谈起量子技术，可能不少人都会感到高深莫测，但实际上，作为中国“十五五”规划前瞻布局的六大未来产业之首，量子科技在电网上的应用已经有了突破性进展。最具代表性的就是合肥候店220千伏量子应用示范变电站，这座2024年11月投入运行的电站，作为国内首座体系化应用量子技术的变电站，集中部署了18类、85台套自主研发的量子设备，涵盖了量子精密测量、量子保密通信、量子计算三大方向，开创了量子技术在电网工程中规模化应用的先例，目前，经过一年多的稳定运行，已经从技术试验站变成了量子技术在电网落地的标杆。

对于一线运维人员而言，应用量子技术带来最直观的改变，就是效率与可靠性的大幅提高，过去完成一次开关柜局部放电检测需要驱车前往现场、人工操作仪器，耗时耗力，而如今通过站内的量子点多参量传感器与数字孪生系统，很快就能获取实时数据，而且精度远超传统手段，能更迅速发现隐患。官方测算数据显示，应用量子技术后，该站每年可减少电量计量误差超50万千瓦时，设备故障预警时间大幅提前，大大降低了因设备隐患引发的非计划停电风险。而且即便是在夏季高温、冬季冰雪等极端工况下，这套量子感知体系运行依然稳定，为周边科大讯飞、国仪量子等高新技术企业提供可靠的电力保障。

合肥候店量子应用示范变电站综合应用系统平台。（图源：新华社）

候店变电站应用了量子技术之所以能显著降低停电概率，最主要就是因为它解决了传统电网的三大难题，那就是感知精度不高、通信不够安全、计算响应滞后。在应用的这些量子技术中，最关键的就是量子精密测量技术。在电网的核心感知设备中，有一个叫做电流互感器，它主要串联在输电线路、变电站开关柜等各个关键节点上，负责精准地把电网大电流转换为标准小电流，同时实现高低压电气隔离，为电量计量、继电保护提供数据依据，是故障时快速跳闸、遏制事故扩大的核心感知器件。传统的电磁式互感器靠铁芯线圈感应电流，电流太大时，铁芯容易达到感应上限出现磁饱和，导致数据失真，电流太小时，磁场太弱线圈感应不到，精度又跟不上。

候店量子电网变电站。

而金刚石量子电流互感器则不同，它是一块经过特殊加工的金刚石，内部带有能感知极微弱磁场的微观结构，我们知道，电线通电时周围会产生磁场，这款互感器只需要贴在电缆外侧，通过捕捉磁场变化就能精准算出电流大小，这样就能彻底避免了磁饱和问题，同时也把它的测量精度从传统的千分之二提升至千分之一，部分场景甚至可达十万分之一，哪怕是极其微小的电流异动都能被实时捕捉。基于同样原理的量子点多参量传感器，能够捕捉到电气设备内部极微弱的局部放电电磁信号，传统设备要想发现一般绝缘缺陷，要要等到发热、甚至击穿短路时才可以，而量子点多参量传感器在开关柜内部局部放电时就能极早发出预警，就从根源上减少了设备故障引发的停电。此外，还有量子姿态传感器监测输电杆塔是否倾斜、量子激光雷达预判气象灾害、量子无损探伤仪排查设备金属部件的隐形裂纹等等，各类设备搭配起来共同构成了立体化的隐患感知网络。

再来说量子保密通信技术，现在的电网基本全靠远程调度和数据传输运转，调度指令、保护信号一旦被黑客篡改或劫持，就可能引发大面积停电。2025年4月7日，挪威布雷芒厄的水坝被黑客入侵，导致泄洪阀开启4小时，大概720万升水异常泄流，这就是真实发生过的教训。候店变电站采用的量子密钥分发技术，每次传数据都会随机生成一组独有的量子密钥，从量子不可克隆的物理特性来看，只要有人窃听就一定会扰动密钥状态，马上就能被察觉，真正做到了一次一换密钥，窃听必会留痕。比起传统靠数学难题支撑的加密方式，量子加密从原理上就绝对安全，就算以后用量子计算机也破解不了。除了光纤量子保密通信，站内还采用了融合量子加密的国网统一密服平台，为无人机巡检、巡检机器人业务提供量子加密应用，保障了移动终端、分布式设备接入安全，从通信底层堵住了网络攻击引发恶意停电的漏洞。

再然后是量子计算辅助决策，它相当于给电网调度装上了超级大脑。传统电网处置故障主要依赖人工研判和提前做好的离线预案，随著风电、光伏等新能源大量并网，电网运行波动剧烈，传统计算速度往往跟不上故障扩散的节奏，很容易让小故障演变成大面积停电。候店变电站应用的基于量子计算的电网运行模拟方法，已经在国产量子计算机“本源悟空”上，用真实的电网线路布局完成了验证。依托量子计算能同时推演多种可能性的并行特性，它在处理电网电压调节、故障演变推演这类复杂择优问题时，效率比传统优化算法提升了几十倍。这也就意味著电网一旦出现异常，系统能在极短时间内遍历数万种故障演化路径，快速算出最优的负荷转移和故障隔离方案，最大限度缩小停电范围、缩短停电时长。

客观上来讲，就目前技术水平来看，量子技术要实现全电网规模化落地，确实还有很长的路要走。首先就是核心材料与成本问题，以金刚石量子传感器为例，高品质、高纯度的金刚石传感材料虽已实现自主突破，但量产规模有限，成本居高不下，单台设备造价远高于传统设备，想全面替换的话，经济账恐怕还得好好算一算。然后是工程化与环境适应性的问题，量子态本身极其脆弱，对温度、振动、电磁干扰高度敏感，变电站强电磁、高电压的复杂工业环境极易造成信号失真。候店项目虽然已经有了封装屏蔽、算法优化，但长期运行的可靠性、极端环境下的稳定性还有待更多的时间来验证。还有标准体系与产业生态问题，当前电力量子技术尚未大规模应用，行业标准与测试规范还不统一，不同厂商设备的接口、协议兼容性不足，还难以快速批量复制。再者说，目前量子计算在电力领域都还以算法验证、小规模试点为主，通用容错量子计算机尚未成熟，面对省级以上大电网的超大规模拓扑，仍需依托经典计算与量子算法的混合架构，算力优势尚未完全释放。所以说，目前量子技术在电网上的应用只是刚刚跨过“能用”的门槛，正在向“好用”和“划算”的产业化阶段迈进。

但从长远来看，候店变电站的落地只是一个起点，量子技术肯未来定会向全域电网铺开。比如，量子精密测量会延伸到配电末端，从跨省特高压主干网到居民小区的台区配电箱，整条线路上每一段电缆、每一台开关的运行状态都能被实时精准掌握；量子保密通信则会搭建起覆盖全省乃至全国的电力专用加密网络，打通发电、输电、变电、配电、用电全环节，构建起能抵御量子破解的多层安全防护体系；量子计算则会深度融入电网数字仿真系统，实现超实时的运行模拟与全局优化调度，任凭风电光伏大规模并网，也能让电网始终保持最佳运行状态。

沿著这个方向发展，随著材料成本下降、标准体系完善与场景持续打磨，“零停电”的目标必然会一步步趋近。届时，这套中国方案也会具备向外推广的潜力，为全球电网安全治理提供新的技术路径。

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