2003年8月14日下午2點剛過，美國東部夏令時，俄亥俄州北部的一條高壓輸電線路碰到了生長過度的樹木並關閉——在電力行業中稱為故障。這條線路在高電流的加熱下變得鬆弛。正常情況下，這個問題會在俄亥俄州公用事業公司FirstEnergy Corporation的控制室觸發警報，但警報系統卻失靈了。
在接下來的一個半小時裡，當系統操作員試圖瞭解發生了什麼時，另外三條線路也因下垂而碰到了樹木並關閉，迫使其他輸電線路承擔額外的負擔。超負荷運轉的線路在下午4:05之前切斷，引發了加拿大東南部和美國東北部八個州的一系列故障。
總計，在北美歷史上規模最大的停電事故中，有5000萬人斷電長達兩天。該事件造成至少11人死亡，並估計造成了60億美元的損失。
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那麼，五年之後，我們仍然面臨大規模停電的風險嗎？
在2004年2月，經過三個月的調查後，美國-加拿大電力系統中斷工作組得出結論，人為錯誤和裝置故障的結合導致了停電。該小組的最終報告提出了全面的46項建議，以減少未來大範圍停電的風險。首要的是使行業可靠性標準成為強制性的且具有法律約束力。
在停電之前，北美電力可靠性委員會（NERC）制定了自願性標準。在停電報告發布後，國會通過了《2005年能源政策法案》，該法案擴大了聯邦能源監管委員會（FERC）的作用，要求其從現在的北美電力可靠性公司NERC徵求、批准和執行新的可靠性標準。
到目前為止，FERC已批准了96項新的可靠性標準。* FERC電力可靠性辦公室主任約瑟夫·麥克萊蘭表示，這些標準涵蓋了停電工作組確定的三個“T”——“樹木、培訓和工具”，但不僅限於此，該辦公室於去年9月成立。例如，PER-003標準要求操作人員至少接受必要的最低限度培訓，以識別和處理電網中的關鍵事件；FAC-003標準規定必須清除輸電線路上的樹木；TOP-002-1標準要求電網執行系統能夠承受輸電線路故障或任何其他單一故障，無論其有多嚴重。FERC可以對違規行為處以每天最高100萬美元的罰款，具體取決於其惡劣程度和所造成的風險。
如果這些標準減少了停電次數，那麼證據尚未證實。匹茲堡卡內基梅隆大學的研究人員對NERC停電資料進行的研究發現，從1984年到2006年，影響超過5萬人的停電頻率基本保持在每年約12次。現任佛蒙特州伯靈頓大學的工程學助理教授保羅·海因斯表示，目前的統計資料表明，每25年將發生一次2003年級別的停電。
他說，許多研究人員認為，級聯停電可能是電網複雜性固有的，但他仍然認為有改進的餘地。“我認為我們絕對可以使其發生頻率低於每25年一次。”
美國電網由三個鬆散連線的部分組成，稱為互聯絡統：東部、西部和德克薩斯州。在每個系統中，高壓輸電線路將電力從煤或水力發電廠等發電來源傳輸到向家庭和企業分配電力的當地公用事業公司，在那裡，燈、冰箱、計算機和無數其他“負載”消耗這些能量。
由於輸電線路中的電力無法儲存，因此發電和負載必須始終匹配，否則電網將進入停電區域。這可能是由於發電能力不足（2000年加州停電的原因），或者是由於一個或多個故障（如2003年停電）引起的。電網的互聯性使其更容易補償負載和發電的區域性變化，但也為停電的蔓延提供了更廣泛的渠道。
全國各地約300個控制中心的分散式輸電系統運營商會監控來自變壓器、發電機和其他關鍵點上的SCADA（監督控制和資料採集）系統的電壓和電流資料。電力工程師會監控資料以尋找故障跡象，理想情況下，他們會彼此通訊以瞭解重要變化。
自2003年以來的一個認識是，“你不能只關注你的系統。你必須考慮你的系統如何影響你的鄰居，反之亦然，”加利福尼亞州帕洛阿爾託電力研究所的電力輸送和利用副總裁阿爾沙德·曼蘇爾說。
直到最近，還沒有一個地方可以檢視來自整個電網的資訊。麥克萊蘭表示，FERC正在與行業和其他政府機構合作，將資料整合到位於華盛頓特區總部的一個原型海岸到海岸即時監控系統中。“我們已經組裝了該系統，它正在執行，”他說，儘管“某些部分比其他部分更好”：FERC對美國西部有全面覆蓋，並且來自東南部的的資訊良好，但來自德克薩斯州和其他地區的資料仍然不完整。
收集資料只是一個開始。聖盃是能夠自我監控和修復的智慧電網，類似於用於協調飛機航線的方式。曼蘇爾說，這個夢想仍然有20年的距離，因為它取決於更好的資料、可靠的通訊網路以及能夠根據資料做出決策的計算機程式。
一種很有希望的收集更好資料的工具稱為相位測量單元（PMU），它測量輸電線路上的電壓和電流，並使用GPS（全球定位系統）連線將其資料的時間戳精確到微秒。海因斯說，在PMU網路中，這種解析度水平可以揭示輸電線路的一個重要的電氣特性，即相位，它會告訴發電機的旋轉是否相對於彼此同步。
當停電來臨時，據信這種差異（稱為相位）會迅速增長。“許多人推測，如果我們能夠看到[2003年8月14日]發電機之間的[相位]距離正在增加，我們就可以避免停電，”海因斯說。
目前，在位於華盛頓州里奇蘭的太平洋西北國家實驗室的北美同步相位器倡議的一部分中，東部互聯絡統中安裝了約100個PMU，而2003年為零。“我們仍然需要再安裝幾百個[PMU]才能獲得全面覆蓋，”曼蘇爾說，但他補充說，它們已經幫助當地公用事業公司比以前更快地診斷出停電的原因。
保持電網平衡的另一個挑戰是電力需求的增長（換句話說，負載增加），因為消費者購買了更多的計算機、空調和可充電手持裝置。美國能源部能源資訊管理局預計，從現在到2030年，負載將每年增長1.05%，這意味著輸電能力必須跟上步伐。
建設新輸電線路的主要障礙是選址，也就是眾所周知的“鄰避效應”：沒有人希望輸電線路在他們附近。一種潛在的規避方法是所謂的智慧計量——每小時讀取電力使用情況，這使公用事業公司可以在用電低峰時段提供電力折扣。智慧計量試點專案正在愛達荷州、加利福尼亞州和其他州進行。
曼蘇爾指出，鑑於電力來源日益不穩定的可能性，先進的計量工具可能會變得有用。例如，風力發電會隨著微風的吹拂而停止和啟動，這意味著系統操作員必須調整負載以進行補償。儘管風能在美國佔19.5千兆瓦的電力，或不到總髮電量的2%，但在2007年安裝的新增發電容量中佔35%，高於2003年的5%。
在城市和其他市區中替代輸電線路的方法是基於高溫超導（HTS）技術的電力電纜。當冷卻到–321華氏度（77開爾文，或–196攝氏度）時，複合材料氧化釔鋇銅開始以幾乎為零的電阻承載電流。因此，高溫超導電力電纜可以比銅電纜做得更小。
在一個稱為安全超電網的概念中，它將加強現有的輸電線路，並且將抵抗可能導致停電的壓力，因為當電流激增時，線路會關閉（反映了高溫超導電纜“幾乎為零電阻”中的“幾乎”）。一些研究人員已經提出將高溫超導超電網與海岸到海岸的氫氣管道相結合，為汽車和家庭的燃料電池供能。
長島電力局在4月份啟動了一個耗資5000萬美元的69千伏高溫超導系統，為多達30萬戶家庭供電。紐約聯合愛迪生公司和美國國土安全部已經為在曼哈頓市中心的一個耗資4000萬美元的超電網系統委託訂購了電纜，該系統被稱為九頭蛇專案，計劃於2010年投入運營。
這些工具都不能保證大型停電的絕跡。當研究人員研究非常複雜的系統時，無論是電網還是沙堆，他們經常會發現一個簡單的關係：規模越來越大的災難（例如停電或雪崩）的發生頻率仍然相對較高。“如果你看看自2003年以來採取的所有步驟，我認為總的來說，今天的風險比2003年要小，”曼蘇爾說。“但是風險始終存在。”
*更正（2008年8月14日）：本文最初宣告FERC已批准83項新的可靠性標準；該數字是指2007年6月18日生效的首批標準。