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Progetto MIUR PRIN Progetto MIUR PRIN PProgetto di rogetto di RRilevante ilevante IInteresse nteresse NNazionaleazionale
VulnerabilitVulnerabilitàà del Sistema Elettricodel Sistema Elettrico
Prof. Roberto NapoliProf. Roberto NapoliPolitecnico di TorinoPolitecnico di Torino
Politecnico di Milano
Politecnico di Torino
Politecnico di Bari
Università di Pavia
Universitàdi Bologna
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
ProgettoProgetto PRINPRIN sullasulla vulnerabilitvulnerabilitàà elettricaelettrica
Obiettivi e organizzazione
Risultati preliminari
Contromisure europee
Peculiarità italiane
Proposte
Sviluppi
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
CARATTERISTICHIE DEI DISSERVIZI ELETTRICI CARATTERISTICHIE DEI DISSERVIZI ELETTRICI
Tremendo impatto sulla vita sociale, economica e personale
Costi molto elevati : es. perdite econmiche US blackout USA 39 G$/giorno, italiano 120 M€
Possibile “effetto domino” che può amplificare la causainiziale sino a provocare il blackout
Enorme impatto mediatico
Difficoltà per proteggere un sistema distribuito su vaste areegeografiche
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
PERCHEPERCHE’’ AUMENTA LA VULNERABILITAAUMENTA LA VULNERABILITA’’ ??
• Aumento della domanda
• Riduzione dei margini operativi
• Aumento della complessità
• Aumento dell’ interdipendenza con altre strutturecritiche
• Deterioramento del contesto sociale e lavorativo
• Frammentazione delle decisioni
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
PERCHEPERCHE’’ AUMENTA LA VULNERABILITAAUMENTA LA VULNERABILITA’’ ??
• Insufficiente diversificazione delle fonti primarie• Insufficiente evoluzione tecnologica• Incertezze nella gestione della liberalizzazione• Insufficienze negli investimenti sui sistemi di
generazione, trasmissione e distribuzione
• Carenze nella previsione e nella gestione delleemergenze
• Debolezze dei sistemi di valutazione, previsione e controllo
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
PUNTI DI RIFLESSIONEPUNTI DI RIFLESSIONE
L’attuale stato dell’arte fornisce un’ architetturasistemica adeguata per trattare la vulnerabilità ?
Sottoproblemi
Impostazione generale
Metodi e modelli matematici
Strutture hardware e software
Organizzazione
Consapevolezza e formazione
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
OBIETTIVI PRIN OBIETTIVI PRIN
Formare uno staff nazionale accademico affiatato e coordinato per contribuire a:
finalizzare le attività in corso
svolgere un’analisi indipendente
individuare linee prioritarie di ricerca
adeguare le competenze sugli aspetti di avanguardia
sviluppare approcci ed algoritmi
proporre interventi
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PARTECIPANTI GUSEEPARTECIPANTI GUSEE
Gruppo Universitario Sistemi Elettrici per l’Energia
Unità di :
Bari Bari (prof. M. La Scala, Politecnico di Bari)(prof. M. La Scala, Politecnico di Bari)
BolognaBologna (prof. A. (prof. A. BorghettiBorghetti, Universit, Universitàà di Bologna)di Bologna)
MilanoMilano (prof. A. (prof. A. BerizziBerizzi, Politecnico di Milano), Politecnico di Milano)
PaviaPavia (prof. P. Marannino, Universit(prof. P. Marannino, Universitàà di Pavia)di Pavia)
Torino Torino (prof. R. Napoli, coordinatore,(prof. R. Napoli, coordinatore,
Politecnico di Torino)Politecnico di Torino)
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
PROGRAMMA DI LAVOROPROGRAMMA DI LAVORO
E’ necessario considerare sia incidenti che attacchiintenzionali
Le differenze comprendono:
Strumenti analitici diversi Es.:
attacchi naturali : sicurezza alla n-1attacchi intenzionali: sicurezza alla n-k
Prevenzioni diverse
Interventi post-guasto diversi
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
PROGRAMMA DI LAVOROPROGRAMMA DI LAVORO
Per alcuni problemi, non disponiamo di adeguatimodelli
Occorre quindi elaborare approcci diversi per ilsupporto alle decisioni
Es. per rilevare tempestivamente l’insorgere di un guasto, dove la dinamica è influente, i modellimaematici si sono rivelati inutili. E’ più importantecapire la deviazione dalla normalità.
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
PROGRAMMA DI LAVOROPROGRAMMA DI LAVORO
Considerare aspetti tecnici e organizzativi
La cura contro la vulnerabilità si basa in larga parte anche sugli aspetti organizzativi
Recuperare l’urgenza dell’organizzazioneIl blackout non è una possibilità remota. Partire dalprincipio che il blackout avverrà.
Solo non sappiamo quando.
Quindi bisogna prepararsi, in fretta.
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
OBIETTIVI SPECIFICIOBIETTIVI SPECIFICI
Monitoraggio e diagnostica
condizioni statiche (tecniche AI, LFP)
condizioni dinamiche (wavelet, equivalents)
Massima utilizzazione in sicurezza
piani di tensione
controllo dei flussi paralleli e T/A TC
dynamic islanding
ausilio della generazione distribuita
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OBIETTIVI SPECIFICIOBIETTIVI SPECIFICI
Analisi tecnico economica
economia della sicurezza in libero mercato
remunerazione del reattivo
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PROGRAMMA DI LAVOROPROGRAMMA DI LAVORO
Linee guida :
Analisi dei rischi
Metodi per la valutazione della vulnerabilità
Analisi rapide di sicurezza per sistemi interconnessi
Valutazione anticipata di comportamenti anomali
Modelli per la valutazione delle azioni preventive
Interventi
Scenari futuri
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
AspettiAspetti tecnicotecnico--economicieconomici
Formalizzazione delle responsabilitàMaggiore chiarezza e vincoli rigidi negli obblighi diprevenzione, nell’ambito di una normativa europeavincolante e di standards europei
Economia della sicurezza nel mercato competitivoImpatto del mercato, allocazione dei costi, compromessi
fra affidabilità ed efficienza del mercato.Elasticità dei carichi.
Espansione a lungo termine del sistema di trasmissioneRegole incentivanti
Remunerazione del controllo reattivoDefinizione del valore.Formulazione di nuove funzioni obiettivo.
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ASPETTI DI CONTROLLOASPETTI DI CONTROLLO
Ottimazione reattiva:
Gestione del supporto reattivo
Regolazione dinamica gerarchica tenendo conto dei limitidi geneazione.
Analisi dei flussi di potenza:
Nuovi modelli per la dfinizione e il controllo dei flussi paralleli(su reti diverse da quelle di iniezione e prelievo)
Identificazione della Total/Available Transfer Capacity Ruolo delle interconnessioni e determinazione della
capacità
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
ASPETTI DI CONTROLLOASPETTI DI CONTROLLO
Disarticolazione post-guastoCriteri strutturali per la separazione in macro aree.
Wide area controlIntegrazione nei piani di difesa
Ripartenza del sistema dopo un blackoutRevisione del ruolo degl iimpianti termoelettrici
Cooperazione nella reazione post guastoRuolo della generazione distribuita
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
UnitUnitàà di Baridi Bari
Applicazione della WAMSwide area management system
monitoraggio del comportamentodinamico
identificazione degli attacchi alla sicurezza
valutazione e implementazione di azioni di controllo
Algoritmiaccellerazioni dei calcoli. Calcolo parallelo.
Politecnico di Bari
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
UnitUnitàà of Bolognaof Bologna
Ruolo delle centrali termolettriche nella ripresa del servizio
Uso delle centrali a ciclo combinato nella riaccensione
Dinamica dei gruppi termoelettrici CHP a fronte dellevariazioni di frequenza
Contributo in emergenzaGestione della generazione distribuitaEffetto degli accumuli.
Universitàdi Bologna
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
UnitUnitàà di Milanodi Milano
Valutazione della TTC (total transfer capability )Approccio probabilistico per una valutazione neutraleindipendente dall’operatore
Valutazione economica del controllo reattivoPiani per la gestione del supporto reattivo, tenendo contodella struttura in zone e della gerachia di interventi, secondo procedure di ottimazione multiobiettivo
Politecnico di Milano
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
UnitUnitàà di Paviadi Pavia
Analisi di sicurezzaIdentificazione rapida dei guasti critici
Dispacciamento ottimaleSuddivisione della capacità di trasmissione fra retiinterconnesse
Riconfigurazione ottimale delle retiRegolazione dei dispositivi PST per il controllo attivo
Controllo reattivoOttimazione della potenza reattiva dei generatori
Università di Pavia
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
UnitUnitàà of Torinoof Torino
Attacchi intenzionaliAnalisi dei rischi. Strategie di coordinamento fra gli
operatori con diversi gradi di informazione.
Applicazione della teoria dei giochi.
Elasticità dei carichiEffetti sul mercato
Strategie per il controllo in emergenza
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Forum RESCOMForum RESCOM
La Fondazione Politecnico di Milano ha attivato un FORUM (Rescom) sulla:
Affidabilità della fornitura di Energia Elettrica in un sistema economico aperto alla competizione
Il Forum ha prodotto due ottimi sommari contenentiuna panoramica della situazione italiana e di propostedi intervento
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
PANORAMA EUROPEO PANORAMA EUROPEO DELLE CONTROMISURE DELLE CONTROMISURE
Come si preparano i gestori di rete europeiall’evenienza di guasti ed in particolare di attacchi
intenzionali
JRC JRC IspraIspra meeting 2005meeting 2005
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
SPECIFIC COUNTERMEASURESSPECIFIC COUNTERMEASURES
Hard protection of main componentsi.e. bunkers on 400/110 kV transformers (Finland)
reserved pylons for critical nodes (Finland)
Remote control for substations Access control, CCTV checking ,
automated identification of attacks
Protected control centerRestricted access, checking, e-firewall, special supply, CCTV control, duplicated center in different sites…
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
PLANNING REACTIONS PLANNING REACTIONS
LegislationElectricity and gas companies shall be required to prepare, coordinate and periodically update vulnerability reports and plans for contingencies. (i.e. Denmark law 2005)
Operator Security PlanEach operator must have a list of critical points and a ready security plan containing the protection plan (i.e. France)
Organizational measuresEmergency protection manager and emergency-protection group for crisis management (i.e. E.ON Netz, Germany )
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Staff trainingSimulators fo training operators for emergency dispatching, fault detection and power recovery training (i.e. Finland).
Mathematical modelsTools for performing risk and vulnerablity analysis based on predefined realistic scenarios, not necessarely the worst ones (i.e. DEMA - Danish Emergency Management Agency)
Rules for confidentiality
GENERAL COUNTERMEASURES GENERAL COUNTERMEASURES
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Contingency planning: all companies must make contingency planning, including and accounting for vulnerability analyses
DEMA tools: the Danish Emergency Management Agency has developed tools for performing risk and vulnerability analyses. In these analyses, blackouts, terrorist attacks, hurricanes, IT breakdowns are considered
DENMARKDENMARK
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Planning: network planning principles in power system, redundant capacity, planning guidelines of substations, transmission lines, ITC – systems, contingency planning including loss of control rooms and ITC facilitiesTraining: dispatching, fault detection and power recovery training, simulator training, security training, security of information, crisis management exercises, fire and rescue skillsPerimeter security: fences, gates etc…, alarm systems, CCTV and access control for major substations, transformer bunkers on 400/110 kV transformersCo–operation: co-operation with Defence forces in planning and practicing critical nodes defence, change of information with Finnish Security Police and with other companies
FINLAND (1)FINLAND (1)
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Material: pylon material to replace quickly broken transmission line pylons, spare parts and material for quick repair of line and substation faults, recruiting procedures
Risk analysis: vulnerable nodes, network operation in extreme conditions, climate change and occurring new conditions, analysis of cross dependency of ITC and energy networks
Responsibilities in fighting terrorism against critical infrastructures: TSO plans, operates and maintains main grid and secures its continuous operation in a way that makes it not easy target for malicious attacks
FINLAND (2)FINLAND (2)
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Special organization measures for crises:
the goals:
recognition of threatening incidents in an early state,
immediate distribution of information,
implementation of necessary measures,
sustained crises management
GERMANYGERMANY
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Physical security program: each facility will be provided with an integrated security system, including CCTv, control access, anti-burglary system, perimeter detection system
Cyber security program: specific actions concerning different aspects of cyber security, for certain processes the standard ISO 177999 will be implemented
Acknowledge people within the electricity sector and within state entities
Raise cooperation within the electricity sector: establishment of a working group
ROMANIAROMANIA
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Functional requirement on regional and local grids:
loss of supply over 24 hours is not accepted unless under exceptionally severe conditions
Customer compensation for outages more than 12 hours,
25% of the annual grid tariff per day
Line maintenance
All line corridors for 25 kV and over shall be cleared of trees that may fall on the conductors
SWEDENSWEDEN
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Risk analysis: for the electricity subsector and considering risks arising from the deployment of information and communications systems
Further proposed measures: o Define key issues relating to information and communications
securityo Draw up IT / Business Continuity Plan / Crisis Organisationo Promote staff training and developmento Define and review architecture of critical systemso Standardise network infrastructureo Voice communications: incorporate effects of new technologies in
the concepto Operation of critical systems: harmonise processeso Allocation of implementation responsibilities by target groupo Define updating of the risk analysis
SWITZERLAND SWITZERLAND
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
DEBOLEZZE ITALIANE DEBOLEZZE ITALIANE
Vulnerabilità energeticaPoca diversificazione delle fonti energetiche
Importazioni rilevanti
Riserve idriche in diminuzione
Carico in crescita
Vulnerabilità strutturaleSezioni critiche facilmente identificabili
Linee transfrontaliere operate in condizioni prossime al limite
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
DEBOLEZZE ITALIANEDEBOLEZZE ITALIANE
Vulnerabilità organizzativaRidotta percezione dell’urgenza della programmazione
Scarsa diffusione della cultura del rischio.
Vulnerabilità scientificaDeboli contatti fra il mondo operativo ed il mondo dellaricerca scientifica
Lungaggini e incertezze nel reperimento e nell’uso deifondi
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Alcune proposte del Forum RESCOMAlcune proposte del Forum RESCOM
GenerazioneAumentare la produzione da fonti rinnovabili (eolica, biomasse)
Aumentare l’uso del carbone
Riaprire l’opzione per il nucleare
Trasmissione:
Migliorare il coordinamento fra l’allocazione delle nuovecentrali e l’espansione della rete di trasmissione
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Alcune proposte del Forum RESCOMAlcune proposte del Forum RESCOM
Sicurezza e mercato elettricoPromuovere la flessibilità della domanda
Rivedere le metodologie di calcolo dei limiti ditrasmissione
Controllo dei sistemi di potenzaIntegrare sistemi di protezione in architetture WAMS
Approfondire l’analisi costi / benefici nella gestione di reticon rilevante penetrazione della generazione distribuita
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
EnfatizzazioniEnfatizzazioni PRIN PRIN
Nuovi strumenti legislativi per promuovere la responsabilizzazione della pianificazione degli interventi post-crisi, sia per gli operatori che per i responsabili di insediamenti(risk manager)
Chiarire il ruolo delle organizzazioni regionali
Stabilire connessioni più strette e periodici interscambi fra ilmondo degli operatori ed il mondo della ricerca
Usare tutti gli strumenti dell’ evoluzione tecnologica per ampliare la partecipazione del contesto economico-socialealla gestione dell’emergenza
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
DISPOSITIVI POWER LINE DISPOSITIVI POWER LINE E CONTROLLO DEI CARICHI E CONTROLLO DEI CARICHI
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
DISPOSITIVI POWER LINE DISPOSITIVI POWER LINE E CONTROLLO DEI CARICHI E CONTROLLO DEI CARICHI
Workshop Enea-Polito Roma 22 Giugno 2007
Al di la degli approfondimenti scientifici in corso, ci
proponiamo di:
Sottolineare l’urgenza di creare occasioni di confronto e di coordinamento delle attività di ricerca sulle strutture critiche nel contesto specifico italiano
Sviluppare e consolidare un punto di riferimento accademico nazionale, collegato al mondo degli operatori elettrici
Analizzare i nuovi scenari ipotizzati dalla comunitàscientifica europea e finalizzarli alla realtà italiana
Stimolare azioni specifiche di formazione e di coinvolgimento del contesto economico-sociale nella gestione del rischio
E ADESSO ? E ADESSO ?