“十五五”規劃建議提出，推動(dòng)量子科技、生物制造、氫能和核聚變能、腦機接口、具身智能、第六代移動(dòng)通信等成為新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)。量子科技這個(gè)曾經(jīng)只存在于實(shí)驗室和學(xué)術(shù)論文中的前沿科技，被置于六大未來(lái)產(chǎn)業(yè)布局的首位，體現了國家對量子科技發(fā)展的深刻認識和高度重視。
量子保密通信筑牢電力數據安全防線(xiàn)、量子電壓互感器破解新型電力系統寬頻測量難題、量子電流傳感器實(shí)現特高壓電網(wǎng)全域精準感知……如今，量子科技正加速從實(shí)驗室走向電網(wǎng)生產(chǎn)建設運營(yíng)的多個(gè)領(lǐng)域。
量子科技產(chǎn)業(yè)主要包括量子計算、量子通信、量子測量三大核心領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都有其獨特的技術(shù)特點(diǎn)和應用前景。作為國家“十五五”規劃前瞻布局的六大未來(lái)產(chǎn)業(yè)之首，量子科技在提升計算困難問(wèn)題運算處理能力、提高傳感測量精度、加強信息安全保護能力等方面，都具備超越甚至顛覆傳統技術(shù)的潛力。
南方電網(wǎng)公司堅定落實(shí)國家戰略，加快攻堅量子科技關(guān)鍵技術(shù)，不斷拓展高價(jià)值應用場(chǎng)景，推動(dòng)量子科技從“理論探索”轉向“技術(shù)突破”與“場(chǎng)景應用”并重，逐步成為支撐新型電力系統建設、培育新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵動(dòng)能。
硬核技術(shù)——筑牢電力+量子創(chuàng )新底座
近年來(lái)，南方電網(wǎng)公司立足電網(wǎng)行業(yè)實(shí)際需求，以“電力+量子”業(yè)務(wù)場(chǎng)景為牽引，開(kāi)展全鏈條核心技術(shù)攻關(guān)，在量子通信、量子測量、量子計算三大領(lǐng)域取得系列突破性成果，研制出多款國際領(lǐng)先、國內首創(chuàng )的量子科技產(chǎn)品，為量子科技在電網(wǎng)的規?；瘧弥斡仓?。
量子通信技術(shù)是利用量子力學(xué)的基本原理，提供一種不能被破解、竊聽(tīng)的安全的信息傳輸方式。量子保密通信技術(shù)是目前實(shí)用化走在最前列的量子信息技術(shù)，具有在能源領(lǐng)域等更大范圍推廣應用的技術(shù)條件和現實(shí)需求，對促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展、保障電網(wǎng)安全具有非常重要的作用。
據了解，量子通信有兩種最典型的應用，分別是量子密鑰分發(fā)和量子隱形傳態(tài)。南方電力調度控制中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“南方總調”）通信處三級領(lǐng)軍專(zhuān)業(yè)技術(shù)專(zhuān)家胡飛飛介紹：“量子密鑰分發(fā)是指利用量子態(tài)來(lái)加載信息，通過(guò)一定的協(xié)議在遙遠地點(diǎn)的通信雙方共享密鑰，利用量子力學(xué)基本原理保證了密鑰的不可竊聽(tīng)，從而可在原理上實(shí)現無(wú)條件安全的量子保密通信；量子隱形傳態(tài)則是利用量子糾纏來(lái)直接傳輸微觀(guān)粒子的量子狀態(tài)（即量子信息）。而量子密鑰分發(fā)是最先走向實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化的量子信息技術(shù)。”
南方電網(wǎng)公司已牽頭攻克OPGW長(cháng)距離通信、經(jīng)典—量子共纖、電力調度數據網(wǎng)量子保密通信和輸電線(xiàn)路監測數據量子保密通信等關(guān)鍵技術(shù)，研制行業(yè)首套支持200千米長(cháng)距離OPGW光纜量子密鑰分發(fā)設備、融合量子加密的應急通信指揮平臺、適用于輸配用電場(chǎng)景的在線(xiàn)密碼管理樣機（外置）及量子密鑰對接模塊（內置）樣機等，一系列適應電力環(huán)境、面向電力業(yè)務(wù)的經(jīng)濟實(shí)用化量子保密通信產(chǎn)品。
量子測量是南方電網(wǎng)量子技術(shù)研發(fā)的核心賽道，已實(shí)現從實(shí)驗室原理驗證到工程現場(chǎng)應用的關(guān)鍵跨越，在電壓、電流、設備檢測等多個(gè)維度打破國際技術(shù)壁壘。
2025年9月，南網(wǎng)科研院用電計量所牽頭研制的國際首臺35千伏量子電壓互感器在貴州遵義完成掛網(wǎng)試運行，填補了里德堡原子量子精密測量技術(shù)在電力低頻強場(chǎng)計量領(lǐng)域的空白。“該產(chǎn)品采用基于里德堡原子的電場(chǎng)測量技術(shù)，利用原子能級結構作為測量工具，突破傳統互感器技術(shù)限制，測量帶寬覆蓋0至20千赫茲，在復雜電磁環(huán)境下仍能保持0.1級測量精度，為新型電力系統中‘雙高雙峰’特性帶來(lái)的2.5kHz及以上寬頻電壓‘測不準’難題提供了全新方案。”南網(wǎng)科研院用電與計量技術(shù)研究所計量生產(chǎn)試驗團隊一級項目經(jīng)理胡珊珊介紹道：“目前南網(wǎng)科研院正聚焦電壓、電流、電能三個(gè)最重要電參量的量子化測量技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)攻關(guān)。”
2025年12月，南方電網(wǎng)首個(gè)電力量子測量研發(fā)平臺建成，當前已正式驗收投運。該平臺聚焦量子電壓與量子電流測量技術(shù)研發(fā)兩大研發(fā)方向，實(shí)現電學(xué)參量扁平化溯源及量子核心器件國產(chǎn)化替代和自主可控。南網(wǎng)科研院用電與計量技術(shù)研究所三級拔尖技術(shù)專(zhuān)家宋宏天向記者進(jìn)一步介紹：“該平臺緊密?chē)@量子精密測量技術(shù)在電力計量、設備狀態(tài)檢測等業(yè)務(wù)應用場(chǎng)景，采用里德堡原子與固態(tài)自旋色心技術(shù)路線(xiàn)，重點(diǎn)攻關(guān)電場(chǎng)、磁場(chǎng)的高精度感知與寬頻反演技術(shù)，其核心任務(wù)是推動(dòng)量子測量技術(shù)在電網(wǎng)實(shí)際場(chǎng)景的落地和應用。”
而全球首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器的研制成功也填補了行業(yè)空白，該產(chǎn)品采用金剛石氮—空位（NV）色心磁測量技術(shù)，實(shí)現1毫安至10千安超寬量程、萬(wàn)分之六高精度的非接觸電流測量，能在-40℃至85℃的極端環(huán)境下穩定工作。
隨著(zhù)新型電力系統加速構建，海量分布式資源接入并呈現“雙高”（高比例新能源、高比例電力電子設備）特征，節點(diǎn)規模龐大、源荷類(lèi)型多樣、網(wǎng)架結構復雜等典型特點(diǎn)，讓電力系統計算復雜度急劇提升，“維度災難”問(wèn)題凸顯，現有計算軟件逐漸逼近性能瓶頸。
而量子計算正在為破解新型電力系統“算力瓶頸”提供了全新路徑——“量子計算通過(guò)量子比特的疊加和糾纏特性，具備強大的并行計算與求解能力，能夠在更短的時(shí)間內處理更大規模的數據和更復雜的問(wèn)題，具備支撐新型電力系統調度優(yōu)化、加速關(guān)鍵計算任務(wù)的應用潛力。”南網(wǎng)科研院新型電力系統研究所需求資源聚合技術(shù)研究團隊一級項目經(jīng)理趙文猛向記者介紹，目前南方電網(wǎng)公司聚焦電力系統潮流計算、機組組合、新能源出力預測方面的研究，驗證各類(lèi)量子計算算法和計算平臺在電力系統不同場(chǎng)景的適應性。
據了解，不同的量子計算平臺，所應用的量子計算算法也不同，對基于通用量子計算平臺的量子近似優(yōu)化算法（QAOA）、HHL算法、量子機器學(xué)習，以及基于專(zhuān)用量子計算平臺的Ising模型等技術(shù)的初步探索，讓量子計算具備了支撐電網(wǎng)調度優(yōu)化、加速關(guān)鍵計算任務(wù)的潛力，為后續源網(wǎng)荷儲協(xié)同優(yōu)化、電力市場(chǎng)高效清算、新型電力系統仿真等場(chǎng)景打下算法基礎。
場(chǎng)景應用——解鎖電力+量子深度價(jià)值
重大賽事保電中量子加密為電力數據筑牢安全屏障、特高壓換流站量子傳感器實(shí)現電流全域感知、電力設備檢測中量子氣析儀完成超早期隱患預警……隨著(zhù)核心技術(shù)的持續突破，量子技術(shù)正加速融入電網(wǎng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，實(shí)現從“技術(shù)突破”到“價(jià)值創(chuàng )造”的轉化，解決電網(wǎng)業(yè)務(wù)中測量、通信、算力等方面的諸多痛點(diǎn)問(wèn)題。
2025年11月9日至21日，首次由廣東、香港、澳門(mén)三地聯(lián)合承辦的十五運會(huì )成功舉辦。南方電網(wǎng)公司組織深圳供電局、廣東電網(wǎng)公司廣州供電局積極探索量子保密通信技術(shù)在十五運會(huì )保障場(chǎng)景的創(chuàng )新示范應用，建設行業(yè)首套融合量子加密的應急通信指揮平臺、全球電力行業(yè)首張“通量一體”量子加密專(zhuān)網(wǎng)等設施，實(shí)現十五運會(huì )電力指揮中樞到前線(xiàn)保電指揮部全鏈路、端到端電力通信量子加密能力。
“量子密鑰分發(fā)利用量子‘觀(guān)測即塌縮’和‘不可克隆’的物理特性，從原理上實(shí)現了密鑰的不可竊聽(tīng)，這是傳統加密技術(shù)無(wú)法比擬的。”深圳供電局系統運行部通信部副主管丘國良表示，這為電網(wǎng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)數據傳輸打造了本質(zhì)安全的“防護鎖”。
南方電網(wǎng)公司還實(shí)現了量子通信領(lǐng)域應用場(chǎng)景的相關(guān)試點(diǎn)驗證和應用，包括行業(yè)首次200千米長(cháng)距離OPGW光纜量子密鑰分發(fā)試點(diǎn)驗證，IP電話(huà)、視頻會(huì )議業(yè)務(wù)量子加密傳輸試點(diǎn)應用，輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監測數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)量子加密傳輸的示范應用，搭建配電自動(dòng)化主站與新能源光伏等配網(wǎng)終端之間業(yè)務(wù)數據傳輸場(chǎng)景，配網(wǎng)業(yè)務(wù)終端和主站間數據量子保密通信試點(diǎn)應用等……
南方電網(wǎng)公司將持續深入推進(jìn)量子通信技術(shù)應用創(chuàng )新研究工作，不斷拓寬應用場(chǎng)景和應用領(lǐng)域，構建新型電力系統下的融合量子的新型網(wǎng)絡(luò )安全防護架構，形成量子通信技術(shù)應用體系。“比如開(kāi)展電力量子通信網(wǎng)絡(luò )基礎設施建設，推進(jìn)‘數字電網(wǎng)業(yè)務(wù)+量子通信’規?；瘧?，實(shí)現調度、輸電、變電、配電、用電、綜合辦公等全場(chǎng)景數字電網(wǎng)業(yè)務(wù)與量子通信融合應用。”胡飛飛補充道。
在量子測量領(lǐng)域，目前，量子精密測量技術(shù)已在電力計量領(lǐng)域開(kāi)展應用，主要包括電力量值溯源、電參量測量、設備故障檢測三類(lèi)應用場(chǎng)景，覆蓋變電站、特高壓換流站、設備檢測等核心場(chǎng)景，研發(fā)了量子標準電能表、直流量子電流傳感器、交流量子電壓互感器、量子氣析儀等多款產(chǎn)品，推動(dòng)電網(wǎng)測量邁入“量子化”時(shí)代。
在標準方面，廣東電網(wǎng)計量中心自主研制的量子標準電能表、量子標準功率源等系列產(chǎn)品通過(guò)國家級法定計量技術(shù)機構測試，實(shí)現了核心技術(shù)的自主可控和高端標準電能表等儀器儀表的國產(chǎn)化替代，測量不確定度達到10^(-5)水平。南網(wǎng)科研院立項行業(yè)計量領(lǐng)域首個(gè)量子技術(shù)團體標準《約瑟夫森量子電壓測量裝置技術(shù)要求與試驗方法》，將聯(lián)合推動(dòng)電力行業(yè)構建以“量子計量”為核心的現代化量值溯源體系。
在特高壓電流監測場(chǎng)景，世界首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器于2025年4月在昆柳龍直流工程柳州換流站投入運行，在昆柳龍直流工程的重載、空載等多種運行狀態(tài)下均保持高精度。
在電力設備故障檢測場(chǎng)景，廣東電網(wǎng)公司佛山供電局研發(fā)的全國首臺“量子氣析儀”已正式投入日常設備檢測工作，“該設備8秒即可完成H2S、SO2、CO等設備故障特征氣體的檢測分析，能捕捉億分之九濃度的痕量氣體。”研發(fā)團隊負責人張殷介紹，在設備內部發(fā)生局部放電、過(guò)熱等異常的最早期潛伏階段就能發(fā)出精準預警。
當前，量子計算呈現超導、離子阱、光量子及量子退火等多技術(shù)路線(xiàn)并行發(fā)展態(tài)勢，國內外多家量子商用公司提供開(kāi)放使用的量子計算平臺，尚未形成共識性的統一技術(shù)路線(xiàn)與產(chǎn)業(yè)標準，路線(xiàn)選擇與應用落地存在不確定性。不過(guò)，展望未來(lái)，趙文猛提出，量子計算將在源網(wǎng)荷儲協(xié)同優(yōu)化、電力現貨市場(chǎng)高效出清、新型電力系統仿真等場(chǎng)景展現出解決多個(gè)關(guān)鍵難題的潛力。
“比如利用量子近似優(yōu)化算法（QAOA）求解分布式光伏、儲能、電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)絡(luò )聚合的虛擬電廠(chǎng)實(shí)時(shí)調度問(wèn)題，應用變分量子算法求解南方區域電力市場(chǎng)連續結算場(chǎng)景的出清模型，以及基于HHL等量子線(xiàn)性代數算法求解高比例新能源接入的電磁暫態(tài)仿真難題。”趙文猛說(shuō)。
量子力學(xué)是20世紀以來(lái)最重要的科學(xué)發(fā)現之一。量子力學(xué)的建立催生了第一次量子革命，帶來(lái)了激光、晶體管、核磁共振等重大技術(shù)突破，改變了我們的生活。進(jìn)入21世紀，量子革命的第二次浪潮來(lái)臨，基于量子的疊加和糾纏特性，催生了量子計算、量子通信、量子測量等一批新興技術(shù)，將極大地改變和提高人類(lèi)獲取、傳輸和處理信息的方式和能力。
如果把量子科技比作一架“飛機”，那么量子計算就相當于飛機的“發(fā)動(dòng)機”，量子通信就相當于飛機的“無(wú)線(xiàn)電”，量子測量就相當于飛機的“雷達”。量子計算是指利用量子技術(shù)獲取更強算力，量子通信是指利用量子技術(shù)獲得更安全通信，量子測量是指利用量子技術(shù)獲得更精準的測量。
——摘自《人民日報》2025年04月28日第10版《差異化量子計算產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐步構建》
電力
京公網(wǎng)安備 11010802020613號