전기 자동차 및 그리드에 대한 표준

"미래에는 유틸리티가 오케스트라 지휘자처럼 되어야 한다"

사이버 보안 및 분산 에너지 자원(DER)과 그리드의 상호 연결 분야의 최고 IEC 전문가 중 한 명인 Frances Cleveland는 다음과 같이 말합니다.전자-기술전기 자동차(EV)를 전기 네트워크에 연결하기 위한 최신 표준과 이를 안전하게 유지하는 방법에 대해 알아보세요.

IEC는 그리드용 DER로 사용되는 EV에 대한 표준을 마련하고 있습니다. 즉, EV는 그리드에서 전기를 충전할 수 있지만 필요할 경우 에너지를 방전할 수도 있습니다. 해당 분야에 새로운 표준이 있나요?

많은 진전이 있었습니다. 일부는 IEC에서, 일부는 IEC 외부에서 진행되었습니다. IEC의 이정표는 중요한 프로토콜인 개방형 충전 포인트 프로토콜(OCPP)을 기반으로 하는 2024년 IEC 63584의 출판입니다. 기존 OCPP는 전기차 충전만 지원했다. 그러나 EV 방전을 위한 그리드 관리 요구 사항에 대응하여 이제 프로토콜은 충전소(EVSE)와 다양한 유연성 운영자 또는 통합자 간의 상호 운용 가능한 통신을 제공하므로 다양한 공급업체와 다양한 규제 요구 사항을 지원할 수 있습니다. 프로토콜 자체는 스마트 에너지를 위한 IEC 시스템 위원회(SyC SE)에서 개발된 IEC 63460 권장 사항을 충족하기 위해 업데이트되고 있습니다. 여기에는 충전 시 및 가정이나 그리드로 방전할 때 DER 역할을 하는 EV가 포함됩니다. 이 표준은 최근에 출판되었습니다. 향후 추가 기능으로 IEC 63584에는 충전 및 방전 제한, 주파수 및 전압에 대한 자율적 응답, 다른 DER과 마찬가지로 관리 등 더 많은 DER 기능이 포함될 예정입니다.

해당 영역의 또 다른 표준은 필요에 따라 EVSE에서 ​​EV 자체로 통신을 확장하는 ISO 15118-20입니다. 이 프로토콜은 또한 EV가 DER로 작동하기 위한 요구 사항을 반영하기 위해 적극적으로 업데이트되고 있습니다.

이러한 표준은 모두 보완적입니까 아니면 경쟁적입니까?

그들은 모두 다른 수준에서 작동합니다. ISO 15118-20 표준은 EVSE와 EV 간의 통신에 사용됩니다. IEC 63584 표준은 EVSE와 외부 시스템(예: 전기 집선 장치) 간의 통신에 사용됩니다. 둘 다 IEEE 1547의 전력 시스템 기능 요구 사항을 충족하는 데 필요한 데이터 교환을 전달하기 위해 서로 함께 사용됩니다.

이를 위해 다양한 기술 위원회가 어떻게 협력했나요?

IEC TC 57에서는 DER을 관리하는 데 필요한 의미 정보 모델(데이터 개체 이름 및 의미)을 정의하는 IEC 61850-7-420을 발표했습니다. IEC 61850 데이터 개체 이름과 그 의미는 IEC 61850-7-420, IEEE 2030.5, IEEE 1815.2(DNP3), SunSpec Modbus, OCPP 및 ISO/IEC 15118-20 등 6가지 DER 관련 통신 프로토콜에서 사용됩니다. 이는 IEC 61850-7-420이 실제로 데이터 이름과 의미의 소스가 되었으며 그리드와 DER의 상호 작용을 다루는 모든 표준의 중심에 있는 황금 덩어리라는 것을 의미합니다.

따라서 EV용 전기 에너지 전송 시스템에 대한 표준을 발행하는 TC 69의 전문가들은 IEC 61850-7-420 표준이 그리드에 연결된 EV와의 통신을 위한 적절한 기반이라는 것을 깨달았습니다. 그들은 TC 57과 함께 EV 충전 및 방전 인프라 관리를 다루는 공동 작업 그룹(JWG11)을 보유하고 있습니다. 또 다른 공동 작업 그룹(JWG15)에는 에너지 저장 시스템에 대한 표준을 준비하는 TC 57과 TC 120이 모두 포함되어 있습니다. JWG15는 유연성 운영자, 수집자 및 EV 충전소 간의 사용 사례 및 데이터 요구 사항을 다룹니다.

SyC SE는 이러한 그룹이 수행하는 작업의 공백을 식별합니다. IEC 63460"DER로서의 EV"해결 방법을 제안합니다. 이 EV 분야의 많은 IEC 및 ISO 전문가의 작업과 함께 SyC의 이러한 노력은 OCPP 및 ISO/IEC 15118-20을 업데이트하는 데 매우 중요했으며 EV가 그리드(및 그 소유자!)를 지원하기 위한 또 다른 저장 에너지원이라는 인식에 도움이 되었습니다.

2024년 EV 판매가 크게 증가함에 따라, 전기 회사는 EV의 증가하는 전기 수요를 수용하는 데 도움이 되도록 이러한 표준을 발표하기를 원했습니까?

예. 미국에서 가장 많은 전기차를 보유하고 있는 캘리포니아를 예로 들어보겠습니다. 전력회사는 처음에는 대규모 충전소를 상호 연결하는 데 어려움을 겪었습니다. 수요를 처리할 그리드를 업그레이드하지 않으면 급증하는 수요를 수용할 수 없었기 때문입니다. 그러나 주의 입법자들은 그들이 행동하도록 강요하는 규정을 발표했습니다. 그리고 갑자기 법안이 통과되자마자 전력회사는 이러한 새로운 용도를 위한 길을 마련하기 위해 매우 빠르게 행동했습니다. 당연히 몇 가지 주의 사항이 있었으며 수요가 많은 시간 동안 충전 속도를 제한하는 규제 요구 사항을 도입하고 있습니다. 이는 그리드 업그레이드가 설치될 때까지 유효합니다. 또한, 가정 및 소규모 기업의 경우 소비자가 자정 이후와 같이 수요가 적은 시간에 충전하도록 권장하기 위해 사용 시간-요금-이 수정되었습니다. 요점은 기존 표준 환경이 이러한 새로운 용도에 빠르게 적응하고 자리를 잡는 데 도움이 되었다는 것입니다. 유틸리티, 수집자, 가정 또는 회사, 가정의 장치 및 EV 자체 간의 통신이 원활하고 안전해야 하며 이것이 바로 표준을 가능하게 하는 것입니다.

그리드 및 DER에 대한 IEC 사이버 보안 표준에 대해 더 자세히 알려주실 수 있나요?

예. IEC 62351 사이버 보안 표준을 개발하는 TC 57 내부의 작업 그룹에서는 이를 "실행 방법" 표준이라고 부르며 지속적인 노력을 기울이고 있습니다. IEC는 또한 "무엇을 해야 하는지"는 알려주지만 수행 방법은 알려주지 않는 IEC 62443 표준을 개발했습니다. IEC 62443 표준은 수평적 사이버 보안 요구 사항을 포함하도록 확장되고 있습니다. 이는 에너지 및 의료 장비와 같은 다양한 영역이 보다 구체적인 요구 사항을 반영하기 위해 기본 IEC 62443 표준을 수정하고 있음을 의미합니다. 우리는 현재 변전소에 대한 사이버 보안 요구 사항을 연구하고 있으며 DER-특정 요구 사항을 연구할 예정입니다. IEC 62443-4-2는 DER과 같은 장치의 사이버 보안을 테스트하는 데에도 사용할 수 있습니다.

IEC 외부에서 IEEE 1547.3은 유틸리티의 지침으로 사용할 수 있는 DER의 사이버 보안에 대한 권장 사항을 제공합니다. 또한 미국-에 본사를 둔 제품 안전 및 인증 기관인 UL Solutions는 DER의 사이버 보안을 테스트하기 위한 UL 2941 표준을 개발하고 있습니다.

변전소 및 DER의 사이버 보안과 관련하여 해결해야 할 과제는 무엇입니까?

변전소와 DER은 사이버 보안 요구 사항과 관련하여 매우 다릅니다. 변전소는 전력회사에 의해 100% 통제되며, 이를 보호하기 위해 어떤 조치를 취해야 하는지에 대한 완전한 통제권을 갖고 있습니다. 반대로 DER에는 소유자, 수집자, 제조업체, 설치자 및 유틸리티가 다릅니다. DER 사이버 보안의 경우 보안 수준과 사용할 프로토콜에 대해 서로 다른 모든 주체 간에 합의를 얻어야 하며 이러한 유형의 합의는 상당히 문제가 될 수 있습니다. EV 제조업체는 우리가 자신의 세계에서 벗어나기를 원합니다. - 예를 들어 유틸리티 회사에서 무엇을 해야 할지 지시하는 것을 원하지 않습니다.

변전소는 중요한 인프라인 전력 공급에 있어 눈에 띄는 역할을 하기 때문에 공격자에게 매력적일 수 있는 전력망의 중요한 장비입니다. 그러나 단일 DER을 공격하면 소유자를 짜증나게 할 수 있지만 그 이상은 아닙니다. 공격이 많은 DER에 영향을 미치는 경우에만 심각한 위협이 될 수 있습니다. 대부분의 변전소에는 일종의 물리적 보안이 있습니다. 울타리, 대문, 자물쇠, 때로는 카메라까지 있지만 DER은 물리적으로 보호되는 경우가 거의 없습니다.

통신 관점에서 볼 때 DER 시스템은 안전하지 않을 수 있는 인터넷을 활용하며 제조업체는 일반적으로 보안이 없는 Modbus를 DER 시스템 내에 배포합니다. 따라서 외부에서 보다 안전한 프로토콜이 사용되더라도 DER 사이트는 특히 취약합니다. 유틸리티와 DER 제조업체 간에 의견이 일치하지 않는 부분 중 하나는 보안이 어디서 시작되어야 하는지, 누가 어떤 장비를 보호해야 하는지, 그리고 누가 어떤 유형의 보안 공격에 대응하는지에 관한 것입니다. 이것이 바로 우리가 다루고 있는 문제 중 일부입니다.

DER을 해킹하여 그리드를 손상시킬 수 있습니까?

위험은 의사소통 채널에 있습니다. DER이 통신 채널을 통해 그리드에 연결되어 있고 악성 코드가 통신 채널을 통해 다른 DER, 수집자, 심지어 유틸리티까지 이동하고 무작위로 반복적으로 시스템을 켜고 끄는 제어 명령을 제공하면 그리드에 큰 피해를 입힐 수 있습니다. 그것은 우리의 주요 관심사 중 하나입니다.

앞으로 TC 57과 SyC SE의 주요 초점 영역은 무엇입니까?

단기적으로는 EV 공간의 다양한 프로토콜이 모두 동일한 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다. 장기적으로 우리는 규제 환경이 유틸리티의 역할에 대한 관점을 바꾸도록 요구할 것입니다. 유틸리티는 현재 규제 환경에서 모든 전기 부하를 제공해야 합니다. 하지만 앞으로는 사용자와 유틸리티 사이에 더 많은 의사소통과 이해가 이루어지면서 균형이 더욱 강화될 것입니다. 미래에는 유틸리티가 오케스트라 지휘자처럼 되어야 하며, 사용자는 필요한 경우 제약 조건과 가능한 경우 인센티브에 따라 유연한 방식으로 전력망에 전력을 가져오고 내보낼 수 있어야 합니다. 이 유틸리티는 네트워크를 사이버 안전하고 신뢰할 수 있는 시스템으로 관리하게 됩니다. 우리는 아직 그것으로부터 꽤 멀리 떨어져 있습니다. 그러나 우리는 그러한 조건에 따라 생각하고 있습니다. 인공 지능은 아마도 우리 모두가 이러한 목표를 달성하는 데 도움이 될 것입니다.

Frances Cleveland는 하버드 대학교에서 전기 공학 및 응용 물리학을 전공했으며{0}}캘리포니아 버클리 대학교에서 전기 공학 및 컴퓨터 과학을 전공한 대학원생입니다.

그녀는 35년 넘게 전력 산업의 스마트 그리드 정보 및 제어 시스템 프로젝트를 관리하고 컨설팅해 왔습니다. 그녀의 전문 분야는 주로 스마트 그리드 정보 상호 운용성 표준, 사이버 보안 문제, 전력망의 탄력성, 분산 에너지 자원(DER)을 위한 스마트 인버터 기능 및 DER, 플러그인 전기 자동차, 고급 계량 인프라, 배전 자동화, 변전소 자동화 및 에너지 시장 운영을 포함한 시스템 통합에 중점을 두고 있습니다.