TECHREPUBLIC: Энергосистема США – важная и вместе с тем уязвимая часть инфраструктуры

Эксперты, потратившие год на изучение энергетической инфраструктуры США, пришли к неутешительному выводу: система уязвима, и в этой связи необходимо принять ряд мер.

TECHREPUBLIC: Энергосистема США – важная и вместе с тем уязвимая часть инфраструктуры

Незадолго до окончания Второй мировой войны Военное министерство США провело масштабное исследование, посвящённое эффективности стратегической бомбардировочной авиации союзников (Allied Strategic Bombing Survey). Авторов исследования интересовало, насколько эффективны бомбардировки немецких и японских промышленных объектов, осуществляемые союзниками. В отчёте о результатах исследования был сделан один интересный вывод: бомбардировки союзников могли бы быть более эффективными, если бы их основной целью были объекты немецкой и японской энергетической инфраструктуры.


Если экстраполировать результаты этого исследования на текущую ситуацию в электроэнергетической отрасли США, становится ясно, что пора бить тревогу, поскольку наша зависимость от электричества многократно усилилась. Более того, некоторые организации уже всерьёз обеспокоены сложившейся ситуацией. Так, Центр изучения института президентства и конгресса США (The Center for the Study of the Presidency and Congress), миссия которого состоит в «применении уроков истории к проблемам настоящего», начал исследование, нацеленное на формулирование стратегии по обеспечению наилучшей защиты энергосистемы США от различных угроз. Реализация этого проекта, запущенного в июле 2013 года, заняла один год. В исследовании приняли участие представители конгресса, органов исполнительной власти и частного сектора.

По окончании исследования эксперты представили рекомендации в докладе «О защите энергосистемы США» (Securing the U.S. Electrical Grid). Чтобы лучше понять суть этих рекомендаций, следует обратиться к определению энергосистемы, которое использовали авторы исследования.

Энергосистема США состоит из 10 рынков электроэнергии. Каждый из этих рынков представляет собой систему, в состав которой входят электростанции различных типов, высоковольтные линии электропередачи, а также повышающие и понижающие трансформаторные подстанции. Количество электроэнергетических компаний, работающих на одном рынке, довольно велико, а их размер варьируется от крупных государственных корпораций, таких как Tennessee Valley Authority, до мелких сельских кооперативов. Энергосистема США обеспечивает электричеством более 300 млн человек, а общая протяжённость линий электропередачи составляет порядка 320 000 километров.

Огромное количество участников рынка осложняет ситуацию в электроэнергетической отрасли. Вот что говорят об этом авторы исследования: «В генерации и распределении электроэнергии участвует множество предприятий, при этом за надёжность и безопасность энергосистемы отвечают многочисленные государственные органы и отраслевые организации. Как следствие, для выработки стратегии по защите энергосистемы США от различных естественных и антропогенных угроз необходимо тщательно изучить целый ряд факторов».

Подробнее об угрозах
В электроэнергетическом секторе существует целый ряд факторов риска, которые могут привести к перебоям в генерации и распределении электроэнергии. Ниже мы подробнее остановимся на тех из них, которые в тексте доклада классифицируются как угрозы безопасности.

Хакерские атаки. По мере того как «умные электросети» получают всё большее распространение, системы комплексной автоматизации промышленного производства (SCADA-системы) и Интернет фактически образуют единое информационное пространство. Теперь государства, террористические организации, преступные группировки и хакеры могут изучать сетевую периферию SCADA-систем и выявлять их уязвимые места, удар по которым может подорвать работу энергетического сектора.

Физические атаки. Атаки этого типа представляют реальную угрозу для энергосистемы США, поскольку защитить от умышленной порчи линии электропередач общей протяжённостью около 320 000 км довольно проблематично. Эту точку зрения разделяют и инженеры, работающие в электроэнергетической отрасли. Нам остаётся только радоваться тому, что перебои с электроснабжением случаются сравнительно редко.

Вспышки излучения. Под этим термином понимаются выбросы электромагнитной энергии, происходящие вследствие природных явлений или в результате деятельности человека. Эксперты считают, что вспышки излучения бывают трёх видов: два из них связаны с деятельностью человека, а один – с природными явлениями.

• Электромагнитный импульс (ЭМИ). Электромагнитный импульс происходит в результате ядерного взрыва на большой высоте. Он выводит из строя электрооборудование, в том числе аппаратуру, используемую для управления электросетями. К счастью, лишь немногие организации располагают средствами, необходимыми для осуществления подобных атак.

• Оружие направленной энергии. Это оружие также излучает электромагнитную энергию, однако электромагнитный импульс имеет направленный характер, и для его осуществления не требуется детонации ядерного взрывного устройства. Поскольку оружие направленной энергии мобильно и основано на сравнительно простых технологиях, этот фактор риска представляет реальную угрозу для энергосистемы США.

• Индуцированные геомагнитные токи. Они возникают в результате корональных выбросов массы или сильных солнечных бурь. Выбросы излучения, сопутствующие этим явлениям, не только меняют магнитное поле Земли, но и могут индуцировать токи в линиях электропередач, а также выводить из строя электрооборудование. Если на проектирование электрических сетей отводится достаточное количество времени, энергетические компании могут надлежащим образом защитить ключевые компоненты электросетей от этой угрозы.

Неблагоприятные погодные условия. В некоторых регионах США, таких как штат Миннесота, опасные погодные явления регулярно, зимой и летом, приводят к серьёзным перебоям в работе электроэнергетических компаний. Крупные стихийные бедствия, например ураганы и землетрясения, только обостряют проблему.

В докладе говорится и о том, что помимо вышеупомянутых угроз участникам электроэнергетической отрасли приходится бороться с законодательными и нормативными барьерами, создаваемыми государственными органами, отраслевыми группами и коммунальными службами, работающими в других секторах.

Энергосистема США устроена таким образом, что её надежное функционирование возможно только при взаимодействии вовлечённых сторон. В докладе о результатах исследования сказано следующее: «Выход из строя одной линии электропередачи вследствие неблагоприятных погодных условий, естественных или антропогенных выбросов электромагнитной энергии, а также хакерских или физических атак может повлечь за собой каскадные отключения электроэнергии, в результате которых миллионы людей останутся без света, а национальная экономика понесёт громадные убытки».

С выводами экспертов сложно не согласиться, особенно если вспомнить о последствиях урагана «Сэнди». По информации издания Time, в результатах этого стихийного бедствия было обесточено более 8 млн домов в 17 штатах, причём не только на северо-востоке США, куда пришёлся основной удар стихии, но и гораздо западнее, вплоть до штата Мичиган.

Рекомендации экспертов
Эксперты утверждают, что энергосистема США слишком сложна, чтобы гарантировать её защищённость от всех возможных типов угроз. Вместо этого эксперты предлагают стратегию, основанную на оценке рисков; предполагается, что эта стратегия позволит обеспечить безопасность энергосистемы США, сохранив доступные тарифы на электроэнергию для населения и организаций.

Авторы доклада сформулировали несколько краткосрочных и долгосрочных рекомендаций, которые, по их мнению, помогут добиться этой цели. Начнём с краткосрочных рекомендаций.

• Администрации Барака Обамы следует продолжить политику, направленную на улучшение защищенности энергосистемы и других важнейших объектов инфраструктуры. Понадобятся новые законодательные акты, аналогичные Президентскому указу № 13636 о компьютерной безопасности и важнейших элементах инфраструктуры (Executive Order 13636 on cybersecurity and critical infrastructure) и Акту Национального института стандартов и технологий о компьютерной безопасности (National Institute of Standards and Technology framework for cybersecurity). Особое внимание следует уделить предупредительным мерам, а также совершенствованию средств восстановления энергоснабжения.

• Конгресс должен принять законы, регулирующие вопросы ответственности и конфиденциальности.

• Государственным органам, работающим с электроэнергетическими компаниями, следует наладить программы обмена, в рамках которых сотрудники государственных ведомств могли бы пройти стажировку в частных электроэнергетических компаниях, а работники электроэнергетических компаний – в государственных структурах. По мнению авторов доклада, программы обмена помогут открыть новые каналы связи, которые будут полезны в чрезвычайных ситуациях.

• Наладить системы автоматической передачи для обмена сведениями, необходимыми для обеспечения безопасности. В чрезвычайной ситуации нет времени на то, чтобы запрашивать информацию, без которой невозможно восстановить электроснабжение.

• В бизнес-модель, обеспечивающую безопасность энергосистемы, необходимо включить страховые и финансовые компании. Эти организации, являющиеся экспертами в области оценки рисков, могут предоставить электроэнергетическим компаниям различные стимулы за внедрение рекомендованных методов обеспечения безопасности.

Долгосрочные рекомендации
• Министерству энергетики США, которое уже сейчас сотрудничает с электроэнергетическими компаниями, следует продолжить работу по повышению уровня безопасности энергосистемы, а Министерство внутренней безопасности США должно взять на себя ведущую роль в обеспечении компьютерной безопасности и безопасности важнейших объектов инфраструктуры.

• Электроэнергетика зависит от инфраструктуры и цепочек поставок других отраслей, таких как газоснабжение, водоснабжение и телекоммуникации. Все эти отрасли должны быть в равной степени устойчивыми к внешним воздействиям, а также располагать теми же средствами восстановления работоспособности, что и электроэнергетическая отрасль.

Взгляд в будущее
Авторы доклада уверены, что в будущем технологии «умных электросетей» помогут обезопасить энергосистему США от различных угроз, уточняя, что «умные электросети» сами должны отвечать требованиям безопасности. Однако сейчас в энергосистеме США имеется множество проблем, требующих решения.

Если вы хотите узнать больше об «умных электросетях», вашему вниманию предлагаются следующие материалы интернет-издания TechRepublic: «Страна «умных электросетей»: как решить проблему аккумулирования и передачи экологически чистой электроэнергии» (State of the smart grid: Solving the storage and transmission problem for clean energy) и «Десять фактов об «умных электросетях»: как информационные технологии помогут сделать производство экологически чистой энергии более эффективным» (10 facts about the smart grid: IT's role in unlocking clean energy).

Оригинал материала:


10 сентября 2014 в 11:32

международный опыт, солнечные электростанции, электроэнергетика, солнечная энергия, ядерная энергетика, солнечная энергетика, электрические сети, ядерная энергия, энергетика будущего, солнечные электростанции в США

Другие пользователи читают

Регионам оставят только «вилку»

В ближайшее время правительство направит в Государственную думу законопроект, вносящий изменения в федеральный закон...

08 декабря 2017 в 21:12
Модернизации дали добро

14 ноября на совещании у президента России Владимира Путина состоялась длительная отраслевая дискуссия о дальнейших ...

14 ноября 2017 в 21:54
Прямоточное водоснабжение упёрлось в деньги

Минэнерго подготовило поправки в Водный Кодекс, снимающие запрет на строительство ТЭС и АЭС с прямоточными системам водо...

27 ноября 2017 в 21:52
«Хевел» пустил солнце в оборот

Компания «Хевел» достаточно неожиданно продала три солнечные электростанции (СЭС) мощностью 35 МВт, построенные в Башкирии...

30 ноября 2017 в 19:47