三個(gè)主要地區(qū)構(gòu)成了美國(guó)的能源電網(wǎng)：德克薩斯州的互連繫統(tǒng)，西方的互連，跨越了太平洋到落基山的國(guó)家，而東部的互連則是山區(qū)以東的國(guó)家。

網(wǎng)格是必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，由一個(gè)由7,000多個(gè)電廠組成的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由數(shù)十萬英里的高壓傳輸線連接。根據(jù)估計(jì)，有成千上萬的發(fā)電單元和70,000個(gè)變壓器變電站。

即使最近添加了自動(dòng)化和新興技術(shù)，該網(wǎng)格仍然在很大程度上依賴於較舊的技術(shù)。 60％的斷路器年齡超過30歲，而傳輸線的70％至少30歲，這意味著它們已經(jīng)接近其使用壽命的盡頭。

由於老化的基礎(chǔ)架構(gòu)和功率消耗的增加，網(wǎng)格現(xiàn)在更容易受到級(jí)聯(lián)故障的影響，其中一個(gè)組件的故障會(huì)觸發(fā)故障的鏈反應(yīng)。

數(shù)據(jù)中心的增長(zhǎng)和擴(kuò)展本身就是在扭曲網(wǎng)格。勞倫斯·伯克利（Lawrence Berkeley）國(guó)家能源部國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究表明，數(shù)據(jù)中心的功耗在過去十年中有兩倍，到2028年可能會(huì)再次三倍。北美電力可靠性公司（NERC）的可靠性評(píng)估和系統(tǒng)分析總監(jiān)約翰·穆拉（John Moura）告訴路透社告訴路透社，該網(wǎng)格並不像較大的電動(dòng)機(jī)那樣構(gòu)建了較大的電力和更大的電力範(fàn)圍，而他們更大的是他們的用途和更大的數(shù)據(jù)中心。 “除非我們添加額外的網(wǎng)格資源，否則它最終將變得太大而無法處理?！?/p>

基本事實(shí)是，美國(guó)電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施過時(shí)，無法處理數(shù)據(jù)的新時(shí)代和日益增長(zhǎng)的計(jì)算需求。它也非常容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，EMP，自然災(zāi)害和身體威脅的影響，所有這些都可能帶來災(zāi)難性的結(jié)果。生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)是，網(wǎng)格對(duì)於醫(yī)療，食品和農(nóng)業(yè)，水，數(shù)據(jù)中心，電信，證券交易所，衛(wèi)星地面系統(tǒng)和其他重要基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要。

面向網(wǎng)格的風(fēng)險(xiǎn)

電網(wǎng)面臨著廣泛的風(fēng)險(xiǎn)。來自地磁太陽能耀斑的EMP，由恐怖分子或民族國(guó)家發(fā)射的短距離導(dǎo)彈，網(wǎng)絡(luò)攻擊或?qū)檬聵I(yè)或電力設(shè)施的身體攻擊都是風(fēng)險(xiǎn)景觀的例子。

源自太陽風(fēng)暴的太陽火焰構(gòu)成了持續(xù)的威脅。據(jù)信，在過去150年中，地球經(jīng)歷了100多次太陽風(fēng)暴。強(qiáng)烈的耀斑釋放電磁輻射的顆粒，這些輻射針對(duì)太陽系中的地球和其他行星。耀斑的大小，冠狀質(zhì)量射血的尺度以及它從太陽向地球移動(dòng)的速度都影響了太陽風(fēng)暴的嚴(yán)重程度。電網(wǎng)可以通過一種稱為X級(jí)耀斑的耀斑造成嚴(yán)重破壞。不可能忽略風(fēng)險(xiǎn)。

EMP攻擊也可以指導(dǎo)。 EMP罷工可以由恐怖組織或流氓國(guó)家進(jìn)行，該組織引爆了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大氣的核彈，破壞了電子和電網(wǎng)。

前中央情報(bào)局局長(zhǎng)詹姆斯·伍爾西（James Woolsey）在眾議院委員會(huì)作證，並說，如果美國(guó)受到EMP攻擊，“美國(guó)三分之二的人口可能會(huì)因飢餓，疾病和社會(huì)崩潰而滅亡?！?/p>

“如1859年的卡靈頓事件或1921年的鐵路風(fēng)暴，以及來自恐怖分子或流氓國(guó)家的核EMP攻擊，正如朝鮮在2013年核危機(jī)期間所實(shí)施的那樣，來自恐怖分子或流氓國(guó)家的核EMP攻擊都是生存威脅，都是生存威脅，都是10個(gè)美國(guó)人通過飢餓，疾病和社會(huì)倒閉，佩特·普里（Pry）說，這兩個(gè)人說：“如1859年的卡靈頓事件或1921年的鐵路風(fēng)暴，以及來自恐怖分子或流氓國(guó)家的核EMP攻擊，這兩個(gè)人都可以殺死10個(gè)美國(guó)人的9個(gè)美國(guó)人，既然是9個(gè)美國(guó)人，又是恐怖分子的9人，”國(guó)會(huì)EMP委員會(huì)。

國(guó)土安全部（DHS）承認(rèn)黑客針對(duì)美國(guó)公用事業(yè)控制系統(tǒng)，部分保護(hù)了電網(wǎng)。電力公司用於管理其工業(yè)系統(tǒng)的許多監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)獲取（SCADA）網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行更新和加強(qiáng)，以承受網(wǎng)絡(luò)安全的日益增加。

俄羅斯針對(duì)烏克蘭的電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊使70萬人沒有權(quán)力，這提醒了電網(wǎng)中的脆弱性。據(jù)世界能源委員會(huì)稱，各國(guó)需要加大努力，以防止網(wǎng)絡(luò)攻擊在核和其他能源系統(tǒng)上。他們觀察到數(shù)據(jù)洩露的頻率，複雜性和費(fèi)用正在上升。據(jù)退休的國(guó)家安全局（NSA）和美國(guó)網(wǎng)絡(luò)司令部的前領(lǐng)導(dǎo)人邁克·羅傑斯（Mike Rodgers）表示，由多個(gè)國(guó)家發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)攻擊可能會(huì)被多個(gè)國(guó)家發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)攻擊所取消的整個(gè)美國(guó)電力系統(tǒng)。

2021年對(duì)殖民管道的成功勒索軟件攻擊提供了對(duì)該漏洞和眾多攻擊點(diǎn)的見解。除了破壞美國(guó)東海岸的石油供應(yīng)外，攻擊者還表明，沒有用於事件響應(yīng)和準(zhǔn)備的網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在，美國(guó)能源網(wǎng)格的大多數(shù)重要基礎(chǔ)設(shè)施組成部分在互聯(lián)網(wǎng)可訪問的數(shù)字環(huán)境中起作用。硬件和軟件集成的趨勢(shì)，以及網(wǎng)絡(luò)傳感器的擴(kuò)展，正在重新定義黑客進(jìn)行表面攻擊的機(jī)會(huì)。

行業(yè)和政府都確定了網(wǎng)絡(luò)攻擊的脆弱性。根據(jù)一般會(huì)計(jì)辦公室（GAO）的數(shù)據(jù)，美國(guó)的能源電網(wǎng)容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊的影響。根據(jù)GAO的說法，將電力從傳輸系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)娇蛻舻碾娋W(wǎng)分配系統(tǒng)變得越來越脆弱，部分原因是技術(shù)的能力不斷增長(zhǎng)，這些技術(shù)能夠使遠(yuǎn)程訪問和鏈接到業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。威脅參與者可能因此能夠訪問這些系統(tǒng)，從而乾擾操作。

現(xiàn)實(shí)是，人工智能工具正在實(shí)現(xiàn)越來越複雜的網(wǎng)絡(luò)攻擊。犯罪集團(tuán)，州行為者和其他實(shí)體也針對(duì)至關(guān)重要的基礎(chǔ)設(shè)施。運(yùn)營(yíng)技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的使用增加了攻擊表面。為了打擊網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)，能源基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商應(yīng)使用“設(shè)計(jì)安全性”。設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)安全需要進(jìn)行操作網(wǎng)絡(luò)融合的敏捷系統(tǒng)，以監(jiān)視，識(shí)別和應(yīng)對(duì)新威脅。最終，我們需要增強(qiáng)美國(guó)能源電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全性。

另一個(gè)擔(dān)心的是，惡意行為，特別是恐怖分子對(duì)網(wǎng)格構(gòu)成的身體威脅。十年前，使用炸彈和一個(gè)放置在50,000加侖油箱上的炸彈裝置來針對(duì)和攻擊亞利桑那州諾加萊斯的電力設(shè)施。幸運(yùn)的是，這項(xiàng)工作沒有成功。最近，極端主義團(tuán)體的其他恐怖行為針對(duì)槍聲和炸彈威脅的公用事業(yè)。

幫助保護(hù)網(wǎng)格的策略

有多種方法可以減少物理，存在和網(wǎng)絡(luò)來源對(duì)能源基礎(chǔ)設(shè)施的威脅。這些包括傳播能源並使用較小的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)；穩(wěn)定電壓和設(shè)備以管理能量流的系統(tǒng)；制定更好的安全規(guī)則，培訓(xùn)和緊急計(jì)劃；保護(hù)電網(wǎng)免受電力爆發(fā)和電壓?jiǎn)栴}的影響；並創(chuàng)建分享有關(guān)弱點(diǎn)和威脅的信息的方法。為了恢復(fù)各種緊急情況的力量，系統(tǒng)的彈性計(jì)劃也是必不可少的。

例如，我們應(yīng)該用自動(dòng)化系統(tǒng)，智能電錶和傳感器等尖端技術(shù)升級(jí)和替換過時(shí)的基礎(chǔ)架構(gòu)，以提高電網(wǎng)效率和可靠性。此外，我們應(yīng)該在較小的規(guī)模上設(shè)置獨(dú)立的微電網(wǎng)，該微電網(wǎng)可以獨(dú)立或與主電網(wǎng)協(xié)同起作用，以在緊急情況或中斷期間提供局部電力。

由於人工智能工具，網(wǎng)絡(luò)攻擊變得越來越複雜。此外，政府行為者，犯罪團(tuán)伙和其他襲擊者正在針對(duì)與能源有關(guān)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。能源基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)商應(yīng)使用“通過設(shè)計(jì)安全性”來應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)威脅，因?yàn)橐脒\(yùn)營(yíng)技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來的連通性進(jìn)一步提高了攻擊表面。為了使網(wǎng)絡(luò)安全能夠監(jiān)視，識(shí)別和對(duì)新威脅做出反應(yīng)，有必要構(gòu)建具有操作網(wǎng)絡(luò)融合的敏捷系統(tǒng)。最終，我們需要顯著提高美國(guó)能源電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全，以承受增長(zhǎng)的威脅。

EMP的威脅是存在的，將需要更多的計(jì)劃和彈性。

特朗普總統(tǒng)於2019年3月26日簽署了13865年的行政命令（EO）13865，“協(xié)調(diào)民族對(duì)電磁脈衝的彈性”，使其成為美國(guó)為重要基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)定彈性和安全標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家優(yōu)先計(jì)劃。

EO 13865 states, “An electromagnetic pulse (EMP) has the potential to disrupt, degrade, and damage technology and critical infrastructure systems. Human-made or naturally occurring EMPs can affect large geographic areas, disrupting elements critical to the nation's security and economic prosperity, and could adversely affect global commerce and stability. The federal government must foster sustainable, efficient, and cost-effective approaches to improving the nation's resilience to EMP的影響?！彪姶琶}衝（EMP）程序狀態(tài)報(bào)告

作者在一篇文章“成本分析：保護(hù)電網(wǎng)和電子設(shè)備免受EMP的侵害”，提出，由美國(guó)國(guó)防部（北部指揮部和國(guó)民警衛(wèi)隊(duì)），國(guó)土安全部和能源部支持的國(guó)家彈性工作組，可以採取緩解策略，以保護(hù)美國(guó)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施從emp的影響中保護(hù)美國(guó)的重要基礎(chǔ)。這項(xiàng)工作可能包括以下行動(dòng)：

• 通過將敏感的電子設(shè)備封閉在接地導(dǎo)電外殼中，並通過將EMP激增器添加到發(fā)電機(jī)，變壓器，電動(dòng)機(jī)和關(guān)鍵電子設(shè)備中來保護(hù)電子設(shè)備。
• 在變電站中將中性接地阻滯劑安裝在變壓器上，以防止接地誘導(dǎo)的電流進(jìn)入變壓器。
• 在關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)施上安裝具有現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電的受EMP保護(hù)的微電網(wǎng)。
• 開發(fā)具有EMP的電子設(shè)備，例如光學(xué)計(jì)算和碳納米管內(nèi)存，它們不太容易受到EMP攻擊的影響。
• 在緊急準(zhǔn)備培訓(xùn)中包括EMP-Attack計(jì)劃方案。通過計(jì)劃EMP攻擊的後果，社區(qū)可以製定計(jì)劃和措施維持基本服務(wù)。

資料來源：成本分析：保護(hù)網(wǎng)格和電子設(shè)備免受EMP的國(guó)內(nèi)準(zhǔn)備

為了恢復(fù)各種緊急情況的權(quán)力，全面的彈性計(jì)劃至關(guān)重要。當(dāng)前的技術(shù)可以保護(hù)電網(wǎng)，只需要領(lǐng)導(dǎo)和投資來減少脆弱性。

解決電網(wǎng)問題的領(lǐng)導(dǎo)將來自即將上任的政府。由於該國(guó)大多數(shù)重要的基礎(chǔ)設(shè)施（例如銀行業(yè)，醫(yī)療保健，運(yùn)輸和通信系統(tǒng)）屬於私營(yíng)部門，因此它依賴於網(wǎng)格。共同投資，紮實(shí)的公私部門夥伴關(guān)係以及研究，開發(fā)和原型的合作都是為了找到答案。

這種合作必須涉及更快的努力，以資助和開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)，這些技術(shù)可以使公用事業(yè)免受人造或自然電磁潮流，進(jìn)一步的SCADA網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)攻擊中的SCADA網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件，並提高電網(wǎng)的物理安全性。

即使估計(jì)成本各不相同，維護(hù)文明的投資也值得。隨著越來越多的人意識(shí)到不穩(wěn)定的威脅格局和無所作為的後果，越來越需要保護(hù)網(wǎng)格。這種提高的意識(shí)意味著需要迅速採取行動(dòng)，並旨在支持即將到來的政府。

以上是更新授權(quán)以維護(hù)能源網(wǎng)格的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！