电力百科｜量子变电站跟普通变电站有啥不同？

来源：极速体育极速体育直播NBA季前赛    发布时间：2025-04-19 05:47:21

  北极星智能电网在线讯:“祖冲之三号”量子计算原型机问世，光量子芯片首次实现多比特“连续变量”量子纠缠，基于世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”探索实现全球化量子通信的可行性……近年来，我们国家量子技术不断突破，应用场景逐渐向纵深拓展。

  电力行业正向智能化、自动化转型，对电力设备状态感知、数据传输安全性和计算能力的要求逐步的提升。量子技术的三大主要领域——量子精密测量、量子保密通信和量子计算，能够为电力系统升级提供全新方案。这些技术的应用可大幅度的提高电力系统的智能化水平和运行安全性。国网安徽省电力有限公司建成世界首座220千伏量子应用示范变电站——合肥候店量子应用示范变电站，集中使用18类85台（套）量子设备。有关技术涉及量子精密测量、量子通信和量子计算三大方向，展示了量子技术在能源电力领域的前沿应用。

  量子精密测量技术利用量子系统或量子效应，能够使测量精度超越经典物理的散粒噪声极限，在科学研究和工程应用中扮演重要角色。例如，量子原子钟的误差极小，可在三百亿年内仅误差一秒，为高精度时间同步和全球导航提供了技术支撑。量子磁力计可探测极其微弱的磁场，被大范围的应用于医学成像和地球物理探测领域。量子重力仪则能够精确测量引力变化，助力地下矿藏勘探和。

  在电力领域，量子精密测量技术能够大幅度的提高电网状态感知水平。合肥候店量子应用示范站突破了金刚石氮空位色心电流测量、量子点气体传感、隧道磁阻电流传感等关键技术，部署了量子电流传感器、一体式量子直流电能表、量子姿态传感器、量子配网电流传感装置等设备。这些设备应用于电网电流监测、充电桩电能计量、开关柜状态监测、电缆火灾预警等场景，实现了电网及电气设备状态的全息多维感知。

  量子保密通信技术利用量子力学的基础原理，可使密钥的传输安全性极大提高。由于量子态在测量时会发生坍缩这种不可逆的变化，一旦有窃听行为就会被立即察觉，从而保障了通信安全。目前，量子通信已确定进入实用化阶段。我国“墨子号”量子科学实验卫星实现了全球首次星地量子通信，北京至上海的量子保密通信干线也已建成。这两者连接起来，构建了全球第一个天地一体化的量子通信网络。

  电网数据传输安全性关系到电力系统稳定运行和供电安全。应用量子保密通信技术可提升电网数据传输的安全性。合肥候店量子应用示范站建立了量子密钥分发平台，采用电力量子加密设备，为调度自动化、调度IP电话等有线业务提供光纤量子保密通信，并为配电自动化、无人机巡检等无线G+量子”加密通信。量子保密通信技术的应用使得电网关键业务通信安全性大幅度的提高。

  量子计算利用量子纠缠和量子态叠加效应，能够产生比传统计算机更高效的计算能力。传统计算机使用二进制比特，而量子计算机使用量子比特，使某些计算任务的执行速度大幅提升。例如，量子算法中的舒尔算法可以在极短的时间内破解现有的公钥加密算法，而格罗弗算法能够明显提高数据库搜索效率。量子计算在材料模拟、新药研发等领域也展现出了巨大的潜力。

  量子计算可优化电网仿真分析计算效率。合肥候店量子应用示范站开发了基于量子线性求解的电网潮流计算方式，并在国内比特数最高的工程化量子计算机——72比特超导量子计算机“本源悟空”上完成了真实电网拓扑网架的计算验证。这一突破为大规模电网仿真计算提供了全新的技术路线，有望逐步提升电力系统实时分析计算能力。

  随着量子技术的持续不断的发展，其在电网中的应用将进一步深化，也将在更多场景中发挥作用，为电力系统智能化转型、安全性和效率提升提供更有力的技术支撑。

  ●量子是一种性质。当一种事物是不连续变化的，这种事物就是量子化的，它的最小单元称为量子。量子化是微观世界的本质特征。描述微观世界物理规律的科学就叫作量子力学。

  ●量子力学是20世纪以来最重要的科学进展之一。20世纪初，经典物理学在解释黑体辐射、光电效应和原子光谱等现象时遇到了困难，促使科学家们提出全新的物理理论。1900年，普朗克提出能量量子化假设，标志着量子理论的诞生。爱因斯坦在1905年用光量子理论成功解释了光电效应。1924年至1926年间，德布罗意、薛定谔和海森堡等人分别提出了波粒二象性、波动方程和矩阵力学。随后，量子力学的基本框架确定下来。

  ●量子力学的基础原理包括量子纠缠、量子态叠加等。量子纠缠使得空间上相隔甚远的粒子能够保持强相关性，而量子态叠加则允许粒子同时处于多个状态。这些不仅深化了人们对微观世界的理解，还为精密测量、安全通信、高速计算等领域发展提供了新的技术路线。

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