Normy pro elektrická vozidla a síť

"V budoucnu by se veřejné služby měly stát dirigenty orchestru"

Frances Cleveland, jedna z předních IEC expertů na kybernetickou bezpečnost a propojení distribuovaných energetických zdrojů (DER) do sítě, říkáe-techo nejnovějších standardech pro připojení elektrických vozidel (EV) k elektrické síti a jak je udržet v bezpečí.

IEC připravuje cestu pro standardy pro elektromobily používané jako DER pro síť, což znamená, že elektromobily mohou nabíjet elektřinu ze sítě, ale v případě potřeby do ní také energii vybíjet. Existují v této oblasti nějaké nové standardy?

Došlo k velkému pokroku, částečně v IEC a částečně mimo IEC. Milníkem IEC je zveřejnění IEC 63584 v roce 2024 na základě důležitého protokolu, protokolu otevřeného nabíjecího bodu nebo OCPP. V minulosti OCPP poskytovalo podporu pouze pro nabíjení EV. V reakci na požadavky na správu sítě pro vybíjení EV však protokol nyní nabízí interoperabilní komunikaci mezi nabíjecími stanicemi (EVSE) a různými operátory nebo agregátory flexibility, takže je schopen podporovat různé dodavatele a mnoho různých regulačních požadavků. Samotný protokol se aktualizuje, aby splňoval doporučení IEC 63460 vyvinutá v IEC Systems Committee for Smart Energy (SyC SE), která zahrnují EV fungující jako DER při nabíjení i při vybíjení do domácnosti nebo sítě. Tato norma byla zveřejněna teprve nedávno. V budoucích doplňcích bude IEC 63584 zahrnovat více funkcí DER, včetně omezení nabíjení a vybíjení, autonomní reakce na frekvenci a napětí a řízení jako každé jiné DER.

Dalším standardem v této oblasti je ISO 15118-20, který podle potřeby rozšiřuje komunikaci z EVSE na samotné EV. Tento protokol je také aktivně aktualizován, aby odrážel požadavky, aby EV fungovala jako DER.

Jsou všechny tyto standardy komplementární nebo konkurenční?

Všichni pracují na různých úrovních. Pro komunikaci mezi EVSE a EV se používá norma ISO 15118-20. Norma IEC 63584 se používá ke komunikaci mezi EVSE a externími systémy, například agregáty elektřiny. Oba se používají ve vzájemném spojení ke komunikaci výměn dat, které jsou nutné pro splnění funkčních požadavků na napájecí systém podle IEEE 1547.

Jak na tom různé technické komise spolupracovaly?

IEC TC 57 vydala IEC 61850-7-420, která definuje sémantické informační modely (názvy a významy datových objektů), které jsou nezbytné pro správu DER. Názvy datových objektů IEC 61850 a jejich významy jsou používány v následujících šesti komunikačních protokolech souvisejících 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 se skutečně stala zdrojem názvů dat a významů a je zlatým nugetem v srdci všech norem zabývajících se interakcí sítě s DER.

Odborníci na TC 69, který vydává normy pro systémy přenosu elektrické energie pro EV, si proto uvědomili, že norma IEC 61850-7-420 je vhodným základem pro komunikaci s EV zapojenými do sítě. Mají společnou pracovní skupinu (JWG11) s TC 57, která se zabývá řízením infrastruktury nabíjení a vybíjení EV. Další společná pracovní skupina (JWG15) zahrnuje jak TC 57, tak TC 120, která připravuje standardy pro systémy skladování energie. JWG15 řeší případy použití a požadavky na data mezi operátory flexibility, agregátory a nabíjecími stanicemi pro elektromobily.

SyC SE identifikuje mezery v práci, kterou tyto skupiny vykonávají. IEC 63460"EV jako DER"navrhuje způsoby jejich řešení. Toto úsilí ze strany SyC, spolu s prací mnoha odborníků IEC a ISO v této oblasti EV, bylo rozhodující pro aktualizaci OCPP a ISO/IEC 15118-20 a pomohlo k poznání, že EV jsou jen dalším zdrojem uložené energie pro podporu sítě (a jejich vlastníků!).

S obrovským růstem prodeje EV v roce 2024, chtěly energetické společnosti, aby byly tyto normy zveřejněny, aby jim pomohly vyhovět rostoucí poptávce po elektřině z EV?

Ano. Dám vám příklad Kalifornie v USA, která má největší počet EV v této zemi. Veřejné společnosti zpočátku omezovaly propojování větších nabíjecích stanic, protože nemohly uspokojit nárůst poptávky bez modernizace sítě, aby je zvládly. Zákonodárci ve státě však vydali nařízení, která je nutí jednat. A najednou, jakmile byla přijata legislativa, veřejné služby jednaly opravdu rychle, aby uvolnily cestu těmto novým zvyklostem. Přirozeně měli určité výhrady a zavádějí regulační požadavky omezující rychlost nabíjení v době vysoké poptávky, platné do doby, než budou instalovány modernizace sítě. U domácností a menších firem byla navíc upravena doba-{7}}použití, aby byli spotřebitelé motivováni k účtování v době nízké poptávky, například po půlnoci. Jde o to, že stávající standardy jim pomohly rychle se přizpůsobit a uvolnit cestu pro tato nová použití. Musíte mít komunikaci mezi utilitou, agregátorem, domácností nebo firmou, domácími zařízeními a samotným elektromobilem, která je bezproblémová a bezpečná a právě to umožňují standardy.

Můžete nám říci více o standardech kybernetické bezpečnosti IEC pro grid a DER?

Ano. Moje pracovní skupina v rámci TC 57 neustále usiluje o vývoj standardů kybernetické bezpečnosti IEC 62351, kterým říkám standardy „Jak na to“. IEC také vyvinula normy IEC 62443, které vám říkají „Co musíte udělat“, ale ne jak to udělat. Normy IEC 62443 se rozšiřují tak, aby zahrnovaly požadavky na horizontální kybernetickou bezpečnost, což znamená, že různé oblasti, jako je energetika a lékařská zařízení, upravují základní normy IEC 62443 tak, aby odrážely jejich specifičtější potřeby. Právě pracujeme na požadavcích na kybernetickou bezpečnost pro rozvodny a budeme pracovat na specifických požadavcích DER-. IEC 62443-4-2 lze také použít pro testování kybernetické bezpečnosti zařízení, jako jsou DER.

Mimo IEC poskytuje IEEE 1547.3 doporučení pro kybernetickou bezpečnost v DER, která mohou utility použít jako vodítko. Kromě toho UL Solutions, americká- organizace pro bezpečnost a certifikaci produktů, vyvíjí standard UL 2941 pro testování kybernetické bezpečnosti DER.

Jaké výzvy je třeba řešit v oblasti kybernetické bezpečnosti rozvoden a DER?

Rozvodny a DER se velmi liší s ohledem na požadavky na kybernetickou bezpečnost. Rozvodny jsou 100% řízeny obslužným programem, který má úplnou kontrolu nad tím, jaká opatření by měla přijmout, aby je ochránila. Naopak DER mají různé vlastníky, agregátory, výrobce, instalátory a dokonce i různé utility. Pro kybernetickou bezpečnost DER byste museli mezi všemi těmito různými subjekty získat dohodu o tom, jakou úroveň zabezpečení a jaké protokoly používat, a tento typ dohody může být značně problematický. Výrobci elektromobilů chtějí, abychom zůstali mimo jejich svět -, nechtějí, aby jim například utility říkaly, co mají dělat.

Rozvodny jsou kritické části zařízení pro elektrickou síť, které mohou být pro útočníky atraktivní kvůli jejich viditelné roli při poskytování elektrické energie, kritické infrastruktury. Útok na jediný DER by však mohl jeho majitele podráždit, ale ne o moc víc. Pouze pokud by útok zasáhl mnoho DER, stal by se kritickou hrozbou. Většina rozvoden má nějakou formu fyzického zabezpečení: mají ploty, brány a visací zámky a někdy i kamery, zatímco DER jsou jen zřídka fyzicky chráněny.

Z hlediska komunikace systémy DER využívají internet, který může být nezabezpečený, a výrobci obvykle nasazují do svých systémů DER Modbus, který nemá žádné zabezpečení. Takže i když se externě používají bezpečnější protokoly, stránky DER jsou obzvláště zranitelné. Jednou z oblastí neshod mezi utilitami a výrobci DER je, kde by mělo zabezpečení začít a kdo je zodpovědný za zabezpečení kterého zařízení – a kdo reaguje na jaké typy bezpečnostních útoků. Takže to jsou některé z problémů, které řešíme.

Dokážete poškodit mřížku hacknutím DER?

Riziko spočívá v komunikačním kanálu. Pokud je DER připojen k síti prostřednictvím komunikačního kanálu a malware prochází komunikačním kanálem až k dalším DER, k agregátoru a dokonce i k utilitě a dává kontrolní příkazy k náhodnému a opakovanému zapínání a vypínání systémů, způsobí to v síti zmatek. Je to jedna z našich hlavních starostí.

Na jaké hlavní oblasti se v budoucnu zaměří TC 57 a SyC SE?

V krátkodobém horizontu se musíme ujistit, že všechny různé protokoly v prostoru EV splňují stejné požadavky. Z dlouhodobého hlediska bychom požadovali, aby regulační prostředí změnilo svůj pohled na roli utilit. Ve stávajícím regulačním prostředí musí veřejné služby obsluhovat všechny elektrické zátěže. Ale v budoucnu můžeme vidět, že mezi uživateli a nástrojem bude větší rovnováha, s větší komunikací a větším porozuměním mezi nimi. V budoucnu by se veřejné služby měly stát dirigenty orchestru, přičemž uživatelé budou dovážet a vyvážet energii do sítě flexibilním způsobem na základě omezení, pokud je to nutné, a na základě pobídek, kde je to možné. Nástroj bude spravovat síť jako kyberneticky bezpečný a spolehlivý systém. K tomu jsme ještě docela daleko. Ale uvažujeme o těchto podmínkách. K dosažení těchto cílů nám všem s největší pravděpodobností pomůže umělá inteligence.

Frances Cleveland je absolventkou elektrotechniky a aplikované fyziky na Harvardské univerzitě a post{0}}absolventkou elektrotechniky a informatiky na Kalifornské univerzitě v Berkeley.

Více než 35 let řídí a konzultuje projekty informačních a řídicích systémů inteligentních sítí v elektroenergetice. Její odborné znalosti se soustředily především na standardy informační interoperability inteligentních sítí, otázky kybernetické bezpečnosti, odolnost elektrické sítě, funkce inteligentních invertorů pro distribuované zdroje energie (DER) a integraci systémů, včetně DER, zásuvných-elektrických vozidel, pokročilé měřicí infrastruktury, automatizaci distribuce, automatizaci rozvoden a operace na trhu s energií.