當(dāng)?shù)貢r間7月13日,美國紐約發(fā)生大面積停電,地鐵停運,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。
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,并戲稱“見證歷史”,而紐約消防局則接到多起報警,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,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。”
就此,美國電網(wǎng)的安全問題再次成為焦點。
“打包的電線和口香糖”
其實,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’,隨時可能在美國上演?!?/p>
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。
事實上,美國電網(wǎng)由三個松散“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更廣泛的“傳染”渠道,用MacKinnon的話說,“國家電網(wǎng)實際上一團(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,觸到下方未及時修剪的樹枝后短路。正常情況下,這個事故會觸發(fā)總部位于俄亥俄州的公共事業(yè)公司 FirstEnergy控制室的警報,但可惜,當(dāng)天的警報系統(tǒng)失靈了。
接下來的一個半小時,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個州及接壤的加拿大南部地區(qū)的電壓全面崩潰。在這場北美歷史上最大的停電事故中,共計有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年以來的一個行業(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-西海岸實時監(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)仍然差強人意?!?/p>
超負(fù)荷運行的電網(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,一個重達(dá)60噸的高壓變壓器搭乘貨運駁船,穿越華盛頓州的Diablo 湖被運往廢金屬處理廠。它是美國羅斯大壩發(fā)電站最初的六個變壓器之一,在宣告報廢之前,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。
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,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?!卑l(fā)電站運營商Jim Phillips說。
而每臺設(shè)備高達(dá)數(shù)百萬美元的造價,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。
而高壓變壓器的運輸,本就是物流業(yè)的“噩夢”,海外運輸更加大了其難度。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,再動用兩家專門運輸大型設(shè)備的國際公司,打通數(shù)千英里鐵路線的運輸關(guān)節(jié)。
就算在大壩自家地盤上,拆除舊變壓器也十足費力。15名工作人員花費近12個小時,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。
正因為如此,在一些高壓變壓器發(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。
黑客攻擊依然是個問題
“在引發(fā)停電的諸多因素中,天氣早已不是最可怕的那一個。”MacKinnon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‘是否會發(fā)生’的問題,而是‘何時會發(fā)生’?!?/p>
去年11月,美國國防部高級研究計劃局(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)成為一項定期的“自檢”項目。
據(jù)美國國土安全部報告,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)植入病毒。
為降低未來發(fā)生大范圍停電的風(fēng)險,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膹娭茍?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、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簡易版:“就像任何大型恐怖襲擊一樣,當(dāng)某個地區(qū)甚至整個美國發(fā)生大停電時,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。