近日，國際能源署（IEA）發(fā)布《轉(zhuǎn)型中的電力系統(tǒng)——電力安全面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇》報(bào)告，分析了電力部門正在進(jìn)行的多種轉(zhuǎn)變。報(bào)告正文共4章，分別是能源轉(zhuǎn)型中的電力安全、信息網(wǎng)絡(luò)安全韌性、氣候適應(yīng)力以及政策建議。限于篇幅，小編早先已分享了編譯的第一部分（點(diǎn)擊下方圖片鏈接），本條微信消息將編譯報(bào)告中的應(yīng)對信息網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)和氣候變化影響部分，與各位讀者一起分享，感興趣的讀者也可點(diǎn)擊“閱讀原文”直接閱讀原報(bào)告。如轉(zhuǎn)載請標(biāo)明譯文來源。
IEA：轉(zhuǎn)型中的電力系統(tǒng)——電力安全面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇（I）：能源轉(zhuǎn)型中的電力安全
增強(qiáng)電力系統(tǒng)彈性
數(shù)字化為電力系統(tǒng)帶來許多進(jìn)步，但也增加了信息網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)字化技術(shù)可以使電力系統(tǒng)提高效率、節(jié)省成本、縮短停電時(shí)間，還可以幫助加速清潔能源轉(zhuǎn)型?；ヂ?lián)設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)以及其他智能電網(wǎng)技術(shù)可以帶來更多需求側(cè)響應(yīng)資源，提高能效，并以經(jīng)濟(jì)、高效和安全的方式促進(jìn)消納更多波動(dòng)可再生能源。然而，互聯(lián)設(shè)備和分布式能源的增長，正在擴(kuò)大電力系統(tǒng)受到潛在網(wǎng)絡(luò)攻擊的范圍。電力系統(tǒng)廣泛互聯(lián)和自動(dòng)化程度提高，也使其更容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊。網(wǎng)絡(luò)攻擊可能會(huì)導(dǎo)致對設(shè)備和過程失去控制，造成物理損壞和大面積停電。除了對關(guān)鍵服務(wù)、家庭和企業(yè)造成影響外，攻擊還會(huì)給電力公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，包括處理網(wǎng)絡(luò)攻擊的成本及其嚴(yán)重后果。
根據(jù)世界經(jīng)濟(jì)論壇（World Economic Forum）的《2020全球風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告》（http://www3.weforum.org/docs/WEF_Global_Risk_Report_2020.pdf），網(wǎng)絡(luò)攻擊在發(fā)生概率和影響方面是排名前十的全球風(fēng)險(xiǎn)之一。對于電力系統(tǒng)而言，網(wǎng)絡(luò)攻擊的威脅巨大且不斷增長，攻擊者在進(jìn)行攻擊時(shí)變得越來越復(fù)雜——既具有破壞性，又具有識(shí)別漏洞的能力。
但是，測量和追蹤網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)和影響很困難。第一個(gè)障礙是缺乏有關(guān)信息網(wǎng)絡(luò)安全事件的全面公開可用數(shù)據(jù)。第二是許多事件甚至根本沒有報(bào)告過，甚至沒有報(bào)告給監(jiān)管機(jī)構(gòu)或其他主管部門，而且有些攻擊甚至可能未被發(fā)現(xiàn)。第三是難以克服范圍和定義上的主要差異，例如什么才構(gòu)成“事件”或“攻擊”。追蹤重大網(wǎng)絡(luò)事件的全球數(shù)據(jù)庫（https://www.csis.org/programs/strategic-technologies-program/significant-cyber-incidents）顯示，近年來網(wǎng)絡(luò)攻擊事件的數(shù)量急劇增加，包括電力行業(yè)。
? 圖1 2006—2015年全球重大信息網(wǎng)絡(luò)安全事件
到目前為止，與大風(fēng)、設(shè)備故障或操作失誤等原因相比，由于網(wǎng)絡(luò)攻擊而造成的電力系統(tǒng)中斷很少。2015年對烏克蘭西部電網(wǎng)的攻擊是首次被確認(rèn)的針對電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊，攻擊者通過網(wǎng)絡(luò)攻擊手動(dòng)關(guān)閉了變電站，導(dǎo)致30個(gè)變電站脫網(wǎng)，造成22.5萬人被停電。盡管迄今為止受破壞的程度有限，但在某些情況下，網(wǎng)絡(luò)攻擊可能會(huì)對電力系統(tǒng)造成重大損害。
盡管不可能完全預(yù)防網(wǎng)絡(luò)攻擊，但可以將電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)為更具網(wǎng)絡(luò)彈性——承受、適應(yīng)事件并從事件和攻擊中迅速恢復(fù)，同時(shí)保持關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行的連續(xù)性。適應(yīng)新技術(shù)以及新風(fēng)險(xiǎn)和新威脅的能力至關(guān)重要。決策者、監(jiān)管者、系統(tǒng)運(yùn)營商乃至整個(gè)電力行業(yè)都可以在提高電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)彈性方面發(fā)揮重要作用。
增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)彈性是整個(gè)電力價(jià)值鏈上所有利益相關(guān)者的集體責(zé)任。增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)彈性是一個(gè)持續(xù)的過程，通常包括幾個(gè)階段：1）識(shí)別和評估風(fēng)險(xiǎn)與準(zhǔn)備；2）考慮風(fēng)險(xiǎn)和措施的優(yōu)先權(quán)以實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理策略；3）如果發(fā)生攻擊，遵循可靠的響應(yīng)和恢復(fù)程序；4）記錄并從過往事件中汲取教訓(xùn)；5）與其他利益相關(guān)者共享知識(shí)。由于網(wǎng)絡(luò)威脅在不斷發(fā)展，因此各方都需要持續(xù)監(jiān)控和評估其漏洞和風(fēng)險(xiǎn)狀況，并采取適當(dāng)?shù)拇胧?
網(wǎng)絡(luò)彈性活動(dòng)需要集成到組織的文化中，而不是被視為單獨(dú)的技術(shù)問題。如果沒有這種集成，組織將無法以整體、適當(dāng)和一致的方式應(yīng)對數(shù)字化轉(zhuǎn)型所帶來的挑戰(zhàn)。重要的是，當(dāng)發(fā)生攻擊時(shí)，組織在記錄和吸取過去的教訓(xùn)時(shí)，應(yīng)遵循可靠的響應(yīng)和恢復(fù)程序。網(wǎng)絡(luò)彈性是在網(wǎng)絡(luò)攻擊后汲取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了預(yù)防措施和糾正措施的組合。對過去的攻擊進(jìn)行反思可以為新措施的實(shí)施提供信息，并根據(jù)需要加強(qiáng)或重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有措施。與外部利益相關(guān)者的溝通同樣重要，以提高社區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)并幫助發(fā)現(xiàn)盲點(diǎn)和漏洞。決策者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、受監(jiān)管實(shí)體和其他利益相關(guān)者采取的行動(dòng)可以增強(qiáng)整個(gè)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)彈性，并確保實(shí)施適當(dāng)?shù)拇胧?
在政策和監(jiān)管辦法方面，制定有效的網(wǎng)絡(luò)彈性監(jiān)管是執(zhí)法與創(chuàng)新之間的微妙平衡，執(zhí)行戰(zhàn)略應(yīng)適合國情同時(shí)考慮風(fēng)險(xiǎn)的全球性質(zhì)，必須確保電網(wǎng)末端和整個(gè)電力系統(tǒng)價(jià)值鏈的恢復(fù)能力。隨著電動(dòng)汽車、其他電表后分布式能源以及互聯(lián)設(shè)備變得越來越普遍，從用戶側(cè)來的網(wǎng)絡(luò)攻擊對電力系統(tǒng)造成重大破壞的可能性會(huì)增加。最近的一項(xiàng)研究表明，使用公開數(shù)據(jù)對個(gè)人電動(dòng)車和快速充電站進(jìn)行有針對性的攻擊，可能會(huì)對當(dāng)?shù)仉娏?yīng)造成重大干擾。另一項(xiàng)研究展示了連接到物聯(lián)網(wǎng)的高功率設(shè)備，如空調(diào)和加熱器，如何被用來對電網(wǎng)發(fā)動(dòng)大規(guī)模協(xié)同攻擊導(dǎo)致局部停電，在最壞的情況下甚至?xí)?dǎo)致大規(guī)模停電。美國正在進(jìn)行相關(guān)研究，以更好地了解分布式能源的潛在脆弱性，并開發(fā)早期預(yù)警系統(tǒng)和響應(yīng)算法來保護(hù)電力供應(yīng)。加州頒布的最新第21條準(zhǔn)則要求，所有新的太陽能和儲(chǔ)能裝置都使用具有遠(yuǎn)程連接的智能逆變器，這也是全球電力系統(tǒng)監(jiān)管的趨勢。
增強(qiáng)氣候適應(yīng)力
電力系統(tǒng)正面臨著越來越大的來自氣候變化的壓力。氣候變化導(dǎo)致全球溫度上升，降水不規(guī)律，海平面上升以及更頻繁或更強(qiáng)烈的極端天氣事件，這對電力安全具有重大影響。對于發(fā)電側(cè)而言，氣候變化會(huì)降低效率，并改變發(fā)電廠（包括火電和可再生能源發(fā)電設(shè)施）的可用性和發(fā)電潛力。氣候變化可能給輸配電系統(tǒng)帶來更高的損耗、變電容量改變以及特定的物理損害。在許多國家，可能還會(huì)增加制冷的電力需求，這將成為增加發(fā)電量的驅(qū)動(dòng)因素。
? 圖2 2018—2030年住宅空間制冷需求增長預(yù)測
（注：STEPS-既定政策場景；SDS-可持續(xù)發(fā)展場景；OECD-經(jīng)合組織國家；Non-OECD非經(jīng)合組織國家）
氣候異常的加劇已經(jīng)給電力系統(tǒng)帶來了巨大挑戰(zhàn)，并增加了由氣候原因引起的破壞的可能性。在許多國家，極端天氣事件（如熱浪、山火、颶風(fēng)和洪水）的發(fā)生頻率或強(qiáng)度不斷增加，成為造成大面積停電的主要原因。美國加利福尼亞和澳大利亞最近因山火和熱浪造成的停電表明，電力系統(tǒng)已經(jīng)并且在很大程度上受到氣候危害的影響。過去20年間，美國由于極端天氣事件引起的大規(guī)模停電（影響超過5000戶）事故占到90%。期間，每年至少75%的極端天氣誘發(fā)了大規(guī)模停電，有些年份這一比例甚至達(dá)到或接近100%。
? 表1 長期氣候趨勢和極端天氣事件對電力系統(tǒng)的主要潛在影響
氣候變化對電力系統(tǒng)的負(fù)面影響越來越大，全球決策者、公用事業(yè)單位和利益相關(guān)方迫切需要采取行動(dòng)，以增強(qiáng)系統(tǒng)對氣候變化的適應(yīng)力。提高氣候適應(yīng)力不僅可以減少氣候影響造成的破壞和損失，還將支持清潔能源轉(zhuǎn)型，而清潔能源轉(zhuǎn)型則可以通過部署低碳能源技術(shù)來限制未來不利的氣候變化。
電力系統(tǒng)的氣候適應(yīng)力可應(yīng)對氣候變化的不利影響。一般而言，氣候適應(yīng)力是預(yù)測、承受、適應(yīng)與氣候變化有關(guān)的潛在危險(xiǎn)事件，并從其影響中恢復(fù)的能力。電力系統(tǒng)的氣候適應(yīng)力更具體的概念框架可以幫助決策者更好地確定氣候適應(yīng)力是電力安全的要素，其描述了電力系統(tǒng)的氣候適應(yīng)能力的關(guān)鍵方面——魯棒性、資源豐富性（resourcefulness）和恢復(fù)能力。
? 圖3 氣候適應(yīng)力的概念框架
魯棒性是能源系統(tǒng)承受氣候模式漸進(jìn)的長期變化并繼續(xù)運(yùn)行的能力。例如，與使用外部水資源（如河流或湖泊）的火力發(fā)電廠相比，使用循環(huán)水進(jìn)行冷卻的火力發(fā)電廠對溫升更具適應(yīng)力。資源豐富性是指在緊急情況下（例如極端天氣事件）可以繼續(xù)運(yùn)行的能力。例如，面對洪水，具有防洪水庫的水電站比其他電廠更有可能維持最低可接受的運(yùn)行水平?；謴?fù)能力是在因氣候危害而中斷之后恢復(fù)系統(tǒng)功能的能力。在通信、臨時(shí)資產(chǎn)和人力等方面具備充分協(xié)調(diào)的應(yīng)急預(yù)案，會(huì)使得電力系統(tǒng)具有更強(qiáng)的適應(yīng)力，可以更好地從氣候影響造成的中斷中恢復(fù)過來。
更具彈性的電力系統(tǒng)減少氣候影響的破壞和損失。最近的研究表明，考慮到氣候變化越來越大的影響，在大多數(shù)情況下，彈性電力系統(tǒng)的收益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于成本。據(jù)估計(jì)，在提高氣候適應(yīng)力的基礎(chǔ)設(shè)施上每投資1美元，就可以節(jié)省6美元。據(jù)世界銀行，如果將氣候適應(yīng)力所需的行動(dòng)延遲十年，花費(fèi)的成本將翻倍。
例如，地下輸配電纜比架空線路需要更高的前期投入，但是可以顯著減少氣候變化帶來的潛在損失并節(jié)省恢復(fù)所需成本。與地下電纜系統(tǒng)相比，架空輸配線路更容易受到諸如強(qiáng)風(fēng)、山火、洪水和山體滑坡等氣候危害的影響。2005年1月，當(dāng)Gudlun風(fēng)暴襲擊瑞典時(shí)，由于配電線路損壞，農(nóng)村地區(qū)停電持續(xù)長達(dá)20天，而城市地區(qū)的地下電纜停電僅持續(xù)了幾個(gè)小時(shí)。由于長時(shí)間的停電，瑞典電網(wǎng)運(yùn)營商損失了約2.5億歐元。此外，由于供電中斷造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失約為30億歐元。
各國政府可以通過針對其所面臨的特定類型的氣候危害采取定制的措施，來支持減少氣候影響的破壞和成本。在山火是主要威脅的加利福尼亞州，良好的森林維護(hù)可以最大程度地減少山火對輸配電線路的影響。在孟加拉國這個(gè)容易發(fā)生洪災(zāi)的國家，5.6億美元的額外防洪投資，可避免多達(dá)16億美元的損失。
采用氣候適應(yīng)性措施有助于可持續(xù)發(fā)展和清潔能源轉(zhuǎn)型。預(yù)計(jì)氣候危害的增多將對電力普及構(gòu)成重大威脅，這是聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDG）的目標(biāo)之七。根據(jù)IEA《世界能源展望2019》，全世界仍有8.4億人無法獲得電力供應(yīng)。未來的氣候變化可能會(huì)導(dǎo)致資源可用性受限，降低發(fā)輸電效率，以及增加停電概率，從而極大地影響電力普及這一可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
例如，在贊比亞，只有30％~40％的人口能夠獲得電力，然而電力系統(tǒng)已經(jīng)受到氣候變化的不利影響。較短的雨季和更頻繁的干旱對水力發(fā)電構(gòu)成了挑戰(zhàn)，水力發(fā)電目前占贊比亞發(fā)電量的80％以上。2016年2月，贊比亞最大的電源Kariba大壩的水位下降了88％，導(dǎo)致一些地區(qū)停電、限電和經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩。2019年8月，Kariba水電站再次需要減少發(fā)電量并實(shí)行每日停電。采取氣候適應(yīng)性措施，例如改進(jìn)的氣候危害監(jiān)測系統(tǒng)，增加電力結(jié)構(gòu)多樣性的戰(zhàn)略，將有助于保證贊比亞電網(wǎng)更加可靠。
電力在能源系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型中起著至關(guān)重要的作用。由于一些可再生能源技術(shù)可能對氣候變化敏感，電力系統(tǒng)如果缺乏彈性，還可能阻礙清潔能源轉(zhuǎn)型。在電力基礎(chǔ)設(shè)施容易受到氣候變化和極端天氣事件影響的國家中，情況尤其如此。制定有效的政策措施可防止?jié)撛诘氖袌鍪ъ`，提高電力系統(tǒng)的氣候適應(yīng)力，在電力安全政策中應(yīng)更加重視氣候適應(yīng)力。
電力安全政策應(yīng)更優(yōu)先地保護(hù)氣候恢復(fù)力。氣候恢復(fù)力的好處和氣候影響的成本往往在整個(gè)電力價(jià)值鏈中分布不均。它不可避免地提出了一個(gè)問題，即誰應(yīng)負(fù)責(zé)執(zhí)行恢復(fù)力措施并為此付出代價(jià)。在許多國家，電力部門在氣候恢復(fù)方面的進(jìn)展仍然落后，即使在有適應(yīng)氣候變化的國家戰(zhàn)略或計(jì)劃的國家，電力部門對其迫切需求也常常被忽視。
建立明確的氣候影響和恢復(fù)力評估框架是確保所有利益方正確了解氣候變化的第一步。在建立共同評估框架之后，決策者需要向基本服務(wù)提供者發(fā)出適當(dāng)?shù)男盘?hào)，以鼓勵(lì)公用事業(yè)公司將氣候恢復(fù)力納入其建設(shè)計(jì)劃和運(yùn)營制度，將氣候恢復(fù)力納入其長期能源和氣候政策的核心要素，同時(shí)鼓勵(lì)私營部門考慮電力系統(tǒng)的氣候恢復(fù)力，并解決潛在的市場失靈問題。通過支持性政策措施，企業(yè)可以通過提高基礎(chǔ)設(shè)施能力、改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行方式、制定恢復(fù)規(guī)劃和提高應(yīng)對能力等實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的氣候適應(yīng)力。
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