紐約大停電 美國電網(wǎng)究竟出了什么問題？

當(dāng)?shù)貢r(shí)間7月13日，美國紐約發(fā)生大面積停電，地鐵停運(yùn)，路燈、交通燈“熄火”，“拉丁女王”詹妮弗·洛佩茲的演唱會也因此被迫中斷。

紐約大斷電，詹妮弗·洛佩茲演唱會突陷黑暗。圖據(jù)推特

當(dāng)天恰逢1977年紐約大停電42周年，紐約#blackout（大斷電）迅速成為推特?zé)衢T話題，人們紛紛po出曼哈頓暗淡的天際線，并猜測停電原因，而紐約消防局則接到多起報(bào)警，解救被困電梯和地鐵車廂的民眾。

據(jù)電力服務(wù)商紐約愛迪生聯(lián)合公司統(tǒng)計(jì)，此次停電導(dǎo)致至少7.3萬居民和商戶受到影響。美聯(lián)社援引紐約市消防局的消息稱，此次大停電，是由一個(gè)變壓器著火所致。紐約州州長安德魯·科莫表示，雖然沒有收到人員因停電受傷的報(bào)告，但停電本身就完全不可容忍：“這座城市不能發(fā)生這樣大規(guī)模的停電，這太危險(xiǎn)?！?/p>

就此，美國電網(wǎng)的安全問題再次成為焦點(diǎn)。

“打包的電線和口香糖”

其實(shí)，早在今年6月南美發(fā)生大規(guī)模斷電后，就有美國專家出來“敲警鐘”。

前白宮及五角大樓官員Douglas MacKinnon在?？怂剐侣劸W(wǎng)的專欄中寫道：“年度最大的危險(xiǎn)信號剛剛在南美洲飄過，數(shù)千萬人在一瞬間被彈回19世紀(jì)。而這樣的‘噩夢’，隨時(shí)可能在美國上演。”

根據(jù)美國能源部的數(shù)據(jù)，在所有發(fā)達(dá)國家中，美國遭遇的停電事故比其他任何國家都要多。

事實(shí)上，美國電網(wǎng)由三個(gè)松散“互聯(lián)”的部分組成：東部電網(wǎng)、西部電網(wǎng)和得州電網(wǎng)。原則上，由于輸電線本身不能儲存電力，所以發(fā)電量和用電負(fù)荷必須保持一致，否則就可能面臨區(qū)域性斷電。而電網(wǎng)的互聯(lián)性，原本能更好地平衡負(fù)荷與發(fā)電的局部失調(diào)，但美國三大局域電網(wǎng)參差不齊的質(zhì)量，也給停電提供了一個(gè)更廣泛的“傳染”渠道，用MacKinnon的話說，“國家電網(wǎng)實(shí)際上一團(tuán)糟，就像笑話中所說的‘打包的電線和口香糖’?！?/p>

2003年8月14日，俄亥俄州北部的一條高壓輸電線在用電高峰期因發(fā)熱變軟下垂，觸到下方未及時(shí)修剪的樹枝后短路。正常情況下，這個(gè)事故會觸發(fā)總部位于俄亥俄州的公共事業(yè)公司 FirstEnergy控制室的警報(bào)，但可惜，當(dāng)天的警報(bào)系統(tǒng)失靈了。

接下來的一個(gè)半小時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)操作員還在試圖搞清楚到底發(fā)生了什么的時(shí)候，另外三條線路也因過熱陷入樹叢而先后短路，這導(dǎo)致其他輸電線負(fù)載過重接連跳閘，美國東北部8個(gè)州及接壤的加拿大南部地區(qū)的電壓全面***。在這場北美歷史上最大的停電事故***計(jì)有5000萬人停電長達(dá)兩天。事件共造成至少11人死亡，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)60億美元。

2003年北美歷史上最大的停電事故。圖據(jù)?？怂剐侣?/p>

“2003年以來的一個(gè)行業(yè)認(rèn)知是，你不能只盯著自己的系統(tǒng)，還必須關(guān)注你的系統(tǒng)對‘鄰居’的系統(tǒng)造成何種影響，反之亦然，”加州帕洛阿爾托電力研究所（EPRI）副總裁Arshad Mansoor說，“聯(lián)邦能源管理委員會與其他政府機(jī)構(gòu)合作，將各電網(wǎng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入華盛頓特區(qū)的東海岸-西海岸實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，這有助于人們跨區(qū)域監(jiān)控電網(wǎng)全局，但大家的數(shù)據(jù)參差不齊，東南部電網(wǎng)的數(shù)據(jù)很不錯，但得州和其他地區(qū)仍然差強(qiáng)人意?！?/p>

超負(fù)荷運(yùn)行的電網(wǎng)“心臟”

在電力傳輸中，大型高壓變壓器起著至關(guān)重要的作用，所以常被稱為供電系統(tǒng)的“骨干”或者“心臟”。美國國會研究服務(wù)中心最近的一份報(bào)告顯示，美國只有不到3% 的變壓器是高壓變壓器，但全國60% 至70% 的電力是通過高壓變壓器供電的。

2017年7月，一個(gè)重達(dá)60噸的高壓變壓器搭乘貨運(yùn)駁船，穿越華盛頓州的Diablo 湖被運(yùn)往廢金屬處理廠。它是美國羅斯大壩發(fā)電站最初的六個(gè)變壓器之一，在宣告報(bào)廢之前，它已服役整整67年，雖然原則上，大型高壓變壓器的平均使用年限應(yīng)為40年。

美國羅斯大壩水電站用駁船運(yùn)送拆下的高壓變壓器 圖據(jù)US News

由于這些“心臟”的冷卻劑為石油提取物，且本身由數(shù)十萬伏特的電壓提供動力，如果損壞或接近使用壽命終點(diǎn)，很大幾率上會發(fā)生爆炸。“這是大壩真正脆弱的地方，一顆穿甲彈就足以將它徹底摧毀，并進(jìn)一步危及大壩安全。”發(fā)電站運(yùn)營商Jim Phillips說。

而每臺設(shè)備高達(dá)數(shù)百萬美元的造價(jià)，并非是“替換艱難”的唯一原因，更令人頭疼的問題是，難以買到新的。據(jù)《美國新聞和世界報(bào)導(dǎo)》的調(diào)查，上世紀(jì)60、70年代，美國大型變壓器制造業(yè)一度十分發(fā)達(dá)，但隨著電網(wǎng)布局完成、變壓器健康運(yùn)轉(zhuǎn)，其銷售量也開始急速下滑，大批制造廠紛紛倒閉?？缛?1世紀(jì)后，想更換一個(gè)新的高壓變壓器，美國就不得不從其他國家——韓國、以色列或者德國進(jìn)口。

而高壓變壓器的運(yùn)輸，本就是物流業(yè)的“噩夢”，海外運(yùn)輸更加大了其難度。以羅斯大壩發(fā)電站為例，為了更換這臺變壓器，他們準(zhǔn)備了整整兩年：先取得美國政府頒發(fā)的許可證，再動用兩家專門運(yùn)輸大型設(shè)備的國際公司，打通數(shù)千英里鐵路線的運(yùn)輸關(guān)節(jié)。

就算在大壩自家地盤上，拆除舊變壓器也十足費(fèi)力。15名工作人員花費(fèi)近12個(gè)小時(shí)，動用兩臺平板卡車，數(shù)臺叉車，以及一臺叫做“自行走箱柜式移動泵車”的特殊機(jī)器，才將它搬至駁船上。之后，他們必須等待湖面水位降低1英尺，才能把變壓器卸至湖邊。

正因?yàn)槿绱耍谝恍└邏鹤儔浩靼l(fā)生較嚴(yán)重故障之前，“超期服役”被默認(rèn)為是理所當(dāng)然的。

黑客攻擊依然是個(gè)問題

“在引發(fā)停電的諸多因素中，天氣早已不是最不可怕的那一個(gè)?！盡acKinnon在專欄中寫道，“網(wǎng)絡(luò)威脅日漸嚴(yán)重的當(dāng)下，電網(wǎng)因黑客攻擊而癱瘓，將不再是一個(gè)‘是否會發(fā)生’的問題，而是‘何時(shí)會發(fā)生’?！?/p>

去年11月，美國國防部高級研究計(jì)劃局（DARPA）就曾下令，對美國電網(wǎng)進(jìn)行一次全面的網(wǎng)絡(luò)攻擊。而這，已經(jīng)成為一項(xiàng)定期的“自檢”項(xiàng)目。

黑客攻擊成為美國電網(wǎng)的威脅之一。圖據(jù)dccoder

據(jù)美國國土安全部報(bào)告，如今黑客們已經(jīng)不再正面攻擊美國電網(wǎng)中負(fù)責(zé)向家庭和企業(yè)分配電力的公用事業(yè)公司，而是通過其數(shù)量龐大的承包商和分包商的網(wǎng)絡(luò)。

為降低未來發(fā)生大范圍停電的風(fēng)險(xiǎn)，2005年美國新能源政策法案出臺后，美國北美電力可靠性協(xié)會（NERC）提出的46條建議，由“推薦執(zhí)行”變?yōu)榫哂蟹尚ЯΦ膹?qiáng)制執(zhí)行，具體涉及樹木與輸電線距離、操作人員培訓(xùn)和電網(wǎng)智能安全。

那么，停電風(fēng)險(xiǎn)真的因此被降低了嗎？卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員研究后發(fā)現(xiàn)，自1984年到2006年，影響范圍超過5萬人的停電事件，發(fā)生頻率保持不變——每年12次。聯(lián)合研究員Paul Hines表示，按NERC的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，美國每25年或?qū)l(fā)生一次2003年的大停電。

MacKinnon建議人們，及早備好救生包，包括水、不易腐爛的食物、藥品、急救包、電池、收音機(jī)、手電筒、蠟燭、現(xiàn)金和手搖充電器，并在汽車和辦公室各配一個(gè)簡易版：“就像任何大型恐怖襲擊一樣，當(dāng)某個(gè)地區(qū)甚至整個(gè)美國發(fā)生大停電時(shí)，你和你的家人能依靠的只有自己，沒有人會騎著馬去救援你們。眨眼間，你會失去金錢、食物、汽油、通訊、醫(yī)藥、醫(yī)療、暖氣、空調(diào)和安全。祝你好運(yùn)?！?/p>