自上世紀(jì)初誕生以來，電力系統(tǒng)一直是各國經(jīng)濟(jì)增長和繁榮的關(guān)鍵驅(qū)動力。如今，隨著互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)在各經(jīng)濟(jì)部門的普及和重要性日益提高，以及汽車和建筑供暖能源電氣化的勢頭日益強(qiáng)勁，其重要性呈指數(shù)級增長。但是當(dāng)電網(wǎng)癱瘓時(shí)會發(fā)生什么？電網(wǎng)中斷可能無法獲得關(guān)鍵的衛(wèi)生服務(wù)、供水、通信等，對人民的福祉和國家經(jīng)濟(jì)增長產(chǎn)生負(fù)面影響。美國電網(wǎng)是在以化石燃料發(fā)電廠的規(guī)模經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo)的時(shí)代發(fā)展起來的，目前，僅惡劣天氣造成的長期大面積電網(wǎng)中斷，每年就會給美國經(jīng)濟(jì)造成數(shù)百億美元的嚴(yán)重?fù)p失。今年2月，美國德州大停電雖然不是由網(wǎng)絡(luò)攻擊造成的，但是事件突顯了電網(wǎng)中斷的破壞性及嚴(yán)重性。因此，如何最好地為災(zāi)難性的停電做好準(zhǔn)備，并從停電中恢復(fù)過來是每個(gè)組織必須面對的嚴(yán)峻問題。

　　2月中旬，一場冬季風(fēng)暴導(dǎo)致德克薩斯州400多萬人電力中斷。此次停電持續(xù)了幾天，導(dǎo)致大量財(cái)產(chǎn)損失甚至死亡，這場災(zāi)難性的停電在嚴(yán)重性、規(guī)模、持續(xù)時(shí)間和后果方面都超過了以往事件。災(zāi)難性停電可以導(dǎo)致全國大部分地區(qū)數(shù)周或數(shù)月電力中斷，并導(dǎo)致水利、通信、交通、醫(yī)療保健等其他部門的服務(wù)故障，而這些部門對公共衛(wèi)生和安全以及國家和經(jīng)濟(jì)安全至關(guān)重要，如果網(wǎng)絡(luò)攻擊成功滲透到電網(wǎng)，后果是致命的。

　　美國德克薩斯州的電力故障不是由網(wǎng)絡(luò)攻擊造成的，但是突顯了電網(wǎng)中斷的破壞性。隨著恐怖主義網(wǎng)絡(luò)犯罪的威脅上升，電力網(wǎng)絡(luò)變得越來越關(guān)鍵，這些潛在的緊急情況需要引起國家的關(guān)注。因此，如何最好地為災(zāi)難性的停電做好準(zhǔn)備，并從停電中盡快恢復(fù)至關(guān)重要。

　　一 電力系統(tǒng)現(xiàn)狀

　　當(dāng)今電力系統(tǒng)是一個(gè)現(xiàn)代化奇跡，就像一臺通過縱橫交錯(cuò)的電線連接零部件的機(jī)器，電力會沿著線路流動，但同時(shí)也是停電的來源。如今的電網(wǎng)運(yùn)營與過去相比有三點(diǎn)截然不同：

　　1、基礎(chǔ)設(shè)施投資不足。電網(wǎng)現(xiàn)在處于年久失修的狀態(tài)，長期的投資不足導(dǎo)致了整個(gè)系統(tǒng)的脆弱性。

　　2、氣候變化。極端天氣變化意味著電網(wǎng)運(yùn)行、電網(wǎng)使用、電網(wǎng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃越來越不同。為了減輕這些影響的程度，電力部門也在迅速改變發(fā)電和用電的方式。

　　3、電力是一項(xiàng)關(guān)鍵服務(wù)。無論是在日常生活中還是在災(zāi)難中，電力已成為了人類必需品。電力本身就是關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，也是多個(gè)其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施依賴的基礎(chǔ)，因此對電力造成的損失可以迅速升級為一場災(zāi)難。

　　電網(wǎng)最初的設(shè)計(jì)大多是為了滿足個(gè)別垂直一體化公用事業(yè)的需求，現(xiàn)在被用來在地區(qū)之間輸送電力，以支持競爭激烈的市場對發(fā)電的需求，由于行業(yè)限制、來自消費(fèi)者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的成本壓力、以及加強(qiáng)和升級電網(wǎng)的投資滯后，導(dǎo)致大量高壓系統(tǒng)的許多部分承受著沉重的壓力，更加劇了這一脆弱性。

　　電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不能承受同時(shí)對多個(gè)部件造成的損壞，也不能迅速從損壞中恢復(fù)。電力輸送系統(tǒng)的重點(diǎn)是采取措施，使電力輸送系統(tǒng)不易受到攻擊，且能在受到攻擊后快速地恢復(fù)供電，并在常規(guī)電力輸送中斷的情況下降低關(guān)鍵服務(wù)的漏洞。

　　電網(wǎng)規(guī)劃者和運(yùn)營者長期以來一直通過關(guān)鍵設(shè)備的冗余和加固來管理這一固有漏洞，但卻無法完全避免停電風(fēng)險(xiǎn)。下圖說明了電網(wǎng)價(jià)值鏈的各個(gè)組成部分，特別是最終用戶的電力供應(yīng)依賴于從燃料供應(yīng)到集中供電發(fā)電再到輸電和配電的各個(gè)環(huán)節(jié)的持續(xù)運(yùn)作。如果電網(wǎng)中的任何一個(gè)組件中斷，最終用戶都將面臨停機(jī)。

　　什么是災(zāi)難性停電？

　　超越現(xiàn)代經(jīng)驗(yàn)或超越互助能力的事件；

　　可能沒有通知或有限通知，并可能因網(wǎng)絡(luò)物理攻擊而變得復(fù)雜；

　　持續(xù)時(shí)間較長，由于物理基礎(chǔ)設(shè)施損壞，可持續(xù)長達(dá)數(shù)周甚至幾個(gè)月；

　　影響范圍廣泛，覆蓋多個(gè)州或地區(qū)，可能影響數(shù)千萬人；

　　造成嚴(yán)重的連鎖影響，迫使關(guān)鍵部門包括水務(wù)系統(tǒng)、通信、交通、醫(yī)療保健和金融服務(wù)等在退化狀態(tài)下運(yùn)行。

　　下圖總結(jié)了電網(wǎng)面臨的四類災(zāi)難性威脅。盡管行業(yè)從業(yè)者和政策制定者對其理解程度各不相同，但每一種都有可能擾亂大范圍地區(qū)的電力供應(yīng)，可能是幾天、幾個(gè)月甚至可能更長時(shí)間，都將給經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重后果。

　　二 網(wǎng)格完整的重要性

　　數(shù)字技術(shù)在當(dāng)今生活的幾乎所有方面都發(fā)揮著關(guān)鍵作用，使得網(wǎng)格完整性至關(guān)重要。由于依賴云計(jì)算，數(shù)據(jù)中心斷電可能會使組織的許多操作變得毫無用處。雖然醫(yī)院和工廠等地方經(jīng)常有備用發(fā)電機(jī)，但并不是每棟建筑都有可靠的備用發(fā)電機(jī)。

　　在德克薩斯州停電期間，有多人因取暖問題而死亡，但實(shí)際的情況可能更糟糕。官員們也表示，災(zāi)難性故障可能會導(dǎo)致長達(dá)數(shù)月的停電。當(dāng)世界依靠電力維持生命時(shí)，電力故障可能會變得致命。

　　網(wǎng)格完整性對現(xiàn)代商業(yè)也至關(guān)重要，有25%的公司因服務(wù)器停機(jī)造成的損失為每小時(shí)301,000美元或更多。考慮到政府對這些系統(tǒng)的依賴程度，這是一個(gè)需要緩解的昂貴且嚴(yán)峻的問題。嚴(yán)重的停電可能會危及緊急通信，并阻礙應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間。

　　三 電網(wǎng)的脆弱性

　　德克薩斯電網(wǎng)中斷是因?yàn)殡娏疚茨芡咨频貫槠湓O(shè)備過冬。不過，氣候問題并不是電網(wǎng)易受攻擊的唯一原因。目前美國大部分的能源基礎(chǔ)設(shè)施因缺乏強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)安全，而容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊。

　　許多發(fā)電廠現(xiàn)在都配備了自動控制和遠(yuǎn)程訪問，這在方便操作控制的同時(shí)也造成了安全漏洞。由于保護(hù)它們的成本很高，因此網(wǎng)絡(luò)安全通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是電力供應(yīng)商的首要任務(wù)。

　　2015年，一次網(wǎng)絡(luò)攻擊導(dǎo)致烏克蘭23多萬人停電數(shù)小時(shí)。2019年，北美電力公司遭受的防火墻攻擊導(dǎo)致了廣泛的通信中斷。隨著全球網(wǎng)絡(luò)犯罪率的上升，電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全勢在必行。

　　雖然政府已經(jīng)采取措施保護(hù)電網(wǎng)免受網(wǎng)絡(luò)犯罪的影響，但這些要求并不能涵蓋所有漏洞。與此同時(shí)，在當(dāng)局通過更全面的法規(guī)之前，電力公司可以主動改善網(wǎng)絡(luò)安全。

　　當(dāng)今電網(wǎng)的特點(diǎn)是缺乏透明度，限制了事件響應(yīng)的速度和效率。實(shí)施智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和警報(bào)，幫助網(wǎng)絡(luò)安全團(tuán)隊(duì)隨時(shí)了解情況。智能變壓器等設(shè)備還可以調(diào)整電力傳輸，以減輕任何中斷的影響。

　　電力公司還必須解決人的因素，對所有員工進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全最佳實(shí)踐方面的培訓(xùn)。過去的許多網(wǎng)格攻擊都依賴于網(wǎng)絡(luò)釣魚，因此教導(dǎo)工作人員發(fā)現(xiàn)這些騙局并對其做出適當(dāng)反應(yīng)將消除許多風(fēng)險(xiǎn)。

　　四 風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對建議

　　盡管各國經(jīng)濟(jì)都越來越依賴于電力，但變革性的變化正在迅速重塑威脅和格局，這些格局支配著提高系統(tǒng)彈性的選擇空間。網(wǎng)絡(luò)安全不再是國家能源網(wǎng)絡(luò)的可選追求。正如德克薩斯州的停電所突顯的那樣，因?yàn)榇祟惢A(chǔ)設(shè)施非常有價(jià)值，所以不能不受保護(hù)。

　　德克薩斯州停電事件不是網(wǎng)絡(luò)攻擊造成的，但事件表明，電力公司可以采取措施提前預(yù)防。鑒于此類威脅，電力公司必須采用更高的標(biāo)準(zhǔn)來保障電網(wǎng)的安全。災(zāi)難性停電帶來的復(fù)雜性挑戰(zhàn)將需要跨機(jī)構(gòu)、部門和各級政府的合作，讓所有利益相關(guān)者參與進(jìn)來。

　　有效的彈性解決方案考慮了網(wǎng)格技術(shù)動態(tài)及市場驅(qū)動發(fā)展。技術(shù)和市場的發(fā)展已經(jīng)并將繼續(xù)改變電網(wǎng)上的資源組合，進(jìn)而影響客戶和電網(wǎng)運(yùn)營商應(yīng)對災(zāi)難性威脅的方式。建議采用以下措施來提高網(wǎng)格安全彈性：

　　盡可能將停電預(yù)防和恢復(fù)投資集中在下游，并優(yōu)先考慮在各種停機(jī)情況下為關(guān)鍵負(fù)載和服務(wù)提供服務(wù)的可擴(kuò)展彈性解決方案；

　　仔細(xì)評估遺留資產(chǎn)的增量投資，并支持恢復(fù)結(jié)果，以降低在技術(shù)發(fā)展過程中資產(chǎn)可能變得不經(jīng)濟(jì)的風(fēng)險(xiǎn)，從而為恢復(fù)性投資創(chuàng)造基礎(chǔ)成本；

　　在評估彈性投資的價(jià)值時(shí)，考慮電網(wǎng)技術(shù)組合由市場驅(qū)動的結(jié)果，并評估隨著發(fā)電技術(shù)和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，彈性投資的價(jià)值變化；

　　重點(diǎn)關(guān)注關(guān)鍵負(fù)載中斷的恢復(fù)能力，并避免成本高昂且效率低下的籠統(tǒng)方法；

　　進(jìn)行地區(qū)性災(zāi)難性停電演習(xí)，以確定隨著備用資源和互助協(xié)議的耗盡，停電帶來的連鎖故障，并檢查可能推遲重啟電網(wǎng)的跨行業(yè)供應(yīng)鏈和網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)。

　　停電所帶來的風(fēng)險(xiǎn)往往被低估了。歐洲和北美過去十年的停電事件表明，發(fā)生超區(qū)域和長期停電的可能性越來越大，造成的經(jīng)濟(jì)損失也越來越嚴(yán)重。由于互聯(lián)程度不斷提高，再加上老舊的基礎(chǔ)設(shè)施，預(yù)計(jì)此類風(fēng)險(xiǎn)的頻率和嚴(yán)重性會持續(xù)不斷增加。未來幾十年，電網(wǎng)還將繼續(xù)在經(jīng)濟(jì)增長中發(fā)揮越來越大的作用。