于编码的密码学等，并对其实用性进行了分析。其次，从身份认证、数据防篡改、数据传输加密、数据管理等方面分析了电力系统中的密码应用现状。然后，针对电力系统特征，对后量子时代其面临的特有量子计算威胁进行分析。最后，讨论了电力系统实施抗量子算法面临的挑战，如算法性能开销、密钥长度增加、现有设备升级改造以及标准规范建设等问题，并提出了相应的解决方案，展望了未来发展趋势。研究表明，提前布局抗量子密码技术是保障未来电力系统信息安全的紧迫任务，须在技术、成本和标准等方面进行综合考虑和规划。

Abstract

With the rapid development of quantum computing technology

the security of traditional cryptosystems is facing unprecedented severe challenges. The powerful computing capability of quantum computers enables Shor's algorithm to rapidly break traditional public key cryptography algorithms based on the integer factorization and discrete logarithm problems. Meanwhile

quantum computing can also significantly weaken the security of symmetric cryptographic algorithms. As the national infrastructure for energy supply

power systems are confronted with urgent threats from quantum computing in the post-quantum era. This paper first systematically reviews mainstream post-quantum cryptography technologies

including lattice-based cryptography

Hash-based signature algorithms

multivariate public key cryptography

and code-based cryptography

and analyzes their practicality. Second

the current application status of cryptography in power systems is analyzed from the perspectives of identity authentication

data anti-tampering

encrypted data transmission

and data management. Third

the unique quantum computing threats to power systems in the post-quantum era are analyzed according to the characteristics of power systems. Finally

the challenges of deploying post-quantum algorithms in power systems are discussed

such as algorithm performance overhead

increased key size

upgrade and retrofitting of existing equipment

and the development of standards and specifications. Corresponding countermeasures are put forward

and future development trends are prospected. The study shows that the early deployment of post-quantum cryptography is an urgent task to guarantee the cybersecurity of future power systems

which requires comprehensive consideration and planning in terms of technology

cost

standards and other aspects.

关键词

Keywords

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