美國宇航局官員昨天表示，週二從太陽爆發的大規模太陽風爆發預計只會“擦過”地球脆弱的磁場。但這將預示著一些專家所說的對美國和其他國家的電網以及依賴電網的人口構成潛在的生存威脅。
美國宇航局戈達德太空飛行中心領導“太陽盾”衛星探測系統的安蒂·普爾基寧表示，週二劇烈的“日冕物質拋射”產生的電離粒子云將主要錯過地球，讓一些北美居民本週末有機會一睹極光（或北極光）的美景。他說：“這對電網來說不會是重大事件。”
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然而，美國宇航局的航天器在上週末探測到太陽背面發生了一次更大的爆發，其方向背離地球，產生了一團移動速度更快的雲。
普爾基寧說：“如果這次事件與美國發生碰撞，我們將遭遇重大的空間天氣事件。在這方面，我們很幸運。”
下一個太陽黑子活動高峰期預計在2012-2014年，這將帶來更大的地磁風暴風險，這些風暴可能會在輸電線路中產生強大的異常電流，可能損壞或摧毀管理高壓網路電力流動的大型變壓器。
北美電力可靠性公司（NERC）和能源部在2009年的一份報告中指出：“系統基礎設施中的地磁感應電流有可能導致關鍵輸電線路的大面積跳閘，並對大型變壓器造成不可逆轉的物理損壞。”
對威脅的嚴重性達成共識，但對解決方案未達成共識
在最壞的情況下，備用變壓器的儲備將遠遠無法滿足更換需求。整個大陸的城市中心將停電數月甚至數年，直到新的變壓器從亞洲製造並運送過來。這些變壓器不是在美國製造的。
聯邦能源監管委員會電力可靠性辦公室主任約瑟夫·麥克萊蘭在5月31日眾議院能源小組委員會關於此問題的聽證會上表示：“如果今天發生1921年的太陽風暴（被認為是一百年一遇的事件），將有超過300個超高壓變壓器可能被損壞或摧毀，從而導致1.3億人停電數年。”
眾議員特倫特·弗蘭克斯（亞利桑那州共和黨）在同一聽證會上表示：“美國社會和經濟嚴重依賴電力的供應，如果由於重大的自然或人為電磁脈衝（EMP）事件導致電網嚴重崩潰，可能會造成災難性的平民傷亡。”
美國電網目前依賴美國宇航局的預警來防禦，這些預警將提醒美國公用事業公司採取行動保護其系統。 NERC表示，週二的風暴不需要做出任何響應。
但這些警報的效果僅僅是建議，沒有強制性的、可執行的程式或緊急行動，NERC官員表示。目前還沒有全面的計劃對輸電網進行改造以安裝防護裝置，儘管電力研究所（該行業的主要研發組織）正在開發一系列技術響應措施。
聯邦能源監管委員會和 NERC 的官員表示，該威脅是他們的首要任務，但這兩個組織就可能為升級電網的保護裝置和防禦計劃而建立的新的聯邦權力範圍發生了爭論。
儘管眾議院去年通過了“電網法案”，以解決電力行業在自然威脅和網路攻擊方面的脆弱性，但參議院的行動因五個不同委員會對管轄權的相互競爭而陷入僵局。
從 1989 年的太陽風暴中吸取教訓
普爾基寧說，美國宇航局的衛星和計算機系統提供了至關重要的早期預警能力。可以在空間天氣襲擊地球的幾天前檢測到太陽爆發，並且可以在事件開始前 24 小時生成更詳細的威脅分析，他說。
在 1989 年 3 月 13 日開始的上次重大太陽風暴期間，這些警告不可用。
Metatech 公司為橡樹嶺國家實驗室準備的 2010 年 1 月份報告的作者約翰·卡彭曼表示，那次大規模的衝擊在 92 秒內使魁北克的整個電網陷入癱瘓，使得運營商“甚至沒有時間評估電力系統發生了什麼，更不用說提供任何有意義的人工干預”。
卡彭曼說，魁北克 80% 以上的系統在 11 小時內恢復執行。但他和其他專家表示，由於以下幾個原因，美國電網面臨的挑戰更加嚴峻。
他說，魁北克水電系統幾乎完全依賴水力發電，這使得恢復相對簡單快捷。相比之下，美國電網主要依賴蒸汽發電，這使得恢復更加困難，而且像魁北克那樣快速恢復“極不可能”。
高壓線路就像天線一樣，會吸引來自太陽的地磁擾動，線路越大越長，效果就越明顯。卡彭曼報告說，自 20 世紀 60 年代以來，美國高壓線路的總長度增加了近十倍。目前，美國最高容量線路的平均長度是多年前使用的小型線路的四倍。
卡彭曼說：“如今，龐大的高壓電網比以往任何時候都更容易受到空間天氣的影響。”
設計應對空間天氣的防禦措施
卡彭曼補充說，公用事業公司已經花費數十億美元安裝裝置以保護其輸電網路免受雷擊，但應對空間天氣的安裝工作卻滯後了。部分原因是關於威脅和最佳對策的研究尚未完成。輸電網路是如此的相互連線和相互依賴，以至於一家公司對保護裝置的投資如果鄰近的公用事業公司不採取任何行動可能會失效。
卡彭曼說，但一些可用的防禦措施也沒有被使用。他引用了一種名為“串聯電容器”的裝置，可以阻止輸電線路上地磁電流的流動。在美國電網的西部地區，已經安裝了許多這種裝置。然而，在整個東部電網中，只有兩條線路有這種保護。
在魁北克事件中，電網裝置中稱為補償器的裝置對於抵消異常電流的影響至關重要，這些裝置會跳閘以保護自己。卡彭曼說，這“釜底抽薪”，導致該省的電網電壓迅速崩潰。他補充說，這說明了對電網的脆弱性進行復雜建模的必要性。
1989 年的擾動波及到美國深處的電力系統，並損壞了一家核電站的變壓器，但遠非最大程度。 《電力研究所雜誌》春季刊登的一份報告指出，1921 年的風暴強度是其 10 倍（但它襲擊的是一個發展程度較低且暴露程度較低的電網）。電力研究所表示，有記錄以來最強的太陽風暴發生在 1859 年，在某些地方衝擊了美國的電報系統。報告稱，該事件的強度可能比 1921 年的風暴強 50%。
卡彭曼說，最近的風暴“並不代表可能發生的最嚴重風暴事件”。
電力研究所位於加利福尼亞州帕洛阿爾託的辦公室的高階技術主管理查德·洛丹說，他的組織正在研究一系列防禦策略。可以儘可能減少長距離電力傳輸，並且可以啟用靠近人口中心的發電廠。
他說：“作為最後的手段，您可以考慮將變壓器停止執行”——故意讓部分電網停電。電力研究所已經開發出可以檢測變壓器中高地磁電流的感測器，這將提醒操作員必須將裝置停止執行。
他補充說：“如果風暴足夠嚴重，操作員有辦法隔離系統”，就像在今年超級碗週期間德克薩斯州冬季風暴等極端電力緊急情況下使用的輪流停電一樣。“最好是使系統停止執行以保護裝置。這是最後一步。”
他說：“還有其他[保護]裝置正在開發中。但該行業希望確保這些裝置不會影響系統的可靠性。”
批評人士稱安全流程“太慢”
國土安全部資助了電力研究所的模組化更換變壓器的設計，該變壓器目前正在測試中。它可以適應電網周圍的各種變電站配置，並透過卡車分三部分運送到任何需要的地方。它將在 2012 年安裝以進行現場測試。
他說，但在更換變壓器能夠提供有效的備用之前，還有許多懸而未決的政策問題，首先是如何支付這些費用。
“適當的部署策略是什麼？需要多少？誰擁有它們？誰維護它們？以及誰來決定事件是否嚴重到足以進行部署？”他說，“這些對話正在進行中。”
聯邦能源監管委員會和 NERC 同意，需要強制性權力來處理幾天或幾小時後可能發生的太陽天氣緊急情況。 NERC 總裁傑拉爾德·考利表示，他的組織“應在聯邦能源監管委員會的監督下獲得授權，以透過標準以外的可執行手段來解決電網安全漏洞”。
但他們就聯邦政府是否可以介入並指導變壓器更換計劃存在分歧。考利上個月在眾議院聽證會上表示，NERC 當前的“自下而上”的電網安全標準制定流程（從其電力公司利益相關者開始）在這種情況下是正確的方法。
考利說，眾議院透過的“電網法案”中明確聯邦能源監管委員會命令實施變壓器更換計劃的權力是不需要的。他說：“聯邦能源監管委員會今天已經有權命令我們解決這些問題。”
麥克萊蘭回應說：“委員會在許多場合都表示，當涉及到國家安全時，該流程——標準制定流程——太慢了。它太開放，而且太不可預測了。”
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