← 返回
储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

网络韧性物联网电池储能系统在配电系统中的应用

Cyber-Resilient IoT-Based Battery Energy Storage Systems in Power Distribution System

作者 Md Fazley Rafy · Ellis Oti Boateng · Vignesh Venkata Gopala Krishnan · Anurag K. Srivastava
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年3月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 电池储能系统 物联网控制器 网络安全 网络物理弹性指标 防御机制
语言:

中文摘要

电池储能系统(BESS)对于解决配电网中分布式能源资源(DERs)的间歇性问题至关重要。基于物联网(IoT)的BESS控制器通过实现实时监测和远程控制,对于优化储能以及确保配电网的高效管理和运行至关重要。然而,信息通信技术(ICT)在基于物联网的BESS相关控制中的广泛应用带来了网络安全漏洞。本文的贡献在于:a)分析基于物联网的BESS控制器面临的网络安全挑战和威胁态势;b)开发一种实用方法来制定网络物理弹性指标,以评估基于物联网的BESS在现实网络威胁场景下的性能;c)制定检测和缓解策略,以提高基于物联网的BESS的网络弹性。所提出的网络物理弹性指标和防御机制通过一个由台风硬件在环(Typhoon HIL)、开放式配电系统模拟器(OpenDSS)和Mininet组成的实时网络物理联合仿真测试平台进行了验证。该测试平台模拟了多种实际场景,所提出的方案能够有效量化基于物联网的电池储能系统(BESS)的网络物理弹性,并减轻网络威胁的影响。

English Abstract

Battery Energy Storage Systems (BESS) are critical for addressing the intermittent nature of Distributed Energy Resources (DERs) in power distribution networks. By enabling real-time monitoring and remote control, Internet of Things (IoT)-based BESS controllers are essential to optimize energy storage and ensure efficient management and operation of the power distribution grid. However, the proliferation of Information and Communication Technology (ICT) in IoT-based associated control for BESS introduces cyber vulnerabilities. This paper contributes to a) analyzing the cyber-security challenges and threat landscape faced by IoT-based BESS controllers, b) developing a practical approach to formulate cyber-physical resilience metrics to assess the performance of IoT-based BESS under realistic cyber threat scenarios, c) developing detection and mitigation strategies to improve the cyber-resilience of the IoT based BESS. The proposed cyber-physical resilience metrics and defense mechanisms are validated using a real-time cyber-physical co-simulation testbed, consisting of Typhoon HIL, OpenDSS, and Mininet. The testbed simulates a number of practical-scenarios, and the proposed scheme is effective in quantifying the cyber-physical resilience and mitigating the effects of cyber threats in IoT-based Battery Energy Storage Systems (BESS).
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,该论文针对基于物联网的电池储能系统(IoT-BESS)网络安全韧性研究具有重要战略意义。作为全球领先的储能系统供应商,阳光电源的液冷储能系统PowerTitan和PowerStack等产品已广泛应用于电网侧和工商业场景,而这些系统的智能化管理正日益依赖IoT技术实现远程监控和优化调度。

论文揭示的网络安全威胁直击当前储能系统智能化转型的核心痛点。随着分布式能源渗透率提升,阳光电源的储能产品需要通过ICT技术与电网、光伏系统深度耦合,但这也扩大了网络攻击面。论文提出的信息-物理韧性评估指标体系和检测缓解策略,为阳光电源完善产品安全架构提供了理论框架,特别是其基于Typhoon HIL和OpenDSS的实时仿真验证方法,与阳光电源现有的硬件在环测试平台高度契合,具备较强的工程化应用潜力。

技术机遇方面,该研究可直接应用于阳光电源iSolarCloud云平台的安全加固,提升海量储能设备的网络防护能力,这对于拓展虚拟电厂、需求响应等增值服务至关重要。同时,将网络韧性作为产品差异化竞争力,符合欧美市场日益严格的网络安全合规要求(如IEC 62351标准)。

技术挑战在于,论文侧重理论验证,实际部署需要考虑计算资源受限的嵌入式控制器环境、异构通信协议兼容性以及误报率控制等工程问题。建议阳光电源与学术机构合作,结合实际运维数据建立威胁情报库,开发轻量级入侵检测算法,将网络韧性能力融入下一代储能管理系统(EMS)的核心功能模块。