量子科技中心_量科网

虚拟电厂（VPP）正成为未来电网的基石技术，通过聚合分布式光伏、风电、储能及柔性负荷参与市场交易并实现实时平衡。当运行调控进入分钟级乃至秒级响应阶段，通信安全从合规要求升级为运行约束：延迟、可靠性与保密性共同决定调度、保护和结算信号能否准时送达。传统公钥基础设施（PKI）与密钥轮换机制难以应对跨域高频通信需求，且面临长期量子威胁。量子密钥分发（QKD）虽能提供信息论级密钥新鲜度，但其密钥生成量稀缺且随机，常与突发性VPP通信流量不匹配。本文提出一种密钥感知的优先级配额框架，将量子密钥视为一级调度资源。该设计融合四大要素：（1）基于预测的长期配额与短期令牌机制；（2）密钥感知的赤字轮询仲裁算法；（3）可抢占式应急密钥储备；（4）通过加密模式切换与非关键流量降采样实现的优雅降级。通过漂移加罚函数分析，研究团队在供需平均平衡条件下证明了系统强稳定性，量化了积压尾延迟的边界，提供可解释的运行保障。基于IEEE 33节点与123节点VPP系统构建可复现测试平台，采用行业标准消息分类与生存周期（TTL），评估了正常、降级与中断三种运行状态。相较于先进先出（FIFO）、固定优先级及静态配额基线方案，该方案能持续降低关键消息的尾延迟与被动超时率，提升每比特密钥利用率，并在密钥短缺与状态切换时增强电力跟踪可靠性。