الیکٹرک گاڑیوں اور گرڈ کے معیارات

"مستقبل میں، افادیت کو آرکسٹرا کنڈکٹرز کی طرح ہونا چاہئے"

فرانسس کلیولینڈ، سائبر سیکیورٹی اور گرڈ میں تقسیم شدہ توانائی کے وسائل (DERs) کے باہمی ربط سے متعلق IEC کے اعلیٰ ماہرین میں سے ایک، بتاتا ہے۔e-ٹیکنالوجیالیکٹرک گاڑیوں (EVs) کو بجلی کے نیٹ ورک سے جوڑنے کے جدید ترین معیارات اور انہیں محفوظ رکھنے کے طریقے کے بارے میں۔

IEC گرڈ کے لیے DERs کے طور پر استعمال ہونے والی EVs پر معیارات کے لیے راہ ہموار کر رہا ہے، مطلب یہ ہے کہ EVs گرڈ سے بجلی چارج کر سکتی ہیں لیکن ضرورت پڑنے پر اس میں توانائی بھی خارج کر سکتی ہیں۔ کیا اس علاقے میں کوئی نیا معیار ہے؟

بہت زیادہ پیش رفت ہوئی ہے، اس میں سے کچھ IEC میں اور کچھ IEC سے باہر۔ IEC سنگ میل 2024 میں IEC 63584 کی اشاعت ہے، جو ایک اہم پروٹوکول، اوپن چارج پوائنٹ پروٹوکول یا OCPP پر مبنی ہے۔ ماضی میں، OCPP صرف EVs کی چارجنگ کے لیے مدد فراہم کرتا تھا۔ تاہم، EVs کی ڈسچارجنگ کے لیے گرڈ مینجمنٹ کی ضروریات کے جواب میں، پروٹوکول اب چارجنگ اسٹیشنز (EVSEs) اور مختلف لچکدار آپریٹرز یا ایگریگیٹرز کے درمیان باہمی رابطے کی پیشکش کرتا ہے، اس طرح مختلف وینڈرز اور بہت سے مختلف ریگولیٹری تقاضوں کی حمایت کرنے کے قابل ہے۔ پروٹوکول خود اس کے لیے اپ ڈیٹ کیا جا رہا ہے تاکہ IEC سسٹمز کمیٹی برائے سمارٹ انرجی (SyC SE) میں تیار کردہ IEC 63460 سفارشات کو پورا کیا جا سکے، جس میں EVs شامل ہیں جو چارج کرنے کے ساتھ ساتھ گھر یا گرڈ میں ڈسچارج کرتے وقت DERs کے طور پر کام کرتی ہیں۔ یہ معیار ابھی ابھی شائع ہوا ہے۔ مستقبل کے اضافے میں، IEC 63584 میں DER کی مزید خصوصیات شامل ہوں گی، بشمول چارجنگ اور ڈسچارج کو محدود کرنا، فریکوئنسی اور وولٹیجز کا خود مختار جواب دینا، اور کسی بھی دوسرے DER کی طرح ہی انتظام کیا جانا۔

اس علاقے میں ایک اور معیار ISO 15118-20 ہے، جو ضرورت کے مطابق EVSE سے خود EVs تک مواصلات کو بڑھاتا ہے۔ اس پروٹوکول کو بھی فعال طور پر اپ ڈیٹ کیا جا رہا ہے تاکہ EVs کے DERs کے طور پر کام کرنے کی ضروریات کو ظاہر کیا جا سکے۔

کیا یہ تمام معیارات تکمیلی ہیں یا مسابقتی؟

وہ سب مختلف سطحوں پر کام کرتے ہیں۔ ISO 15118-20 سٹینڈرڈ EVSE اور EV کے درمیان بات چیت کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ IEC 63584 سٹینڈرڈ کا استعمال EVSEs اور بیرونی نظاموں کے درمیان بات چیت کے لیے کیا جاتا ہے، مثال کے طور پر بجلی کے جمع کرنے والے۔ IEEE 1547 کی پاور سسٹم کی فنکشنل ضروریات کو پورا کرنے کے لیے درکار ڈیٹا ایکسچینجز کو مواصلت کرنے کے لیے دونوں ایک دوسرے کے ساتھ مل کر استعمال کیے جاتے ہیں۔

اس پر مختلف تکنیکی کمیٹیوں نے مل کر کیسے کام کیا؟

IEC TC 57 نے IEC 61850-7-420 شائع کیا، جو کہ سیمنٹک انفارمیشن ماڈلز (ڈیٹا آبجیکٹ کے نام اور معنی) کی وضاحت کرتا ہے جو DERs کو منظم کرنے کے لیے ضروری ہیں۔ IEC 61850 ڈیٹا آبجیکٹ کے نام اور ان کے معنی درج ذیل چھ DER سے متعلقہ مواصلاتی پروٹوکولز کے ذریعے استعمال کیے جا رہے ہیں: IEC 61850-7-420، IEEE 2030.5، IEEE 1815.2 (DNP3)، SunSpec Modbus، OCPP، اور ISO/IEC-1825۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ IEC 61850-7-420 واقعی ڈیٹا کے ناموں اور معنی کا ذریعہ بن گیا ہے، اور DERs کے ساتھ گرڈ کے تعامل سے نمٹنے والے تمام معیارات کے مرکز میں ایک سنہری نگٹ ہے۔

TC 69 کے ماہرین، جو EVs کے لیے برقی توانائی کی منتقلی کے نظام پر معیارات شائع کرتا ہے، اس لیے یہ محسوس کیا کہ IEC 61850-7-420 معیار گرڈ میں EVs کے ساتھ رابطے کے لیے موزوں بنیاد ہے۔ ان کے پاس TC 57 کے ساتھ ایک مشترکہ ورکنگ گروپ (JWG11) ہے، جو EV چارجنگ اور ڈسچارجنگ انفراسٹرکچر کے انتظام سے متعلق ہے۔ ایک اور مشترکہ ورکنگ گروپ (JWG15) میں TC 57 اور TC 120 دونوں شامل ہیں، جو توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کے لیے معیارات تیار کرتا ہے۔ JWG15 لچکدار آپریٹرز، ایگریگیٹرز، اور ای وی چارجنگ اسٹیشنوں کے درمیان استعمال کے معاملات اور ڈیٹا کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔

SyC SE ان گروپوں کی طرف سے کئے جا رہے کام میں خلاء کی نشاندہی کرتا ہے۔ IEC 63460"EVs بطور DER"ان کو حل کرنے کے طریقے بتاتا ہے۔ SyC کی یہ کوشش، اس EV فیلڈ میں بہت سے IEC اور ISO ماہرین کے کام کے ساتھ، OCPP اور ISO/IEC 15118-20 کو اپ ڈیٹ کرنے کے لیے اہم رہی ہے، اور اس بات کو تسلیم کرنے میں مدد ملی کہ EVs گرڈ (اور ان کے مالکان!) کو سپورٹ کرنے کے لیے ذخیرہ شدہ توانائی کا صرف ایک اور ذریعہ ہیں۔

2024 میں EV کی فروخت میں زبردست اضافہ کے ساتھ، کیا یوٹیلیٹیز ان معیارات کو شائع کرنے کی خواہشمند تھیں تاکہ انہیں EVs سے بجلی کی بڑھتی ہوئی طلب کو پورا کرنے میں مدد ملے؟

جی ہاں میں آپ کو امریکہ میں کیلیفورنیا کی مثال دوں گا، جہاں اس ملک میں سب سے زیادہ ای وی ہیں۔ یوٹیلیٹیز ابتدائی طور پر بڑے چارجنگ اسٹیشنوں کو آپس میں جوڑنے میں رک رہی تھیں کیونکہ وہ گرڈ کو سنبھالنے کے لیے اپ گریڈ کیے بغیر مانگ میں اضافے کو پورا نہیں کر سکتی تھیں۔ لیکن ریاست کے قانون سازوں نے ان پر عمل کرنے کے لیے ضابطے جاری کیے ہیں۔ اور اچانک، جیسے ہی قانون سازی منظور ہوئی، افادیت نے ان نئے استعمال کے لیے راستہ بنانے کے لیے واقعی تیزی سے کام کیا۔ ان میں فطری طور پر کچھ انتباہات تھے، اور وہ ریگولیٹری تقاضے متعارف کروا رہے ہیں جو زیادہ مانگ کے اوقات میں چارجنگ کی شرح کو محدود کرتے ہیں، جب تک گرڈ اپ گریڈ انسٹال نہیں ہو جاتے۔ اس کے علاوہ، گھروں اور چھوٹے کاروباروں کے لیے، صارفین کو کم مانگ کے وقت، جیسے کہ آدھی رات کے بعد چارج کرنے کی ترغیب دینے کے لیے استعمال کی شرحوں کے وقت-میں تبدیلی کی گئی ہے۔ نقطہ یہ ہے کہ موجودہ معیارات کی زمین کی تزئین نے انہیں تیزی سے اپنانے اور ان نئے استعمال کے لیے راستہ بنانے میں مدد کی۔ آپ کو یوٹیلیٹی، ایگریگیٹر، گھر یا کاروبار، گھر میں موجود آلات اور خود ای وی کے درمیان رابطے کی ضرورت ہے، جو بغیر کسی رکاوٹ کے اور محفوظ ہیں اور یہی معیارات قابل بناتا ہے۔

کیا آپ ہمیں گرڈ اور DERs کے لیے IEC سائبر سیکیورٹی کے معیارات کے بارے میں مزید بتا سکتے ہیں؟

جی ہاں TC 57 کے اندر میرے ورکنگ گروپ کی طرف سے مسلسل کوششیں جاری ہیں جو IEC 62351 سائبر سیکیورٹی کے معیارات کو تیار کرتا ہے، جسے میں "یہ کیسے کریں" کے معیارات کہتا ہوں۔ IEC نے IEC 62443 معیارات بھی تیار کیے ہیں جو آپ کو بتاتے ہیں کہ "آپ کو کیا کرنے کی ضرورت ہے"، لیکن اسے کیسے کرنا ہے۔ IEC 62443 معیارات کو افقی سائبر سیکیورٹی کی ضروریات کو شامل کرنے کے لیے بڑھایا جا رہا ہے، یعنی توانائی اور طبی آلات جیسے مختلف شعبے اپنی زیادہ مخصوص ضروریات کی عکاسی کرنے کے لیے بنیادی IEC 62443 معیارات میں ترمیم کر رہے ہیں۔ ہم اس وقت سب اسٹیشنز کے لیے سائبر سیکیورٹی کے تقاضوں پر کام کر رہے ہیں اور DER-مخصوص ضروریات پر کام کریں گے۔ IEC 62443-4-2 آلات کی سائبر سیکیورٹی کی جانچ کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسے DERs۔

IEC کے باہر، IEEE 1547.3 DERs میں سائبر سیکیورٹی کے لیے سفارشات فراہم کرتا ہے، جنہیں یوٹیلیٹیز کے ذریعے رہنمائی کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، UL Solutions، ایک US-مصنوعات کی حفاظت اور سرٹیفیکیشن کی تنظیم، DERs کی سائبر سیکیورٹی کی جانچ کے لیے UL 2941 معیار تیار کر رہی ہے۔

سب سٹیشنز اور ڈی ای آرز کی سائبر سیکیورٹی سے نمٹنے کے لیے کیا چیلنجز ہیں؟

سب سٹیشنز اور DERs سائبر سیکیورٹی کی ضروریات کے حوالے سے بہت مختلف ہیں۔ سب سٹیشن 100% یوٹیلیٹی کے زیر کنٹرول ہوتے ہیں، جس کے پاس مکمل حکم ہوتا ہے کہ انہیں ان کی حفاظت کے لیے کیا اقدامات کرنے چاہئیں۔ DERs، اس کے برعکس، مختلف مالکان، جمع کرنے والے، مینوفیکچررز، انسٹالرز، اور یہاں تک کہ مختلف یوٹیلیٹیز بھی ہیں۔ DER سائبر سیکیورٹی کے لیے، آپ کو ان تمام مختلف اداروں کے درمیان ایک معاہدہ حاصل کرنے کی ضرورت ہوگی کہ کس سطح کی سیکیورٹی اور کون سے پروٹوکول استعمال کیے جائیں، اور اس قسم کا معاہدہ کافی مشکل ہوسکتا ہے۔ EVs کے مینوفیکچررز چاہتے ہیں کہ ہم ان کی دنیا سے باہر رہیں - وہ افادیت نہیں چاہتے، مثال کے طور پر، انہیں بتانا ہے کہ کیا کرنا ہے۔

سب سٹیشن برقی گرڈ کے لیے سازوسامان کے اہم ٹکڑے ہیں جو حملہ آوروں کے لیے پرکشش ہو سکتے ہیں کیونکہ برقی طاقت فراہم کرنے میں ان کے نمایاں کردار کی وجہ سے ایک اہم بنیادی ڈھانچہ ہے۔ تاہم، ایک ہی DER پر حملہ کرنا اس کے مالک کو پریشان کر سکتا ہے، لیکن زیادہ نہیں۔ صرف اس صورت میں جب حملہ بہت سے DERs کو متاثر کرتا ہے تو یہ ایک اہم خطرہ بن جائے گا۔ زیادہ تر سب سٹیشنوں میں کسی نہ کسی قسم کی جسمانی حفاظت ہوتی ہے: ان میں باڑ، دروازے، اور تالے اور بعض اوقات کیمرے بھی ہوتے ہیں، جب کہ DERs کو شاذ و نادر ہی جسمانی طور پر محفوظ کیا جاتا ہے۔

مواصلاتی نقطہ نظر سے، DER سسٹم انٹرنیٹ کا استعمال کرتے ہیں، جو غیر محفوظ ہو سکتا ہے، اور مینوفیکچررز عام طور پر Modbus کو تعینات کرتے ہیں، جس کی کوئی حفاظت نہیں ہوتی، اپنے DER سسٹمز میں۔ لہذا یہاں تک کہ اگر زیادہ محفوظ پروٹوکول بیرونی طور پر استعمال کیے جاتے ہیں، DER سائٹس خاص طور پر کمزور ہیں۔ یوٹیلیٹیز اور ڈی ای آر مینوفیکچررز کے درمیان اختلاف کا ایک شعبہ اس بات پر ہے کہ سیکیورٹی کہاں سے شروع ہونی چاہیے اور کون کون سے آلات کو محفوظ کرنے کا ذمہ دار ہے – اور کون کس قسم کے سیکیورٹی حملوں کا جواب دیتا ہے۔ تو یہ کچھ مسائل ہیں جن سے ہم نمٹ رہے ہیں۔

کیا آپ DER کو ہیک کرکے گرڈ کو نقصان پہنچا سکتے ہیں؟

خطرہ مواصلاتی چینل کے ساتھ ہے۔ اگر ایک DER ایک کمیونیکیشن چینل کے ذریعے گرڈ سے منسلک ہے، اور میلویئر مواصلاتی چینل کے ذریعے دوسرے DERs، ایگریگیٹر اور یہاں تک کہ یوٹیلیٹی تک جاتا ہے، اور تصادفی طور پر اور بار بار سسٹم کو آن اور آف کرنے کے لیے کنٹرول کمانڈ دیتا ہے، تو یہ گرڈ پر تباہی مچا دے گا۔ یہ ہمارے اہم خدشات میں سے ایک ہے۔

مستقبل میں TC 57 اور SyC SE کے لیے مرکزی توجہ کے شعبے کیا ہیں؟

مختصر مدت میں، ہمیں اس بات کو یقینی بنانا ہوگا کہ EV اسپیس میں تمام مختلف پروٹوکول ایک جیسی ضروریات کو پورا کرتے ہیں۔ طویل مدتی میں، ہمیں ریگولیٹری ماحول سے افادیت کے کردار کے بارے میں اپنا نقطہ نظر تبدیل کرنے کی ضرورت ہوگی۔ موجودہ ریگولیٹری ماحول میں بجلی کے تمام بوجھ کو پورا کرنے کے لیے یوٹیلٹیز کی ضرورت ہے۔ لیکن مستقبل میں، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ صارفین اور افادیت کے درمیان زیادہ سے زیادہ بات چیت اور ان کے درمیان زیادہ تفہیم کے ساتھ توازن پیدا ہوگا۔ مستقبل میں، یوٹیلیٹیز کو آرکسٹرا کنڈکٹرز کی طرح بننا چاہیے، جہاں صارف ضرورت پڑنے پر مجبوریوں اور جہاں ممکن ہو مراعات کی بنیاد پر لچکدار طریقے سے گرڈ میں بجلی درآمد اور برآمد کرتے ہیں۔ یوٹیلیٹی نیٹ ورک کو سائبر محفوظ اور قابل اعتماد نظام کے طور پر منظم کرے گی۔ ہم ابھی بھی اس سے کافی دور ہیں۔ لیکن ہم ان شرائط کے ساتھ سوچ رہے ہیں۔ مصنوعی ذہانت ان مقاصد کو حاصل کرنے میں ہم سب کی مدد کرے گی۔

فرانسس کلیولینڈ ہارورڈ یونیورسٹی سے الیکٹریکل انجینئرنگ اور اپلائیڈ فزکس میں گریجویٹ ہیں اور برکلے کی یونیورسٹی آف کیلیفورنیا سے الیکٹریکل انجینئرنگ اور کمپیوٹر سائنس میں پوسٹ-گریجویٹ ہیں۔

اس نے 35 سال سے زیادہ عرصے سے الیکٹرک پاور انڈسٹری میں سمارٹ گرڈ انفارمیشن اور کنٹرول سسٹم پروجیکٹس کا انتظام اور مشاورت کی ہے۔ اس کی مہارت نے بنیادی طور پر سمارٹ گرڈ انفارمیشن انٹرآپریبلٹی کے معیارات، سائبر سیکیورٹی کے مسائل، پاور گرڈ کی لچک، تقسیم شدہ توانائی کے وسائل (DERs) کے لیے سمارٹ انورٹر فنکشنلٹیز اور سسٹمز کے انضمام پر توجہ مرکوز کی ہے، بشمول DERs، الیکٹرک گاڑیوں میں پلگ-، جدید ترین میٹرنگ انرجی انفراسٹرکچر، آٹومیٹک مارکیٹ اور آٹومیٹک مارکیٹ کے ذیلی ڈھانچے آپریشنز