近日，國(guó)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(duì)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(qǐng)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(zhǎng)，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(duì)設(shè)備和過程失去控制，造成物理?yè)p壞和大面積停電。除了對(duì)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(duì)于電力系統(tǒng)而言，網(wǎng)絡(luò)攻擊的威脅巨大且不斷增長(zhǎng)，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(cè)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(kù)（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(duì)烏克蘭西部電網(wǎng)的攻擊是首次被確認(rèn)的針對(duì)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(duì)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(yíng)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(píng)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(píng)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(duì)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(duì)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(guó)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(duì)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(duì)個(gè)人電動(dòng)車和快速充電站進(jìn)行有針對(duì)性的攻擊，可能會(huì)對(duì)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(duì)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(guó)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(yáng)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(shì)。
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(duì)電力安全具有重大影響。對(duì)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?yè)p害。在許多國(guó)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(zhǎng)預(yù)測(cè)
（注：STEPS-既定政策場(chǎng)景；SDS-可持續(xù)發(fā)展場(chǎng)景；OECD-經(jīng)合組織國(guó)家；Non-OECD非經(jīng)合組織國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(zhǎng)期氣候趨勢(shì)和極端天氣事件對(duì)電力系統(tǒng)的主要潛在影響
氣候變化對(duì)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(duì)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(duì)氣候變化的不利影響。一般而言，氣候適應(yīng)力是預(yù)測(cè)、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(zhǎng)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(duì)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(duì)洪水，具有防洪水庫(kù)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(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)間的停電，瑞典電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)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(guó)政府可以通過針對(duì)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(duì)輸配電線路的影響。在孟加拉國(guó)這個(gè)容易發(fā)生洪災(zāi)的國(guó)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(duì)電力普及構(gòu)成重大威脅，這是聯(lián)合國(guó)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(duì)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(cè)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(duì)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(guó)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?chǎng)失靈，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(guó)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(guó)家戰(zhàn)略或計(jì)劃的國(guó)家，電力部門對(duì)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(píng)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(píng)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(yíng)制度，將氣候恢復(fù)力納入其長(zhǎng)期能源和氣候政策的核心要素，同時(shí)鼓勵(lì)私營(yíng)部門考慮電力系統(tǒng)的氣候恢復(fù)力，并解決潛在的市場(chǎng)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(duì)能力等實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的氣候適應(yīng)力。
本文內(nèi)容節(jié)選自IEA，不代表本刊觀點(diǎn)，編者水平有限，內(nèi)容請(qǐng)以英文原文為準(zhǔn)，版權(quán)歸原作者所有。
