智能电网是在传统电网基础上,通过引入信息技术实现各个实体间数据的双向交互,解决能源利用率低、控制性差、安全性弱等问题。智能电网中由于数据传输量大、周期短,导致系统数据传输的带宽增大、时延增高;以及引起数据和用户隐私信息的泄露。隐私保护数据聚合技术能够将海量数据进行压缩,降低网络传输带宽和时延,同时保护数据安全和用户身份隐私。因此,研究智能电网中隐私保护数据聚合具有重要的理论价值和实际意义,成为密码学研究领域的热点问题。论文针对智能电网场景下隐私保护数据聚合方案设计和安全性证明进行研究,具体包括:(1)针对多维数据聚合效率问题,基于椭圆曲线密码体制,本文提出智能电网中高效隐私保护多维数据聚合方案。所提方案利用El Gamal加密和超增长序列技术,实现用电数据的分类加密聚合,保护用户数据安全和身份隐私保护。安全性分析表明,在随机预言机模型中基于安全El Gamal加密和椭圆曲线离散对数假设下,证明所提方案满足机密性和不可伪造性。同时方案满足完整性、隐私性、认证性并能够抵抗各种通常攻击。与已知方案相比,所提方案取得了较低的计算代价和通信代价,更加适合智能电网应用。(2)针对智能电网中数据聚合的错误容忍和动态账单问题,本文提出智能电网中支持错误容忍和动态账单隐私保护数据聚合方案。所提方案利用Paillier加密和Shamir秘密分享技术实现数据隐私保护和数据聚合中的错误容忍。通过动态账单,用户根据电价动态的调整和规划用电策略。安全性分析表明,在随机预言机模型中基于安全Paillier加密和伪随机序列安全性,证明所提方案满足机密性和不可伪造性。同时方案满足完整性、隐私性、认证性并能够抵抗通常攻击。与已知方案相比,所提方案少量增加计算代价与通信代价实现错误容忍和动态账单的功能。