伴随无线通信技术的发展,各种智能传感设备应运而生,智能设备可以通过收集数据并将其传输到云中心,以进行实时观察和智能决策,而智能电网作为下一代电网受到了越来越多的关注。但是这些智能电表会生成大量数据,这为云中心带来了极大的负担;同时,在这个数据传输和存储的过程中,确保智能电网的隐私性、高效性、灵活性、安全性和稳定性至关重要。而随着连接到智能电网用户数量的增加,解决这些问题将变得更加困难。针对当前智能电网在计算和通信开销、灵活性、安全性、稳定性以及隐私保护等方面存在的突出问题,本文主要的创新性贡献包括如下三个方面:1)雾辅助的轻量级隐私保护数据多级聚合机制:针对当前隐私保护数据聚合研究机制在计算成本、通信开销、以及灵活性等方面存在的不足,本文提出了一种基于雾计算的轻量级隐私保护数据多级聚合机制。该机制利用云雾协作的多级聚合模型使中间层次的雾节点能够定期从连接的智能电表处收集数据,细粒度的聚合可有效节省通信开销,提高聚合机制的灵活性;同时使用扩展的Paillier加密算法、散列函数、霍纳规则使计算成本降低;最后,仿真结果表明本机制与现有机制相比具有更低的计算和通信开销。2)双区块链辅助的安全和匿名数据聚合机制:为了进一步增强智能电网的安全性和抵御网络攻击的能力,本文针对雾计算场景下的智能电网提出了一种双区块链辅助的安全和匿名隐私数据聚合机制,该机制通过集成雾计算和区块链设计了基于三层结构的数据聚合框架;同时融合同态加密算法、批量聚合签名、匿名验证机制,提出了一种安全且匿名的数据聚合机制,且具有较低的计算开销,同时可抵御各种安全威胁,提供多重隐私保护;最后,通过一系列的安全性和计算成本分析验证了该机制的优越性。3)区块链辅助的V2G安全认证与隐私数据聚合机制:为了在前两部分的基础上,进一步确保智能电网的稳定性,本文将车辆到电网(Vehicles-to-Grid,V2G)融入智能电网中,提出了一种区块链辅助的安全认证与隐私数据聚合机制。首先,设计了基于雾计算和区块链技术的电力注入数据聚合框架,为实现安全电力注入提供了有力支撑;其次利用Paillier加密算法、批量聚合签名及布隆过滤器研究了安全且匿名的注册及认证机制,有效保护了电动汽车的隐私;同时实现了对所有电动汽车注入电网数据的细粒度同态聚合,为智能电网实现准确、灵活的电力调控奠定基础;最后详细的仿真结果显示所提出的机制计算成本较低,更适用于V2G。