Предизвикателства и възможности пред електроенергийната сигурност

Институт за енергиен мениджмънт

Електричеството е неразделна част от всички съвременни икономики, като поддържа редица критични инфраструктури и услуги от здравеопазване до банкиране и транспорт. Следователно сигурното снабдяване с електричество е от първостепенно значение. Енергийният сектор претърпява фундаментални промени: декарбонизация с бърз растеж на променливи възобновяеми източници, цифровизация, разширяване на възможностите за кибератаки и климатични промени, водещи до по-екстремни метеорологични явления. В отговор правителствата, индустриите и други заинтересовани страни ще трябва да подобрят своите рамки за гарантиране на електроенергийната сигурност чрез актуализирани политики, регламенти и пазарни проекти.

Докладът на Международната енергийна агенция Power systems in transition изследва продължаващите множество трансформации в електроенергийния сектор, които водят до новите системи на бъдещето. За първи път в един доклад се разглеждат три ключови аспекта на сигурността на електроенергията: енергиен преход с повече непостоянни възобновяеми източници, кибер рискове и климатични въздействия. Освен това се изследват ролите на новите технологии и реакцията от страна на търсенето, както и електрификацията на други сектори. Примери и казуси за всички тези промени са взети от енергийните системи по целия свят. Описани са съществуващите рамки, които оценяват и гарантират сигурността на електроенергията, и се предлагат най-добрите практики, както и препоръки за насочване на политиците при адаптирането им към разнообразните текущи тенденции.

Електроенергийна сигурност по време на енергийни трансформации

Сигурното снабдяване с електроенергия е от съществено значение за просперитета на нашите общества и е необходимо за денонощната цифрова икономика. Трудностите, причинени от пандемията Covid-19, ни напомнят за критичното значение на електричеството във всички аспекти на нашия живот, от поддържането на медицинско оборудване в работно състояние и ИТ системите на разположение до организиране на работа от разстояние и видеоконферентно обучение. Осигуряването на безопасно и надеждно електроснабдяване е от първостепенно значение за всички страни.

Докато днес електроенергията представлява само една пета от общото крайно потребление на енергия, нейният дял се увеличава. При развитие, съответстващо на Парижкото споразумение, тенденцията ще се ускори и електричеството може да надмине петрола като основен енергиен източник до 2040 г. Търсенето на електричество се увеличава с около 50% само за 20 години при всички сценарии на IEA World Energy Outlook, като растежът е концентриран предимно в бързо развиващите се и развиващите се икономики.

В бъдеще се очаква електроенергията да играе по-голяма роля в отоплението, охлаждането и транспорта, както и в много цифрово интегрирани сектори като комуникациите, финансите и здравеопазването. Необходимостта от стабилни мерки за сигурност на електроенергията ще се превърне в предпоставка за правилното функциониране на съвременните икономики. Всичко това поставя сигурността на електроенергията по-високо от всякога в дневния ред на енергийната политика.

Пейзажът на енергийния сектор претърпя драматични промени, преминавайки от система, характеризираща се с централизирани, вертикално интегрирани системи, използващи сравнително малък брой големи диспечируеми ТЕЦ, към такава, съставена от пазари с голям брой производители на енергия от всякакъв вид, много от които използват непостоянни възобновяеми ресурси. В същото време ролята на цифровите технологии се увеличава експоненциално. Новите цифрови технологии предоставят нови възможности за икономиката, както и подпомагат управлението на тези по-сложни системи, но също така излагат електроенергийната система на кибер заплахи. Докато правителствата и промишлеността прилагат мерки за смекчаване на изменението на климата, адаптирането на инфраструктурата на електроенергийната система към въздействието на изменението на климата, за да се запази нейната стабилност и устойчивост, трябва да стане приоритет.

Тези тенденции изискват по-широк, всеобхватен подход към сигурността на електроенергията: такъв, който обединява действия, предприети на техническо, икономическо и политическо ниво, с цел да се увеличи степента на краткосрочна и дългосрочна сигурност в контекст, който едновременно включва енергийни преходи, киберзаплахи и климатични въздействия. Това е първият път, в който доклад разглежда и трите аспекта заедно.

Чистият енергиен преход ще донесе голяма структурна промяна в електрическите системи по целия свят. Променливото производство на възобновяеми източници вече е нараснало през последното десетилетие. Тенденцията е да продължи и дори да се ускори, тъй като фотоволтаиците и вятърът стават сред най-евтините източници на електроенергия и допринасят за постигането на целите за изменението на климата. В сценария на МЕА за устойчиво развитие средният годишен дял на променливите възобновяеми източници в общото производство ще достигне 45% до 2040 г.

Такъв бърз растеж на променливи възобновяеми ресурси ще помогне за облекчаване на традиционните опасения относно сигурността на горивата, но ще изисква бързо увеличаване на гъвкавостта в енергийните системи. От друга страна, конвенционалните електроцентрали, които осигуряват по-голямата част от гъвкавостта днес, стагнират или намаляват, особено тези, които използват въглища и ядрена енергия. От страна на търсенето, електрификацията ще увеличи търсенето на електроенергия, а технологиите и цифровизацията позволяват по-активна роля на потребителите като част от по-децентрализираните системи.

Традиционните рамки за осигуряване на електроенергийна сигурност няма да бъдат достатъчни при тези промени. Предизвикателството за политиците и системните плановици е да актуализират политиките, регулациите и характеристиките на пазарния дизайн, за да гарантират, че енергийните системи остават сигурни през целия си преход към чиста енергия.

Опитът в редица страни показва, че непостоянните възобновяеми източници могат да бъдат надеждно интегрирани в енергийните системи. Много страни и региони в много части на света са успели в тази задача, използвайки различни подходи и се възползват от своите ресурси за гъвкавост. Светът разполага с голям набор от инструменти и уроци, които да бъдат интегрирани в инструментариума за създаване на политики.

Използването по най-добрия начин на съществуващите активи за гъвкавост и осигуряването на инсталации за съхранение на енергия при необходимост трябва да бъдат приоритет на политиката. Това ще изисква пазарни и регулаторни реформи за по-добро възнаграждение на всички форми на гъвкавост, както и внимателни оценки на адекватността на въздействието на плановете за извеждане от експлоатация на изпращаеми доставки.

Въпреки това, занапред, новите ресурси за допълнителна гъвкавост трябва да се развиват успоредно с разрастването на слънчевата и вятърната енергия, особено в нововъзникващите и развиващите се икономики, които са изправени пред силен растеж на търсенето на електричество. Поддържането на надеждност в условията на по-голяма променливост на търсенето и предлагането ще изисква по-големи и по-навременни инвестиции в мрежи и гъвкави ресурси - включително от страна на търсенето, разпределени ресурси и ресурси за съхранение, за да се гарантира, че енергийните системи са достатъчно гъвкави и разнообразни по всяко време.

За отбелязване е, че настоящите инвестиционни тенденции не подкрепят такива изисквания и ще трябва да бъдат съответно надградени колкото се може по-скоро. Мрежите са от особено значение, тъй като инвестициите в тях намаляват с 16,3% от 2015 г. Мрежите също се нуждаят от дългосрочно планиране, имат дълги срокове за изграждане и често са изправени пред социални проблеми.

Изграждането на нови активи за осигуряване на необходимата адекватност и гъвкавост ще изисква актуализация на пазарния дизайн. По-голямата зависимост от възобновяемите енергийни източници ще увеличи нуждата от технологии, които осигуряват гъвкавост и адекватност на системата. Това ще включва съхранение, междусистемни връзки, централи на природен газ в много региони и реакция от страна на търсенето, активирана чрез цифровизацията. Ще са необходими и актуализирани подходи към планирането с по-усъвършенствани вероятностни анализи, които отчитат и позволяват принос от всички налични технологии за адекватност.

Повишаване на кибер устойчивостта

Цифровизацията предлага много предимства за електроенергийните системи в прехода към чиста енергия. В същото време бързият растеж на свързаните енергийни ресурси и устройства разширява потенциалната уязвимост на кибератаки, докато повишената свързаност и автоматизация в цялата система повишава рисковете за киберсигурността.

Заплахата от кибератаки върху електроенергийните системи е значителна и нараства. Хакерите стават все по-усъвършенствани в извършването на атаки. Една успешна кибератака може да предизвика загуба на контрол над устройствата и процесите, което от своя страна да причини физически щети и широкообхватно прекъсване на услугите.

Въпреки че пълното предотвратяване на кибератаките не е възможно, електрическите системи могат да станат по-устойчиви на кибер-света - да издържат, да се адаптират и бързо да се възстановяват от инциденти и атаки, като същевременно запазват непрекъснатостта на действие на критичните инфраструктури. Политиците, регулаторите, комуналните услуги и доставчиците на оборудване трябва да играят ключови роли, за да гарантират кибер устойчивостта на цялата верига за създаване на стойност в електроенергетиката.

Правителствата по света могат да подобрят кибер устойчивостта чрез редица политически и регулаторни подходи, вариращи от силно ограничаващи и описателни подходи до ориентирани към създаването на рамкови подходи, базирани на изпълнението. Подходите, които са по-предписателни и дескриптивни, имат предимството да позволят по-рационализиран мониторинг на съответствието, но те биха могли да се изправят пред предизвикателството да не са в крак с променящите се кибер рискове. По-малко описателните, базирани на рамки подходи позволяват различни механизми и скорост на изпълнение в различните юрисдикции, но те повдигат въпроси за това как да се създаде последователен и стабилен подход между страните към киберсигурността с осезаемо и ефективно въздействие. Стратегиите за прилагане трябва да бъдат съобразени с националния контекст, като същевременно се отчита глобалният характер на рисковете.

Подобряване на климатичната устойчивост

Електроенергийната система е свидетел на нарастващ натиск по отношение на изменението на климата. Повишаването на глобалните температури, по-екстремните и променливи модели на валежите, повишаването на морското равнище и по-екстремните метеорологични явления вече представляват значително предизвикателство за сигурността на електроенергията, увеличавайки вероятността от климатични смущения.

Въпреки че има общо признание за тези тенденции и свързаните с тях рискове, само 17 държави от семейството на МЕА са включили конкретни действия за устойчивост спрямо климата на електроенергийните системи в своите национални стратегии за адаптиране към днешна дата. От тях само шест покриват цялата верига на стойността на електроенергията.

Повишаването на устойчивостта на електроенергийните системи към изменението на климата носи множество ползи. По-устойчивите електрически системи намаляват щетите и загубите от въздействието на климата и носят по-големи ползи от разходите. Освен това внедряването на устойчиви на климата електроенергийни системи помага на развиващите се страни да се справят с непосредствените заплахи от климатичните опасности и да осигурят надежден достъп до електричество. Устойчивостта на климата също улеснява прехода към чиста енергия, като дава възможност за повече решения за електрификация и ускорява прехода към технологии за възобновяема енергия, които често са чувствителни към променящия се климат.

Ефективните политически мерки играят важна роля за изграждането на устойчивост на климата. Ползите от устойчивостта на климата и разходите от климатичните въздействия обикновено се разпределят неравномерно по веригата на стойността на електроенергията. Това неизбежно повдига въпроса кой трябва да бъде отговорен за предоставянето на мерки за устойчивост и плащането им. Политическите мерки за устойчивост на климата могат да насърчат бизнеса да приеме мерки за устойчивост, като по този начин предотвратява потенциален „пазарен провал“.

По-висок приоритет трябва да се даде на устойчивостта на климата в политиките за сигурност на електроенергията. В много страни нивото на ангажираност и напредък към устойчивостта на климата в електроенергийния сектор все още изостава. Включването на устойчивостта на климата в енергийните и климатични политики може да изпрати силен сигнал към частния сектор, вдъхновявайки бизнеса да обмисли устойчивостта на климата при планирането и работата си.

Рамка за действие

Трите области по-горе изискват различни реакции на сигурността. Следва да бъдат приложими следните всеобхватни принципи:

1. Институционализиране: установяване на ясни отговорности, стимули и правила;
2. Идентифициране на рисковете: извършване на редовни анализи на риска за цялата система;
3. Управление и смекчаване на риска: подобряване на готовността по цялата верига за доставка на електроенергия;
4. Проследяване на напредъка: следене, записване и споделяне на опита; и
5. Реакция и възстановяване: справяне с прекъсвания или атаки и усвояване на научените уроци