首页 / 行业

纽约大停电美国电网究竟出了什么问题？

2019-07-22 14:37:00

当地时间7月13日，美国纽约发生大面积停电，地铁停运，路灯、交通灯“熄火”，“拉丁女王”詹妮弗·洛佩兹的演唱会也因此被迫中断。

纽约大断电，詹妮弗·洛佩兹演唱会突陷黑暗。图据推特

当天恰逢1977年纽约大停电42周年，纽约#blackout（大断电）迅速成为推特热门话题，人们纷纷po出曼哈顿暗淡的天际线，并猜测停电原因，而纽约消防局则接到多起报警，解救被困电梯和地铁车厢的民众。

据电力服务商纽约爱迪生联合公司统计，此次停电导致至少7.3万居民和商户受到影响。美联社援引纽约市消防局的消息称，此次大停电，是由一个变压器着火所致。纽约州州长安德鲁·科莫表示，虽然没有收到人员因停电受伤的报告，但停电本身就完全不可容忍：“这座城市不能发生这样大规模的停电，这太危险。”

就此，美国电网的安全问题再次成为焦点。

“打包的电线和口香糖”

其实，早在今年6月南美发生大规模断电后，就有美国专家出来“敲警钟”。

前白宫及五角大楼官员Douglas MacKinnon在福克斯新闻网的专栏中写道：“年度最大的危险信号刚刚在南美洲飘过，数千万人在一瞬间被弹回19世纪。而这样的‘噩梦’，随时可能在美国上演。”

根据美国能源部的数据，在所有发达国家中，美国遭遇的停电事故比其他任何国家都要多。

事实上，美国电网由三个松散“互联”的部分组成：东部电网、西部电网和得州电网。原则上，由于输电线本身不能储存电力，所以发电量和用电负荷必须保持一致，否则就可能面临区域性断电。而电网的互联性，原本能更好地平衡负荷与发电的局部失调，但美国三大局域电网参差不齐的质量，也给停电提供了一个更广泛的“传染”渠道，用MacKinnon的话说，“国家电网实际上一团糟，就像笑话中所说的‘打包的电线和口香糖’。”

2003年8月14日，俄亥俄州北部的一条高压输电线在用电高峰期因发热变软下垂，触到下方未及时修剪的树枝后短路。正常情况下，这个事故会触发总部位于俄亥俄州的公共事业公司 FirstEnergy控制室的警报，但可惜，当天的警报系统失灵了。

接下来的一个半小时，当系统操作员还在试图搞清楚到底发生了什么的时候，另外三条线路也因过热陷入树丛而先后短路，这导致其他输电线负载过重接连跳闸，美国东北部8个州及接壤的加拿大南部地区的电压全面崩溃。在这场北美历史上最大的停电事故中，共计有5000万人停电长达两天。事件共造成至少11人死亡，经济损失达60亿美元。

2003年北美历史上最大的停电事故。图据福克斯新闻

“2003年以来的一个行业认知是，你不能只盯着自己的系统，还必须关注你的系统对‘邻居’的系统造成何种影响，反之亦然，”加州帕洛阿尔托电力研究所（EPRI）副总裁Arshad Mansoor说，“联邦能源管理委员会与其他政府机构合作，将各电网数据导入华盛顿特区的东海岸-西海岸实时监测系统，这有助于人们跨区域监控电网全局，但大家的数据参差不齐，东南部电网的数据很不错，但得州和其他地区仍然差强人意。”

超负荷运行的电网“心脏”

在电力传输中，大型高压变压器起着至关重要的作用，所以常被称为供电系统的“骨干”或者“心脏”。美国国会研究服务中心最近的一份报告显示，美国只有不到3% 的变压器是高压变压器，但全国60% 至70% 的电力是通过高压变压器供电的。

2017年7月，一个重达60吨的高压变压器搭乘货运驳船，穿越华盛顿州的Diablo 湖被运往废金属处理厂。它是美国罗斯大坝发电站最初的六个变压器之一，在宣告报废之前，它已服役整整67年，虽然原则上，大型高压变压器的平均使用年限应为40年。

美国罗斯大坝水电站用驳船运送拆下的高压变压器图据US News

由于这些“心脏”的冷却剂为石油提取物，且本身由数十万伏特的电压提供动力，如果损坏或接近使用寿命终点，很大几率上会发生爆炸。“这是大坝真正脆弱的地方，一颗穿甲弹就足以将它彻底摧毁，并进一步危及大坝安全。”发电站运营商Jim Phillips说。

而每台设备高达数百万美元的造价，并非是“替换艰难”的唯一原因，更令人头疼的问题是，难以买到新的。据《美国新闻和世界报导》的调查，上世纪60、70年代，美国大型变压器制造业一度十分发达，但随着电网布局完成、变压器健康运转，其销售量也开始急速下滑，大批制造厂纷纷倒闭。跨入21世纪后，想更换一个新的高压变压器，美国就不得不从其他国家——韩国、以色列或者德国进口。

而高压变压器的运输，本就是物流业的“噩梦”，海外运输更加大了其难度。以罗斯大坝发电站为例，为了更换这台变压器，他们准备了整整两年：先取得美国政府颁发的许可证，再动用两家专门运输大型设备的国际公司，打通数千英里铁路线的运输关节。

就算在大坝自家地盘上，拆除旧变压器也十足费力。15名工作人员花费近12个小时，动用两台平板卡车，数台叉车，以及一台叫做“自行走箱柜式移动泵车”的特殊机器，才将它搬至驳船上。之后，他们必须等待湖面水位降低1英尺，才能把变压器卸至湖边。

正因为如此，在一些高压变压器发生较严重故障之前，“超期服役”被默认为是理所当然的。

黑客攻击依然是个问题

“在引发停电的诸多因素中，天气早已不是最不可怕的那一个。”MacKinnon在专栏中写道，“网络威胁日渐严重的当下，电网因黑客攻击而瘫痪，将不再是一个‘是否会发生’的问题，而是‘何时会发生’。”

去年11月，美国国防部高级研究计划局（DARPA）就曾下令，对美国电网进行一次全面的网络攻击。而这，已经成为一项定期的“自检”项目。

黑客攻击成为美国电网的威胁之一。图据dccoder

据美国国土安全部报告，如今黑客们已经不再正面攻击美国电网中负责向家庭和企业分配电力的公用事业公司，而是通过其数量庞大的承包商和分包商的网络。

为降低未来发生大范围停电的风险，2005年美国新能源政策法案出台后，美国北美电力可靠性协会（NERC）提出的46条建议，由“推荐执行”变为具有法律效力的强制执行，具体涉及树木与输电线距离、操作人员培训和电网智能安全。

那么，停电风险真的因此被降低了吗？卡内基梅隆大学的研究人员研究后发现，自1984年到2006年，影响范围超过5万人的停电事件，发生频率保持不变——每年12次。联合研究员Paul Hines表示，按NERC的统计数据，美国每25年或将发生一次2003年的大停电。

MacKinnon建议人们，及早备好救生包，包括水、不易腐烂的食物、药品、急救包、电池、收音机、手电筒、蜡烛、现金和手摇充电器，并在汽车和办公室各配一个简易版：“就像任何大型恐怖袭击一样，当某个地区甚至整个美国发生大停电时，你和你的家人能依靠的只有自己，没有人会骑着马去救援你们。眨眼间，你会失去金钱、食物、汽油、通讯、医药、医疗、暖气、空调和安全。祝你好运。”

电网智能纽约美国