Emergency Management

Emergency Management

Energy Flow Modeling and Risk Assessment in the Energy Chain: Analysis of Operational Uncertainties and Prioritization of Energy Security Measures Based on Organizational Preferences

Document Type : Original Article

Authors
Mohammad Parvaneh 1
Farivar Fazelpour 1
Ahmad Khoshgard 2
1 Dept. of Energy System Engineering, Faculty of Engineering, Islamic Azad University, South Tehran Branch, Tehran, Iran
2 Dept. of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Islamic Azad University, South Tehran Branch, Tehran, Iran
Abstract
Energy security is one of the key concepts in the sustainable development of organizations, emphasizing continuous access to energy carriers at a reasonable cost. In recent years, the increasing risks associated with disruptions in energy supply have underscored the importance of comprehensive approaches to energy security management. In this study, a framework for modeling energy flow and risk assessment in the organizational energy chain is presented, utilizing global standards such as ISO 31000 and ISO 50000. Using statistical methods and uncertainty analysis, risks related to energy access were identified and quantified in both the short term (crisis scenario) and long term (general equilibrium scenarios). Subsequently, by employing event concurrency matrices and recovery maturity analysis, the "security risk" index was introduced, enabling the prioritization of executive measures to enhance organizational energy security. One of the innovations of this research is the introduction of the "security risk" index, which provides a quantitative representation of energy security by considering the probability of risk occurrence, the severity of its impact, and the organization's recovery time from crises. The results indicate that combining risk management strategies with energy resource optimization can significantly enhance organizational resilience against energy crises. Ultimately, this study offers an operational framework for organizations to systematically prioritize and implement continuous improvement measures in energy security.
Keywords
Energy Security Risk
Risk Management
Uncertainty
Resource Optimization
Organizational Resilience
Subjects

  1. 1- بهنیایی، بهنام و امین‌زاده، الهام (1398). الزامات حقوقی امنیت انرژی با تأکید بر مخاطرات زیست‌محیطی در صنعت نفت و گاز، فصلنامه مطالعات راهبردی سیاست‌گذاری عمومی.

    2- یوسفی، رضا، سلیمان هیوری، محراب، قاسمی، امین و فتاحی، شیوا (1393). تعریف امنیت انرژی و تشریح و تحلیل شاخص‌های امنیت انرژی، چهارمین کنفرانس مدیریت انرژی و محیط‌زیست.

    3- خداکرمی، وحید (1397). نقشه راه مطالعات و کاربردهای مدیریت ریسک در صنعت برق ایران، انتشارات پژوهشگاه نیرو، تهران.

    4- شوال‌پور، سعید، جبارزاده، امین و خنجرپناه، حسین (1395). مدل‌سازی کاربرد ارزش مخاطره‌ای در مدیریت ریسک نوسانات درآمد نفت در ایران، پژوهشنامه اقتصاد انرژی ایران، (19) 5، 143-113.

    5- رحیمی، اکبر، کریمی گوارشکی، محمدحسین، طالبی، فریبا (1402). ارائه مدل ساختاری تفسیری جامع موانع تاب‌آوری زنجیره تأمین، فصلنامه مدیریت بحران، (96) 23، 95-119.

    6- صفوی میرمحله، سید رحیم، مهرمنش، حسن و حقیقت منفرد، جلال (1399). مدلی برای مدیریت ریسک در زنجیره تأمین صنعت گاز ایران، فصلنامه انجمن علوم مدیریت ایران، (57) 15، 96-61.

    7- قویدل دارستانی، آرش، شمس کیا، ناصر (1399). تحلیل ریسک در پروژه‌های خطوط لوله انتقال گاز استان گیلان با رویکرد حفاظت و اثرات زیست‌محیطی، فصلنامه مدیریت بحران، (11) 9، 57-66.

    8- عطائی کچوئی، محمدحسن، عبدی، مونا، اسدی، فاطمه، نجفی، مرتضی، (1402). ارزیابی تهدیدات علیه دارایی‌های کلیدی حوزه انرژی با رویکرد پدافند غیرعامل نمونه مطالعاتی: استان همدان، فصلنامه مدیریت بحران، (84) 12، 84-100.

    9- اعیانی ثانی، نسرین و سیفی، عباس (1392). ارائه چهارچوبی برای مدل‌سازی و حل سیستم‌های نوین تولید انرژی ریز شبکه‌ها، دومین کنفرانس ملی مهندسی صنعتی و سیستم‌ها.

    10- اصلاح حامل‌های انرژی و تاب‌آوری صنعت فولاد کشور، مرکز پژوهش‌های مجلس، ۱۴۰۰.

    1. Energy Strategy for C-Suits”, https://hbr.org/2017/01/energy-strategy-for-the-c-suite

    12- زمانی گرگری، میلاد، غفارپور، رضا. (1398). افزایش امنیت انرژی با استفاده از مفهوم تاب‌آوری در زیرساخت‌های ترکیبی، نشریه علمی علوم و فناوری‌های پدافند نوین.

    1. Ghamkhari, M., Wierman, A., & Mohsenian-Rad, H. (2016). Energy portfolio optimization of data centers. IEEE Transactions on Smart Grid, 8(4), 1898-1910. https://doi.org/10.1109/TSG.2015.2510428
    2. Guo, C., Luo, F., Cai, Z., Dong, Z. Y., & Zhang, R. (2021). Integrated planning of internet data centers and battery energy storage systems in smart grids. Applied Energy, 281, 116093. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.116093
    3. Ding, Z., Cao, Y., Xie, L., Lu, Y., & Wang, P. (2019). Integrated stochastic energy management for data center microgrid considering waste heat recovery. IEEE Transactions on Industry Applications, 55(3), 2198-2207. https://doi.org/10.1109/TIA.2018.2890789
    4. Allcott, H. (2011). Social norms and energy conservation. Journal of public Economics, 95(9-10), 1082-1095. https://doi.org/10.1016/j.jpubeco.2011.03.003
    5. Eydeland, A., & Wolyniec, K. (2002). Energy and power risk management: New developments in modeling, pricing, and hedging (Vol. 97). John Wiley & Sons. https://lccn.loc.gov/2002013581
    6. Sadeghi, M., & Shavvalpour, S. (2006). Energy risk management and value at risk modeling. Energy policy, 34(18), 3367-3373. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2005.07.004
    7. Burger, M., Graeber, B., & Schindlmayr, G. (2014). Managing energy risk: An integrated view on power and other energy markets.
    8. Harkouss, F., Fardoun, F., & Biwole, P. H. (2018, October). Optimization approaches and climates investigations in NZEB—A review. In Building Simulation (Vol. 11, pp. 923-952). Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/s12273-018-0448-6
    9. Skandalos, N., & Karamanis, D. (2021). An optimization approach to photovoltaic building integration towards low energy buildings in different climate zones. Applied Energy, 295, 117017. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.117017

    22- رحیمی، سمانه، نبی بیدهندی، غلامرضا، هویدی، حسن، امیری، محمدجواد (1404). فراتحلیل علل بروز ریسک ایمنی و محیط‌زیست در صنایع پتروشیمی و ارائه راهکار مدیریت منابع انسانی HSE به‌منظور تعدیل ریسک‌های بالقوه، فصلنامه مدیریت بحران، (14) 3، 127-103.

    1. Shirzadi, M., & Nagashzadeghan, M. (2015). Building Energy Optimization using Sequential Search Approach for Different Climates of Iran. International Journal of Renewable Energy Research, 5(1), 210-216.
    2. Lazos, D., Sproul, A. B., & Kay, M. (2014). Optimisation of energy management in commercial buildings with weather forecasting inputs: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 39, 587-603. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.07.053
    3. International Organization for Standardization. (2018). Technical Committee ISO/TC 262, Risk management. (ISO Standard No. 31001:2018). https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:31000:ed-2:v1:en
    4. The Committee of Sponsoring Organizations of the Treadway Commission (COSO), https://www.coso.org/
    5. Kendig, Richard J., Ashley D. Seaton, and Robert J. Rodgers. Evolution of the operational energy strategy and its consideration in the Defense Acquisition process. Diss. Monterey, California: Naval Postgraduate School, 2016.
    6. McKinsey & Company (2020). When nothing is normal: Managing in extreme uncertainty. Retrieved January 17, 2025, from https://www.mckinsey.com/capabilities/risk-and-resilience/our-insights/when-nothing-is-normal-managing-in-extreme-uncertainty
    7. Zhang, Y., Wang, J., & Li, X. (2023). Energy security assessment in the context of global uncertainty: A systematic review. Energy Reports, 9, 1234-1248. https://doi.org/10.3390/app142412042
    8. Khan, M. S., & Kumar, P. (2024). Organizational resilience and energy risk management: An integrated framework. Journal of Cleaner Production, 425, 139876. https://dx.doi.org/10.2139/ssrn.5393117
    9. Liu, H., Zhao, Y., & Chen, Z. (2023). Probabilistic risk assessment and energy flow modeling for critical infrastructure under uncertainty. Applied Energy, 347, 120378. https://dx.doi.org/10.1049/iet-gtd.2009.0374
    10. Rahman, M. M., & Lee, K. Y. (2024). Stochastic optimization of energy resource allocation under supply uncertainty. Energy, 289, 128457. https://dx.doi.org/10.1109/JSYST.2016.2614723
    11. Santos, J. R., & Pereira, A. M. (2023). Multi-criteria decision analysis for prioritizing energy security measures in organizations. Energy Policy, 179, 113456. https://dx.doi.org/10.3390/su13063515.

  • Receive Date 10 June 2025
  • Revise Date 01 August 2025
  • Accept Date 03 September 2025