Standardi za električna vozila i mrežu

„Komunalne službe bi u budućnosti trebale postati poput dirigenata orkestra“

Frances Cleveland, jedan od najboljih stručnjaka IEC-a za sajber sigurnost i međusobno povezivanje distribuiranih energetskih resursa (DER) na mrežu, kažee-techo najnovijim standardima za povezivanje električnih vozila (EV) na električnu mrežu i kako ih zaštititi.

IEC utire put standardima za EV koja se koriste kao DER za mrežu, što znači da EV mogu puniti električnu energiju iz mreže, ali i ispuštati energiju u nju kada je to potrebno. Postoje li neki novi standardi u toj oblasti?

Bilo je dosta napretka, nešto u IEC, a nešto izvan IEC. IEC prekretnica je objavljivanje IEC 63584 2024. godine, zasnovanog na važnom protokolu, protokolu otvorene tačke punjenja ili OCPP. U prošlosti, OCPP je pružao podršku samo za punjenje električnih vozila. Međutim, kao odgovor na zahtjeve upravljanja mrežom za pražnjenje EV, protokol sada nudi interoperabilnu komunikaciju između stanica za punjenje (EVSE) i različitih fleksibilnih operatera ili agregatora, čime je u stanju podržati različite dobavljače i mnoge različite regulatorne zahtjeve. Sam protokol se ažurira kako bi ispunio preporuke IEC 63460 razvijene u IEC sistemskom komitetu za pametnu energiju (SyC SE), koje uključuju EV koja djeluju kao DER prilikom punjenja, kao i prilikom pražnjenja do kuće ili mreže. Ovaj standard je tek objavljen. U budućim dodacima, IEC 63584 će uključivati ​​više DER funkcionalnosti, uključujući ograničavanje punjenja i pražnjenja, autonomno reagovanje na frekvenciju i napon i upravljanje kao i svaki drugi DER.

Drugi standard u toj oblasti je ISO 15118-20, koji po potrebi proširuje komunikaciju od EVSE do samih EV. Ovaj protokol se također aktivno ažurira kako bi odražavao zahtjeve za EV da djeluju kao DER.

Da li su svi ovi standardi komplementarni ili se nadmeću?

Svi oni rade na različitim nivoima. Standard ISO 15118-20 se koristi za komunikaciju između EVSE-a i EV-a. Standard IEC 63584 se koristi za komunikaciju između EVSE-a i eksternih sistema, na primjer agregatora električne energije. Oba se međusobno koriste za komunikaciju o razmjeni podataka potrebnih za ispunjavanje funkcionalnih zahtjeva elektroenergetskog sistema prema IEEE 1547.

Kako su različiti tehnički komiteti radili zajedno na ovome?

IEC TC 57 je objavio IEC 61850-7-420, koji definira semantičke informacijske modele (nazive objekata podataka i značenja) koji su neophodni za upravljanje DER-ovima. Imena objekata podataka IEC 61850 i njihova značenja koriste se u sljedećih šest komunikacijskih protokola povezanih s DER: IEC 61850-7-420, IEEE 2030.5, IEEE 1815.2 (DNP3), SunSpec Modbus, OCPP i ISO/IEC-2011. To znači da je IEC 61850-7-420 zaista postao izvor imena i značenja podataka, te je zlatni grumen u srcu svih standarda koji se bave interakcijom mreže sa DER-ovima.

Stručnjaci u TC 69, koji objavljuje standarde o sistemima prenosa električne energije za EV, su stoga shvatili da je standard IEC 61850-7-420 odgovarajuća osnova za komunikaciju sa električnim vozilima koja se uključuju u mrežu. Imaju zajedničku radnu grupu (JWG11) sa TC 57, koja se bavi upravljanjem infrastrukturom za punjenje i pražnjenje EV. Druga zajednička radna grupa (JWG15) uključuje i TC 57 i TC 120, koji priprema standarde za sisteme za skladištenje energije. JWG15 se bavi slučajevima upotrebe i zahtjevima za podacima između operatera fleksibilnosti, agregatora i stanica za punjenje električnih vozila.

SyC SE identifikuje nedostatke u radu koji obavljaju ove grupe. IEC 63460"EVs kao DER"predlaže metode za njihovo rješavanje. Ovaj napor SyC-a, zajedno s radom mnogih IEC i ISO stručnjaka u ovoj oblasti električnih vozila, bio je kritičan za ažuriranje OCPP i ISO/IEC 15118-20 i pomogao je u prepoznavanju da su EV samo još jedan izvor uskladištene energije za podršku mreže (i njihovih vlasnika!).

Uz ogroman rast prodaje električnih vozila u 2024., da li su komunalna preduzeća željela da se ti standardi objave kako bi im pomogli da prilagode rastuću potražnju električne energije iz EV-a?

Da. Navest ću vam primjer Kalifornije u SAD-u, koja ima najveći broj električnih vozila u ovoj zemlji. Komunalne kompanije su u početku odugovlačile sa povezivanjem većih stanica za punjenje jer nisu mogle da prihvate nagli porast potražnje bez nadogradnje mreže kako bi ih nosile. Ali zakonodavci u državi izdali su propise koji ih tjeraju da djeluju. I odjednom, čim je zakon usvojen, komunalna preduzeća su vrlo brzo djelovala kako bi napravila mjesto za ove nove upotrebe. Oni su, naravno, imali neka upozorenja i uvode regulatorne zahtjeve koji ograničavaju stopu punjenja u vrijeme velike potražnje, koji vrijede dok se ne instaliraju nadogradnje mreže. Osim toga, za domove i manja preduzeća, cijene za vrijeme--korištenja su izmijenjene kako bi se potrošači podstakli da naplaćuju tokom vremena niske potražnje, kao što je nakon ponoći. Poenta je da im je postojeći standardni krajolik pomogao da se brzo prilagode i naprave mjesto za ove nove namjene. Morate imati komunikaciju između komunalnog preduzeća, agregatora, kuće ili poslovnog prostora, uređaja u kući i samog EV-a, koji su besprijekorni i sigurni, a to je ono što standardi omogućavaju.

Možete li nam reći više o IEC standardima sajber sigurnosti za mrežu i DER?

Da. U toku su napori moje radne grupe unutar TC 57 koja razvija standarde za sajber sigurnost IEC 62351, koje ja nazivam standardima "Kako to učiniti". IEC je takođe razvio IEC 62443 standarde koji vam govore „Šta treba da uradite“, ali ne i kako da to uradite. Standardi IEC 62443 se proširuju kako bi uključili horizontalne zahtjeve za sajber sigurnost, što znači da različite oblasti poput energije i medicinske opreme modificiraju osnovne standarde IEC 62443 kako bi odražavale svoje specifičnije potrebe. Trenutno radimo na zahtjevima cyber sigurnosti za podstanice i radit ćemo na zahtjevima specifičnim za DER-. IEC 62443-4-2 se takođe može koristiti za testiranje sajber bezbednosti uređaja, kao što su DER.

Izvan IEC-a, IEEE 1547.3 pruža preporuke za sajber sigurnost u DER-ovima, koje komunalna preduzeća mogu koristiti kao vodič. Osim toga, UL Solutions, organizacija za sigurnost proizvoda i certifikaciju sa sjedištem u SAD-u, razvija UL 2941 standard za testiranje sajber sigurnosti DER-ova.

Koji su izazovi za rješavanje sajber sigurnosti trafostanica i DER-ova?

Podstanice i DER-ovi su veoma različiti u pogledu zahtjeva za sajber sigurnost. Podstanice su 100% kontrolisane od strane preduzeća, koje ima potpunu komandu o tome koje mere treba da preduzmu da ih zaštite. DER, naprotiv, imaju različite vlasnike, agregatore, proizvođače, instalatere, pa čak i različite komunalne usluge. Za DER sajber sigurnost, trebali biste dobiti sporazum između svih ovih različitih entiteta o tome koji nivo sigurnosti i koje protokole koristiti, a ta vrsta sporazuma može biti prilično problematična. Proizvođači električnih vozila žele da se klonimo njihovog svijeta - ne žele da im komunalne usluge, na primjer, govore šta da rade.

Podstanice su kritični dijelovi opreme za električnu mrežu koji mogu biti privlačni napadačima zbog svoje vidljive uloge u obezbjeđivanju električne energije, kritične infrastrukture. Međutim, napad na jedan DER mogao bi iritirati njegovog vlasnika, ali ne mnogo više. Samo ako napad zahvati mnoge DER-ove, on bi postao kritična prijetnja. Većina trafostanica ima neki oblik fizičke sigurnosti: imaju ograde, kapije i katance, a ponekad čak i kamere, dok su DER rijetko fizički zaštićeni.

Iz komunikacijske perspektive, DER sistemi koriste internet, koji može biti nesiguran, a proizvođači obično postavljaju Modbus, koji nema sigurnost, unutar svojih DER sistema. Dakle, čak i ako se sigurniji protokoli koriste eksterno, DER lokacije su posebno ranjive. Jedna od oblasti neslaganja između komunalnih preduzeća i proizvođača DER-a je oko toga gde treba da počne bezbednost i ko je odgovoran za obezbeđenje koje opreme – i ko odgovara na koje vrste bezbednosnih napada. Dakle, to su neka od pitanja kojima se bavimo.

Možete li oštetiti mrežu hakovanjem DER-a?

Rizik je u komunikacijskom kanalu. Ako je DER povezan s mrežom putem komunikacijskog kanala, a zlonamjerni softver ide kroz komunikacijski kanal sve do drugih DER-ova, do agregatora, pa čak i uslužnog programa, i daje kontrolne komande za nasumično i više puta uključivanje i isključivanje sistema, to će izazvati haos na mreži. To je jedna od naših glavnih briga.

Koja su glavna područja fokusa za TC 57 i SyC SE u budućnosti?

Kratkoročno, moramo se pobrinuti da svi različiti protokoli u EV prostoru ispunjavaju iste zahtjeve. Dugoročno gledano, zahtijevali bismo od regulatornog okruženja da promijeni svoju perspektivu o ulozi komunalnih preduzeća. Od komunalnih preduzeća se traži da opslužuju sva električna opterećenja u trenutnom regulatornom okruženju. Ali u budućnosti možemo vidjeti da će biti više ravnoteže između korisnika i komunalnog preduzeća, s više komunikacije i više razumijevanja među njima. U budućnosti, komunalna preduzeća bi trebala postati poput dirigenata orkestra, s korisnicima koji uvoze i izvoze energiju u mrežu na fleksibilan način zasnovan na ograničenjima ako je potrebno i na poticajima gdje je to moguće. Uslužni program će upravljati mrežom kao cyber sigurnim i pouzdanim sistemom. Još smo dosta daleko od toga. Ali mi razmišljamo u tim uslovima. Umjetna inteligencija će nam najvjerovatnije pomoći svima da postignemo ove ciljeve.

Frances Cleveland je diplomirala elektrotehniku ​​i primijenjenu fiziku na Univerzitetu Harvard i post{0}}diplomirala elektrotehniku ​​i računarstvo na Univerzitetu Kalifornije u Berkeleyu.

Više od 35 godina rukovodila je i konsultovala projekte informacionih i kontrolnih sistema pametnih mreža u elektroenergetskoj industriji. Njena ekspertiza se prvenstveno fokusirala na standarde interoperabilnosti informacija pametne mreže, pitanja sajber sigurnosti, otpornost električne mreže, funkcionalnosti pametnih invertera za distribuirane energetske resurse (DER) i integraciju sistema, uključujući DER, plug{2}} električna vozila, naprednu mjernu infrastrukturu, automatizaciju distribucije, automatizaciju podstanica i operacije tržišta energije.