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面向智慧电网的隐私保护数据共享与电力市场交易优化

摘要

随着能源互联网和智能电网的快速发展，电力系统正经历着前所未有的数字化转

型。海量的用电数据、设备状态数据和市场交易数据为电网优化运行和电力市场高效交

易提供了重要支撑，同时也带来了严峻的隐私保护挑战。本报告系统研究了面向智慧

电网的隐私保护数据共享与电力市场交易优化问题，提出了基于联邦学习、区块链和安

全多方计算等技术的综合解决方案。报告首先分析了智慧电网数据共享的现状与挑战，

然后构建了隐私保护数据共享的理论框架，设计了分层分类的数据共享机制。在此基础

上，提出了基于隐私保护的电力市场交易优化模型，并通过仿真实验验证了方案的有效

性。研究结果表明，所提方案能够在保护用户隐私的前提下，实现数据的高效共享和电

力市场的优化运行，为智慧电网的可持续发展提供了技术支撑。本报告的研究成果对于

推动电力行业数字化转型、完善电力市场机制、保障能源安全具有重要意义。

引言与背景

能源转型与智慧电网发展

全球能源系统正在经历深刻变革，可再生能源的大规模接入、分布式能源的快速发

展以及电力电子设备的广泛应用，使得传统电网面临前所未有的挑战。根据国际能源署

(IEA)发布的《全球能源回顾2023》报告，2022年全球可再生能源发电量增长了7.6%，

占全球发电量的29%。这一趋势在中国尤为明显，国家能源局数据显示，2022年我国

可再生能源发电量达到2.7万亿千瓦时，占全部发电量的31.6%。能源结构的转型对电

网的灵活性、可控性和智能化水平提出了更高要求，智慧电网建设已成为全球能源发展

的必然选择。

智慧电网通过先进的信息通信技术、控制技术和计算技术，实现了电力流、信息流

和业务流的深度融合。其核心特征包括：全面感知能力，通过智能电表、传感器等设备

实时采集电网运行数据；可靠通信能力，构建高速、双向的通信网络；智能决策能力，

利用大数据和人工智能技术优化电网运行；灵活互动能力，支持分布式能源和需求侧资

源的广泛参与。这些特征使得智慧电网能够更好地适应高比例可再生能源接入，提高能

源利用效率，增强供电可靠性和安全性。

数据共享在智慧电网中的关键作用

数据作为智慧电网的”血液”，在系统运行、市场交易和用户服务中发挥着不可替代

的作用。电网运行数据包括电压、电流、频率等实时运行参数，设备状态数据包括变压

器、断路器等设备的健康状况，用户用电数据包括负荷曲线、用电行为等信息。这些数

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据的共享和分析可以实现多方面的价值：在电网规划方面，基于历史用电数据和负荷预

测可以优化电网布局；在运行控制方面，实时数据共享可以支持故障快速定位和自愈；

在市场交易方面，用电数据可以帮助制定更精准的电价策略；在用户服务方面，数据分

析可以提供个性化的节能建议。

然而，智慧电网数据具有高维度、强关联、多主体等特点，数据共享面临诸多挑战。

一方面，电网数据涉及国家安全、商业机密和个人隐私，需要严格的保护措施；另一方

面，数据孤岛现象严重，不同部门、不同企业之间的数据难以有效流通。根据中国电力

企业联合会的调研，目前我国电网数据共享率不足30%，远低于智慧电网建设的需求。

因此，如何在保护隐私的前提下实现数据高效共享，成为智慧电网发展亟待解决的关键

问题。

电力市场改革与交易优化需求

我国电力市场化改革不断深化，已初步形成了中长期交易为主、现货交易为补充的

市场体系。国家发改委发布的《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》明确提出，

要”逐步建立以中长期交易为主、现货交易为补充的电力市场”。随着改革的推进，电力

市场主体日益多元，交易品种不断丰富，交易机制日趋复杂。在这一背景下，如何利用

数据共享优化电力市场交易，提高市场效率，成为重要研究课题。

电力市场交易优化涉及多个层面：在发电侧，需要优化发电计划，降低发电成本；

在输配电侧，需要优化潮流分布，减少网损；在用户侧，需要优化用电行为，降低用电

成本。这些优化都依赖于充分的数据共享和精准的市场预测。然而，当前电力市场交易

中存在信息不对称问题，发电企业难以准确了解用户需求，用户难以获取市场实时信

息，导致市场效率不高。据国家电网公司测算，通过数据共享和市场优化，我国电力市

场整体效率可