太阳能是未来，光伏系统安全吗？

作者

Barbara Selinger

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业内专家预测，到2025年，可再生能源将超过煤炭，而这其中很大一部分增长将来自太阳能。

虽然太阳能的优势显而易见，但我们也必须问：越来越流行的光伏系统有什么缺点？在选择光伏系统用于家庭或企业时，我们应该考虑哪些因素？

以下将探讨太阳能产业最新的趋势和变化，解释潜在的问题，特别是往往被忽视的网络安全角度，同时提供一些保护在线隐私的实用建议，比如使用 VPN 和保持软件更新。

太阳能处于可再生能源转型的前沿

在2023年，全球新增了50的可再生能源系统，其中太阳能占该增长的四分之三。光伏发电的绝对领导者是中国，2023年其安装的光伏电厂比全球在前一年安装的总和还要多，一年内太阳能发电量增加了66。

太阳能被用户和环保主义者誉为比化石燃料更清洁、更可持续的替代能源。如果预测成真，预计世界将在2050年前彻底摆脱化石燃料。

太阳能的优缺点

优点

可再生性。 毫无疑问，太阳能是无限的。根据国际可再生能源署IRENA的数据，地球持续接收的太阳能是全球当前使用总量的10000倍。此外，太阳能并不消耗任何自然资源，提供长期的能源安全。

低维护成本。 一旦安装，光伏面板几乎不需要维护。这些部件相对耐用，光伏面板的使用寿命在20到30年之间，而逆变器则在5到10年之间。主要的维护工作是根据环境条件每年清洁面板几次。根据2019年的报告，光伏系统的维护成本大约在每千瓦每年13到25美元之间。

能源独立和降低电费。 最近的社会经济变化和疫情后的经济恢复导致全球电价上涨。为了缓解这一问题，并减少对进口化石燃料的依赖，部分政府开始增加对太阳能的投资，并鼓励私人用户和企业申请政府支持的能源基金。一些国家已经建立了良好的太阳能基础设施，使它们减少对能源市场波动的脆弱性。

对环境的积极影响。 通过太阳能发电不会产生有害排放，尽管生产太阳能面板确实需要耗能并会造成污染，但相比于煤和天然气在其使用生命周期内产生的碳排放，这种影响仍然相对较小。太阳能产业估计，光伏发电产生的二氧化碳是煤电的20倍，天然气发电的12倍低。

缺点

不能完全抵御恶劣天气。 太阳能面板可能会受到雪、冰雹和强风等极端天气的损害。频繁且昂贵的维修和更换将增加成本，降低效率，并可能影响电力生产。

依赖电网。 电网是每个社区的重要基础设施。然而，较老的电网并未设计来支持太阳能系统，且如果不升级基础设施，太阳能面板收集的能量将无处可用。

依赖阳光条件。 太阳能的生产依赖阳光，意味着在高峰时段，能源生产可能大幅增加，而在夜间则会迅速降低。这种波动会严重影响电网的稳定性，甚至导致停电。

高初期费用及较长的回收期。 光伏发电系统的前期投资可能很高。虽然近年来价格有所下降，但仍是私人业主和企业最常遇到的障碍之一。此外，回收期，即光伏电厂收回初始投资的时间，可能相当长，受到系统规模和天气条件等多种因素的影响，回收期可能在7到20年之间不等。

太阳能与网络安全

在2021年，针对Colonial Pipeline油管系统的网络攻击显示了对能源基础设施进行黑客攻击的灾难性后果。当犯罪组织DarkSide对Colonial Pipeline进行针对性勒索软件攻击时，美国东海岸的燃料分配受到影响，导致短缺和价格飙升。为了尽快解决问题，Colonial Pipeline最终支付了黑客约440万美元的比特币，但FBI后来成功追回了部分资金。

实际上，整个能源行业正日益成为全球网络攻击的目标。

那么太阳能系统呢？它们会被黑客攻击吗？

答案是肯定的。太阳能系统使用互联网连接的设备和组件，从而使网络攻击成为可能。

这些设备包括逆变器，它们负责将直流电DC转换为交流电AC并确保转换后的电压与电网相匹配。由于互联网连接，现代逆变器具备了实时监控、控制和数据收集的额外功能。

然而，互联网连接也意味着 逆变器 容易受到安全漏洞的攻击。黑客可以利用逆变器过时、未受保护的软件，拦截记录在逆变器上的数据，或者在少数情况下，植入恶意代码，将恶意软件扩散到整个电网。

荷兰数字基础设施管理局RDI对来自八个制造商的九个不同逆变器进行了测试，并得出结论，全部逆变器均未达到该机构的网络安全标准，其中五个逆变器容易造成电网的严重干扰。

除了逆变器，黑客还常常针对 SCADA监控与数据采集系统。SCADA系统并非光伏电厂所独有，广泛应用于各个行业，用于工业过程的实时监控和控制。在光伏系统中，SCADA系统负责管理和监控电网及分配系统。如果SCADA系统的软件过时、身份验证协议薄弱、通信未加密等，都可能导致安全漏洞。

另一种网络攻击是 拒绝服务攻击DoS，即通过大量请求使系统瘫痪。这在2019年发生在一家总部位于犹他州的可再生能源公司sPower上，该公司报告了拒绝服务攻击，导致系统反复重启。尽管该攻击影响了系统，但未对客户产生影响，显然是利用了Cisco防火墙中的已知漏洞所造成的。

如何增强太阳能系统的网络安全

随着太阳能系统在能源格局中的比重不断增加，确保光伏系统的安全至关重要。这些系统的网络安全策略需要适应发电厂的具体规模和用途。较小的安装规模可能只需简单的保护，而较大的发电厂则需要更全面和定制的安全措施。

所有参与者都有责任维护网络安全：系统所有者、运营者和维护团队必须共同合作，保护系统免受威胁。同时，制造商在确保其逆变器和SCADA系统从一开始就具备安全性方面也发挥着重要作用。

企业、个人用户和政府可以采取以下措施来保护光伏系统：

实施强大的网络安全措施 确保所有联网设备，包括逆变器和监控系统，都由强密码、多因素认证MFA和加密保护。定期更新固件和软件以修补任何漏洞。网络分段也可以对光伏系统与其他关键网络进行隔离。

员工使用VPN VPN可以加密员工的在线活动，使窃密者和黑客更难以窃取密码或拦截通信。

组织定期的安全审计和培训 如果您是公司所有者，定期审计光伏系统的安全协议，以识别并解决潜在漏洞。此外，教育员工和用户了解最佳网络安全实践，例如识别网络钓鱼尝试和使用安全密码，可以显著降低风险。

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Barbara Selinger

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