Qu’est-ce que la résilience du réseau et comment peut-elle être améliorée ?
Qu’est-ce que la résilience du réseau et comment peut-elle être améliorée ?
septembre 5, 2024
Comprendre la résilience du réseau électrique
La résilience du réseau électrique est la capacité de résister, d’intervenir et de récupérer des pannes de courant. Cela nécessite une approche holistique qui commence avec le consommateur et s’étend vers l’extérieur, plaçant les utilisateurs au centre du cadre. Toutes les menaces qui pèsent sur le réseau électrique doivent être prises en compte pour obtenir une représentation précise de la résilience du réseau.
Le réseau électrique traditionnel implique un flux linéaire de services allant de la production de combustible à l’utilisateur final. Ces dépendances linéaires rendent le réseau vulnérable aux niveaux de distribution et de transmission. Une perturbation dans n’importe quel composant peut provoquer des pannes pour les consommateurs, de sorte que la résilience signifie la reprise rapide des opérations normales du réseau électrique en compensant la défaillance des composants.
La décentralisation de l’approvisionnement en électricité a donné lieu à une définition plus inclusive de la résilience du réseau, intégrant des processus qui gèrent l’offre excédentaire ou les pénuries découlant de l’intégration des sources d’énergie renouvelables. Un autre ajout moderne à une définition plus inclusive de la résilience du réseau est la cybersécurité, qui protège les communautés contre les acteurs malveillants qui peuvent interrompre leur approvisionnement de n’importe où dans le monde.
Défis communs à la résilience du réseau
La grille fait face à de nombreux défis à l’ère moderne. Les propriétaires et les exploitants de réseaux électriques doivent examiner les coûts et les avantages des stratégies de résilience et trouver celles qui couvrent autant d’éventualités que possible. Voici quelques-uns des défis courants :
Les phénomènes météorologiques extrêmes font des ravages sur le réseau et sont susceptibles de devenir plus fréquents et plus intenses en raison du changement climatique. Les effets des catastrophes naturelles sont imprévisibles – la façon dont elles endommageront l’infrastructure du réseau dépend du type et de la gravité des événements.
Par exemple, l’hiver de février 2021 a eu des conséquences catastrophiques dans tout le Texas en raison des instruments gelés. De graves inondations peuvent endommager les transformateurs souterrains, et des vents puissants peuvent endommager les lignes électriques. La résilience signifie anticiper ces événements et mettre à l’essai des stratégies pour les surmonter afin que les collectivités puissent accéder aux infrastructures essentielles au moment où elles en ont le plus besoin.
Les attaques physiques sur le réseau électrique ont augmenté de 77% rien qu’en 2022 , et les groupes extrémistes continuent d’identifier les réseaux électriques comme des cibles attrayantes. Cependant, seules certaines menaces humaines sont intentionnelles, et les erreurs involontaires peuvent avoir des conséquences de grande portée. La résilience dans ce contexte signifie une sécurité physique robuste et une formation complète pour tout le personnel.
La cyberrésilience est un défi dans l’industrie de l’énergie. Les cybercriminels ont les compétences nécessaires pour créer des pannes d’électricité à grande échelle, qui ont de graves ramifications socio-économiques pour les particuliers et les entreprises. Les cyberattaques sur les réseaux électriques ont déjà réussi à provoquer d’importantes pannes d’électricité temporaires, et une stratégie globale pour atténuer les dommages potentiels est nécessaire.
Les éléments clés d’une grille résiliente
La résilience du réseau électrique est multiforme et dépend de plusieurs facteurs, y compris la modélisation de la complexité croissante du réseau pour résister aux événements extrêmes, aux cybermenaces et à l’évolution rapide du mélange de ressources énergétiques. Contrairement à la configuration traditionnelle du réseau, les solutions de résilience de réseau émergentes sont situées plus près de l’utilisateur.
Les ressources énergétiques distribuées (DER), comme les microréseaux, les batteries et les énergies renouvelables, offrent des avantages ciblés et une valeur économique pendant les opérations standard. Les composantes se complètent les unes les autres pour améliorer les avantages de la résilience et soutenir directement la priorisation des charges critiques.
Voici quelques-unes des composantes essentielles de la résilience du réseau :
Mesures de sécurité du réseau
Les menaces physiques et cybernétiques constituent un défi pour la résilience du réseau, et les deux nécessitent un examen attentif pour minimiser les menaces malveillantes ou accidentelles et les interruptions associées. Il est essentiel d’investir dans une sécurité robuste pour protéger les données et les actifs physiques. Les installations doivent également offrir une formation complète à tous les employés afin de réduire les erreurs humaines et de leur donner les moyens de s’exprimer s’ils identifient une menace potentielle.
Le paysage des menaces évolue constamment, de sorte que les stratégies de sécurité doivent être agiles, faire l’objet d’examens, de mises à jour et de tests continus. Un cadre de sécurité de réseau zero-trust adopte une approche à plusieurs niveaux de la protection du réseau, de la protection des actifs et de la mise en œuvre d’un contrôle d’accès strict dans le domaine physique et numérique. Tous les protocoles de sécurité couvrent les personnes, les processus et la technologie afin de minimiser les surfaces d’attaque et d’agir lorsque les menaces sont identifiées.
Intégration des sources d’énergie renouvelables
L’équilibre entre la stabilité du réseau et les pratiques durables est crucial dans le paysage énergétique d’aujourd’hui. La production décentralisée d’électricité apporte de nombreux avantages, notamment l’intégration des sources d’énergie renouvelables et des dispositifs de stockage. Les énergies renouvelables pourraient fournir 90% de la réduction des émissions de CO2, mais elles représentent également des défis uniques de résilience du réseau, y compris la gestion d’une alimentation électrique moins prévisible.
Pour surmonter ces défis, il faut adapter l’infrastructure du réseau pour intégrer une technologie de pointe, permettant ainsi une surveillance et un contrôle en temps réel. Des systèmes résilients permettent aux communautés de se préparer au pire tout en gérant les ressources renouvelables pour atteindre une croissance durable à long terme. Les meilleurs systèmes résilients permettent aux communautés de gérer leur propre énergie tout en atteignant les objectifs de durabilité et en protégeant les générations futures.
Technologies de réseau intelligent
Les technologies de réseau intelligent sont essentielles pour atteindre une résilience durable du réseau. Les entreprises de services publics ont connu un grand succès avec des innovations telles que la détection automatique des pannes et le rétablissement des services. Après un événement, le réseau intelligent recueille et analyse les données pour identifier d’autres opportunités de résilience. L’intégration de capteurs et de dispositifs de surveillance dans l’ensemble de l’infrastructure du réseau fournit des données supplémentaires sur les paramètres météorologiques en temps réel, permettant au réseau intelligent de répondre aux intempéries et aux défis associés.
Les systèmes de gestion des ressources énergétiques distribuées résolvent de nombreux défis modernes en matière de résilience et de durabilité du réseau. La combinaison de l’analyse avancée et de l’intelligence artificielle (IA) permet aux services publics de prendre des décisions plus éclairées. L’IA peut collecter et calibrer des quantités massives de données, en fournissant un aperçu détaillé de la grille et en soulignant ses forces et ses opportunités d’amélioration. Les modèles d’apprentissage automatique effectuent des analyses prédictives pour pérenniser la grille à partir d’un certain nombre d’événements. L’IA peut également mettre en évidence des divergences concernant la transition vers l’énergie propre, aidant les services publics à identifier et à utiliser la capacité latente.
Améliorer la résilience du réseau grâce à la technologie
La technologie est l’un de nos outils les plus efficaces pour stimuler la résilience du réseau, des sources d’énergie renouvelables combinées à des solutions de stockage à l’utilisation de compteurs avancés et d’appareils intelligents. Alors que le paysage continue de changer, la modernisation complète du réseau et de ses protocoles de sécurité et de stockage d’énergie peut renforcer la résilience face aux défis nouveaux et existants.
Voici quelques-unes des nombreuses façons dont la technologie améliore la résilience du réseau :
Les progrès technologiques du réseau sont une arme à double tranchant en matière de cybersécurité. L’augmentation de la technologie numérique et décentralisée fournit une surface d’attaque plus grande, ce qui signifie protéger l’alimentation plus agressive. Le département de l’Énergie des États-Unis a appelé à une collaboration étroite avec le secteur privé pour renforcer les mesures de sécurité et partager l’information, en mettant l’accent sur trois domaines principaux :
Renforcement de l’état de préparation : Améliorer la résilience du réseau signifie rester agile malgré l’évolution des menaces. Les services publics doivent effectuer une surveillance des menaces en temps réel et partager des informations dans l’ensemble du secteur.
Coordination de l’intervention et du rétablissement : Le paysage énergétique décentralisé signifie que la réponse aux incidents a un nouvel objectif. Chaque intervenant devrait avoir des rôles et des responsabilités clairs pendant et après un cyberincident, ce qui atténue ses effets et renforce la résilience du réseau.
Accélérer la recherche et le développement de systèmes de prestation résilients : La recherche et le développement doivent prévoir des menaces nouvelles et plus sophistiquées pour le réseau et s’intégrer aux systèmes existants pour fournir une protection de plus en plus robuste.
Les exploitants de réseaux intelligents devraient être en mesure d’identifier les vulnérabilités potentielles et de les traiter de manière proactive, en atténuant les menaces avant que des dommages ne se produisent. Les pare-feu et les applications antivirus protègent les grilles et les utilisateurs contre les logiciels malveillants, les ransomwares et le trafic dangereux, ce qui pourrait entraîner des violations de données. Les mesures de cybersécurité devraient également garantir que les communications entre les composants restent cryptées.
Un autre aspect crucial de la cybersécurité du réseau est la prévention de l’accès non autorisé – les utilisateurs accédant à un système, un réseau ou un actif sans autorisation, y compris l’accès physique à l’infrastructure du réseau. La gestion des accès implique une technologie de pointe, telle que la biométrie et les alertes en temps réel. Les techniques d’authentification qui vérifient les droits d’accès et les pare-feu pour détecter les intrusions permettent aux opérateurs de suivre les activités et de bloquer les tentatives d’accès malveillantes en temps réel, prenant en charge la résilience du réseau.
Les solutions de stockage d’énergie soutiennent l’intégration des sources d’énergie renouvelables en contrecarrant l’intermittence, comme le stockage de l’énergie des panneaux photovoltaïques à utiliser pendant les jours de ciel couvert Ils contribuent également à la stabilité du réseau en rationalisant la régulation de la fréquence et de la tension, réduisant ainsi les charges du réseau.
L’équilibre entre l’offre et la demande est essentiel pour la résilience du réseau, et les solutions de stockage d’énergie luttent contre les fluctuations de la demande et la variabilité des énergies renouvelables. Ils stockent l’énergie excédentaire pendant les périodes de faible demande ou de production élevée et la libèrent lorsque la demande dépasse l’offre, stabilisant ainsi le réseau et évitant les pannes d’électricité. Le stockage d’énergie prend également en charge l’intégration de DER, offrant un stockage localisé et une flexibilité et réduisant le stress sur l’infrastructure de distribution.
Lors d’événements météorologiques extrêmes, d’attaques malveillantes ou de changements soudains de charge, un réseau d’unités de stockage d’énergie peut restaurer la charge et redynamiser le réseau, en maintenant l’équilibre entre l’offre et la demande et en augmentant la stabilité du réseau. L’intégration du stockage de l’énergie a également amélioré la flexibilité du réseau après des événements imprévus, reconfigurant immédiatement les réseaux pour rediriger l’énergie vers les infrastructures critiques.
L’infrastructure électrique aux États-Unis gère déjà plus que ce qui a été prévu. La modernisation du réseau est la prochaine étape logique pour assurer la résilience du réseau, en intégrant des outils de pointe qui fonctionnent ensemble et communiquent pour réduire la fréquence et la durée des pannes de courant.
La modernisation permet également aux consommateurs de gérer leurs coûts et leur consommation d’énergie, car ils peuvent accéder à leurs données. Les services publics bénéficient également des avantages de la modernisation du réseau, y compris l’amélioration de la sécurité et l’intégration accrue des sources d’énergie renouvelables. Les systèmes de microréseaux sont une forme de modernisation du réseau qui augmente l’efficacité énergétique, réduit les coûts énergétiques et améliore la résilience en fournissant un approvisionnement énergétique cohérent et indépendant.
Efforts de collaboration pour améliorer la résilience du réseau
La décentralisation et la modernisation du réseau transforment les consommateurs d’énergie de passifs à actifs, leur permettant de gérer leur consommation. L’amélioration de la résilience du réseau est un travail d’équipe dans lequel les services publics, les entreprises, le gouvernement et les communautés doivent collaborer pour atteindre cet objectif commun. Les efforts visant à atténuer les effets des catastrophes naturelles sont également des stratégies de résilience communautaire, accompagnées de divers incitatifs qui permettent des économies d’énergie à long terme et la tranquillité d’esprit.
La résilience est essentielle dans les collectivités à faible revenu, qui sont plus susceptibles d’avoir des infrastructures de services publics désuètes et de subir plus de pannes. Pour remédier à cette vulnérabilité inhérente, il faut faire participer les membres des collectivités qui assument le fardeau le plus lourd. Si la résilience du réseau est centrée sur le client, elle doit placer les besoins de ces communautés au premier plan.
Regard vers l’avenir – L’avenir de la résilience du réseau
La technologie a déjà redéfini la résilience du réseau et continuera de le faire à l’avenir. Les innovations émergentes promettent des performances de réseau améliorées, lui permettant d’évoluer avec les communautés nouvellement habilitées qu’il dessert.
Les DER soutiennent déjà la résilience à grande échelle du réseau et, à mesure que la technologie de stockage d’énergie évoluera, elles rendront la capacité énergétique plus flexible. La décentralisation et la réduction de la dépendance aux combustibles fossiles rendent le réseau plus adaptable et durable. Alors que nous abordons les défis actuels, nous créons un réseau propre et résilient prêt à relever les défis futurs.
Exploiter l’expertise et l’innovation de TRC
Le paysage énergétique évolue plus rapidement que jamais, et il est essentiel de se tenir au courant de chaque changement pour améliorer la résilience du réseau. Les entreprises de TRC vous aideront à naviguer dans chaque changement avec l’expertise nécessaire pour planifier et mettre en œuvre votre stratégie de modernisation du réseau et les mises à niveau de votre système. En tant que partenaire de confiance de l’industrie des services publics depuis plus de 50 ans, nous avons les ressources et l’expertise nécessaires pour déterminer la stratégie de résilience la plus efficace de chaque organisation unique.
La résilience du réseau électrique est multiforme et dépend de plusieurs facteurs, y compris la modélisation de la complexité croissante du réseau pour résister aux événements extrêmes, aux cybermenaces et à l’évolution rapide du mélange de ressources énergétiques. Contrairement à la configuration traditionnelle du réseau, les solutions de résilience de réseau émergentes sont situées plus près de l’utilisateur. 
Distribution spatio-temporelle des pannes de courant avec événements climatiques et vulnérabilité sociale aux États-Unis 