Normy pre elektrické vozidlá a rozvodnú sieť

"V budúcnosti by sa verejné služby mali stať dirigentmi orchestra"

Frances Cleveland, jedna z najlepších IEC expertov na kybernetickú bezpečnosť a prepojenie distribuovaných energetických zdrojov (DER) do siete, hovoríe-techo najnovších štandardoch pre pripojenie elektrických vozidiel (EV) k elektrickej sieti a o tom, ako ich zabezpečiť.

IEC pripravuje pôdu pre normy pre EV používané ako DER pre sieť, čo znamená, že EV môžu nabíjať elektrinu zo siete, ale v prípade potreby do nej aj vybíjať energiu. Existujú nejaké nové štandardy v tejto oblasti?

Došlo k veľkému pokroku, časť v IEC a časť mimo IEC. Míľnikom IEC je zverejnenie IEC 63584 v roku 2024 na základe dôležitého protokolu, protokolu otvoreného nabíjacieho bodu alebo OCPP. V minulosti OCPP poskytovalo podporu len pre nabíjanie EV. V reakcii na požiadavky správy siete na vybíjanie EV však protokol teraz ponúka interoperabilnú komunikáciu medzi nabíjacími stanicami (EVSE) a rôznymi operátormi flexibility alebo agregátormi, čím je schopný podporovať rôznych predajcov a množstvo rôznych regulačných požiadaviek. Samotný protokol sa aktualizuje, aby spĺňal odporúčania IEC 63460 vyvinuté v IEC Systems Committee for Smart Energy (SyC SE), ktoré zahŕňajú EV fungujúce ako DER pri nabíjaní, ako aj pri vybíjaní do domácnosti alebo siete. Táto norma bola zverejnená len nedávno. V budúcich doplnkoch bude IEC 63584 obsahovať viac funkcií DER, vrátane obmedzenia nabíjania a vybíjania, autonómnej reakcie na frekvenciu a napätie a spravovania ako akéhokoľvek iného DER.

Ďalším štandardom v tejto oblasti je ISO 15118-20, ktorý podľa potreby rozširuje komunikáciu z EVSE na samotné EV. Tento protokol sa tiež aktívne aktualizuje, aby odrážal požiadavky, aby EV fungovali ako DER.

Sú všetky tieto normy komplementárne alebo konkurenčné?

Všetky pracujú na rôznych úrovniach. Na komunikáciu medzi EVSE a EV sa používa norma ISO 15118-20. Norma IEC 63584 sa používa na komunikáciu medzi EVSE a externými systémami, napríklad agregátmi elektriny. Oba sa používajú vo vzájomnom spojení na komunikáciu výmeny údajov potrebných na splnenie funkčných požiadaviek na napájací systém podľa IEEE 1547.

Ako na tom rôzne technické komisie spolupracovali?

IEC TC 57 zverejnila IEC 61850-7-420, ktorá definuje modely sémantických informácií (názvy a významy dátových objektov), ​​ktoré sú potrebné na riadenie DER. Názvy dátových objektov IEC 61850 a ich významy sa používajú v nasledujúcich šiestich komunikačných protokoloch súvisiacich s DER: IEC 61850-7-420, IEEE 2030.5, IEEE 1815.2 (DNP3), SunSpec Modbus, OCPP a ISO/IEC 15118-20. To znamená, že IEC 61850-7-420 sa skutočne stala zdrojom názvov údajov a významov a je zlatým nugetom v srdci všetkých noriem, ktoré sa zaoberajú interakciou siete s DER.

Odborníci v TC 69, ktorý publikuje normy o systémoch prenosu elektrickej energie pre EV, si preto uvedomili, že norma IEC 61850-7-420 je vhodným základom pre komunikáciu s EV zapojenými do siete. Majú spoločnú pracovnú skupinu (JWG11) s TC 57, ktorá sa zaoberá riadením infraštruktúry nabíjania a vybíjania EV. Ďalšia spoločná pracovná skupina (JWG15) zahŕňa TC 57 aj TC 120, ktorá pripravuje normy pre systémy skladovania energie. JWG15 rieši prípady použitia a dátové požiadavky medzi operátormi flexibility, agregátormi a nabíjacími stanicami pre elektromobily.

SyC SE identifikuje medzery v práci, ktorú vykonávajú tieto skupiny. IEC 63460"EV ako DER"navrhuje spôsoby ich riešenia. Toto úsilie SyC, spolu s prácou mnohých IEC a ISO expertov v tejto oblasti EV, bolo rozhodujúce pre aktualizáciu OCPP a ISO/IEC 15118-20 a pomohlo k poznaniu, že EV sú len ďalším zdrojom uloženej energie na podporu siete (a ich vlastníkov!).

S obrovským rastom predaja EV v roku 2024, chceli energetické spoločnosti, aby boli tieto normy zverejnené, aby im pomohli uspokojiť rastúci dopyt po elektrine z EV?

áno. Uvediem príklad Kalifornie v USA, ktorá má najväčší počet EV v tejto krajine. Verejné služby sa spočiatku pozastavovali pri prepájaní väčších nabíjacích staníc, pretože nedokázali uspokojiť prudký nárast dopytu bez modernizácie siete, aby ich zvládla. Zákonodarcovia v štáte však vydali nariadenia, ktoré ich nútili konať. A zrazu, hneď ako bola prijatá legislatíva, verejné služby konali naozaj rýchlo, aby uvoľnili cestu týmto novým zvyklostiam. Prirodzene mali určité výhrady a zavádzajú regulačné požiadavky obmedzujúce rýchlosť nabíjania v časoch vysokého dopytu, platné až do inštalácie modernizácie siete. Okrem toho v prípade domácností a menších firiem bola upravená doba-{7}}používania, aby boli spotrebitelia motivovaní účtovať v čase nízkeho dopytu, napríklad po polnoci. Ide o to, že existujúce štandardy im pomohli rýchlo sa prispôsobiť a uvoľniť cestu týmto novým použitiam. Musíte mať komunikáciu medzi utilitou, agregátorom, domácnosťou alebo firmou, zariadeniami v domácnosti a samotným EV, ktorá je bezproblémová a bezpečná a práve to umožňujú štandardy.

Môžete nám povedať viac o štandardoch kybernetickej bezpečnosti IEC pre grid a DER?

áno. Moja pracovná skupina v rámci TC 57 sa neustále snaží vyvíjať štandardy kybernetickej bezpečnosti IEC 62351, ktoré nazývam štandardy „Ako na to“. IEC tiež vyvinula normy IEC 62443, ktoré vám hovoria „Čo musíte urobiť“, ale nie ako to urobiť. Normy IEC 62443 sa rozširujú tak, aby zahŕňali horizontálne požiadavky na kybernetickú bezpečnosť, čo znamená, že rôzne oblasti, ako je energetika a zdravotnícke zariadenia, upravujú základné normy IEC 62443 tak, aby odrážali ich špecifickejšie potreby. Práve pracujeme na požiadavkách na kybernetickú bezpečnosť pre rozvodne a budeme pracovať na špecifických požiadavkách DER-. IEC 62443-4-2 možno použiť aj na testovanie kybernetickej bezpečnosti zariadení, ako sú DER.

Mimo IEC poskytuje IEEE 1547.3 odporúčania pre kybernetickú bezpečnosť v DER, ktoré môžu utility použiť ako návod. Okrem toho UL Solutions, americká- organizácia pre bezpečnosť a certifikáciu produktov, vyvíja štandard UL 2941 na testovanie kybernetickej bezpečnosti DER.

Aké výzvy je potrebné riešiť v oblasti kybernetickej bezpečnosti rozvodní a DER?

Rozvodne a DER sa veľmi líšia, pokiaľ ide o ich požiadavky na kybernetickú bezpečnosť. Rozvodne sú 100% kontrolované obsluhou, ktorá má úplnú kontrolu nad tým, aké opatrenia by mali prijať na ich ochranu. Naopak, DER majú rôznych vlastníkov, agregátorov, výrobcov, inštalatérov a dokonca aj rôzne nástroje. Pre kybernetickú bezpečnosť DER by ste museli získať dohodu medzi všetkými týmito rôznymi subjektmi o tom, akú úroveň zabezpečenia a aké protokoly použiť, a tento typ dohody môže byť dosť problematický. Výrobcovia elektrických vozidiel chcú, aby sme zostali mimo ich sveta -, nechcú, aby im napríklad utility hovorili, čo majú robiť.

Rozvodne sú kritickými zariadeniami pre elektrickú sieť, ktoré môžu byť pre útočníkov atraktívne kvôli ich viditeľnej úlohe pri poskytovaní elektrickej energie, kritickej infraštruktúry. Útok na jeden DER by však mohol jeho majiteľa podráždiť, no nie oveľa viac. Iba ak by útok zasiahol veľa DER, stal by sa kritickou hrozbou. Väčšina rozvodní má určitú formu fyzického zabezpečenia: majú ploty, brány a visiace zámky a niekedy dokonca aj kamery, zatiaľ čo DER sú len zriedka fyzicky chránené.

Z hľadiska komunikácie využívajú systémy DER internet, ktorý môže byť nezabezpečený, a výrobcovia zvyčajne nasadzujú do svojich systémov DER Modbus, ktorý nemá žiadne zabezpečenie. Takže aj keď sa externe používajú bezpečnejšie protokoly, stránky DER sú obzvlášť zraniteľné. Jednou z oblastí nezhody medzi utilitami a výrobcami DER je, kde by mala bezpečnosť začať a kto je zodpovedný za zabezpečenie ktorých zariadení – a kto reaguje na aké typy bezpečnostných útokov. Takže to sú niektoré z problémov, ktorými sa zaoberáme.

Môžete poškodiť mriežku hacknutím DER?

Rizikom je komunikačný kanál. Ak je DER prepojený so sieťou prostredníctvom komunikačného kanála a malvér prechádza cez komunikačný kanál až k iným DER, k agregátoru a dokonca aj k obslužnému programu a dáva riadiace príkazy na náhodné a opakované zapínanie a vypínanie systémov, spôsobí to zmätok v sieti. Je to jedna z našich hlavných starostí.

Aké sú hlavné oblasti zamerania TC 57 a SyC SE v budúcnosti?

Z krátkodobého hľadiska sa musíme uistiť, že všetky rôzne protokoly v priestore EV spĺňajú rovnaké požiadavky. Z dlhodobého hľadiska by sme od regulačného prostredia požadovali zmenu pohľadu na úlohu verejných služieb. Od inžinierskych sietí sa vyžaduje, aby obsluhovali všetky elektrické záťaže v súčasnom regulačnom prostredí. V budúcnosti však môžeme vidieť, že medzi používateľmi a nástrojom bude väčšia rovnováha, väčšia komunikácia a porozumenie medzi nimi. V budúcnosti by sa verejné služby mali stať dirigentmi orchestra, pričom používatelia dovážajú a vyvážajú energiu do siete flexibilným spôsobom na základe obmedzení, ak je to potrebné, a stimulov, ak je to možné. Nástroj bude spravovať sieť ako kyberneticky bezpečný a spoľahlivý systém. Od toho sme ešte dosť ďaleko. Ale uvažujeme o týchto podmienkach. K dosiahnutiu týchto cieľov nám všetkým s najväčšou pravdepodobnosťou pomôže umelá inteligencia.

Frances Cleveland je absolventkou elektrotechniky a aplikovanej fyziky na Harvardskej univerzite a post{0}}absolventkou elektrotechniky a informatiky na Kalifornskej univerzite v Berkeley.

Viac ako 35 rokov riadi a konzultuje projekty informačných a riadiacich systémov inteligentných sietí v elektroenergetike. Jej odborné znalosti sa zamerali predovšetkým na štandardy informačnej interoperability inteligentných sietí, otázky kybernetickej bezpečnosti, odolnosť elektrizačnej siete, funkcie inteligentných invertorov pre distribuované zdroje energie (DER) a integráciu systémov vrátane DER, zásuvných-elektrických vozidiel, pokročilé meracie infraštruktúry, automatizáciu distribúcie, automatizáciu rozvodní a operácie na trhu s energiou.