从“桑迪”袭美看电力系统安全

飓风“桑迪”袭击美国电

网美国当地时间10月29日晚8点，飓风“桑迪”在新泽西州大西洋城登陆。随后，飓风“桑迪”给美国东部海岸造成严重打击，纽约、华盛顿、新泽西州等多地受灾。

在其带来的众多灾害中，美国东部地区大停电尤为严重。飓风“桑迪”横扫美国，超过600万的美国居民无生活用电，25%移动通信基站脱网，而一些报警呼叫中心也无法正常运转。

面对这一情况，美国的电力专家纷纷表示，“印度式”的全国大停电不会在美国发生，美国的电力安全保障系统相对完善，一部分系统的停电不会导致另一部分系统失灵，因此全国性的大停电不会发生。

“从根本上说，美国的情况和印度截然不同，与一个发展中国家相比，我们的发电量更可靠；美国的发电量供过于求，我们往往留有备用的电力；虽然在飓风“桑迪”面前美国电网也显得非常脆弱，但我们细致的操作可以使我们很快度过危机。”一位美国知名专家表示。

专家的自信、政府的保证或许只是人们的“精神食粮”，面对“桑迪”，广大美国民众更多的是无奈。但天灾之下，究竟有多少人祸，飓风“桑迪”对美国电网的袭击又能给我们的电力系统安全带来什么启示，这些都需要我们一一去解答。

改革：加强电力信息化建设

为什么电网会发生大规模的停电事故？一边是发电，中间是电网，另一边是用户，如何保持发电与用户之间的平衡是重要一环。如果电源不够，一定要把负荷甩掉一部分，这样才能维持电网平衡；如果局部地区平衡的破坏导致整个系统的平衡被打破，而电网没有自我恢复平衡能力，那整个系统就瓦解了。

本次大停电显示美国电力管理机制存在较大问题。美国电力系统存在数量众多的独立发电运营商，这些独立发电运营商处于一种松散的联合状态，出现电力事故后每个运营商只顾自己的安全，便会导致整个系统的快速瓦解。在我国的电网建设过程中，虽然电力改革进行了很多年，电厂早已分离为独立的实体，但整个电网却仍处于国家的统一管理之下。这种管理机制的优势是发现问题后可以做出迅速的反应，这样才能保证电网的稳定发展。

尽管我国电网是实行统一管理，但仍然存在着诸多问题。

首先，我国用电量增长迅速，而电力系统的发展却难以及时跟进。例如南方一些沿海发达省市每年用电量增长18％～20％，仅广东东莞一年的用电量增长就达到了30％。照此速度发展，电力系统稍微一打盹就跟不上需要。

其次，在电力系统的可靠性方面，中国与发达国家相比也存在着不小的差距。例如，我国去年每户平均停电时间为8个小时左右，一般发达国家都在一个小时之内，日本东京只有10分钟左右。而对于用户非常关心的停电次数来说，发达国家每年户均0.3次左右，我国则两次左右，有着近10倍的差距。

再者，各种人为隐患仍然大量存在。一个操作员把开关拉错了，就足以对整个电网造成巨大的损失。北京市几乎每年都有局部地区的停电现象，前两年东北地区的大面积停电也造成了相当大的影响。

从印度大停电到古巴大停电，直至近日美国飓风“桑迪”对电力的破坏，电力灾难无可回避、难以预测的特性暴露无疑，未雨绸缪、防患未然，成为保障电力安全的必要手段，这对正通向工业化、信息化城镇化的中国显得更为急迫。

在我国电力体制改革中，信息系统起着非常重要的作用。通过信息系统，可以快速发现事故的苗头，可以在发生事故的瞬间产生预案并执行。信息系统既是电力系统的用户，同时又为电力系统提供服务。实际上，电力故障不仅包括停电事故，还包括电涌等电力质量不稳定状况，这些故障同样也会造成网络宕机和数据丢失。

随着中国工业化、信息化建设的成熟，工业和信息系统已经涵盖了各种自动化系统，其中也包括航空、气象、银行、金融以及交通等重点行业企业的信息系统，这些系统对于信息化的中国而言，无疑就是国家的关键基础设施，而电力系统则是维持这些基础设施不间断运行的必要保证。

目前，整个社会对信息系统的依赖性非常强，停电事故将造成网络宕机，将给国家造成巨大的损失。北美、印度、古巴发生的大停电事件对于我们而言是一个教训，我们应该就此研究在中国特色的环境下如何来避免此类事故的发生。

作为一个发展中国家，我们应该针对电力事故等可预测的和难以预测的灾害加强事故处理灾难预警系统的建设。并且，加强电力系统的合理调配是避免电力事故发生的重要手段，而合理调度的关键在于决策，而决策的依据就是搜集信息，这也需要好的信息系统。中国电力改革需要积极进行电力信息化建设。

用户：加强自身小环境电力保护

据美国当地媒体报道，在飓风“桑迪”事件中，美国证券交易所首次关闭证券大厅，而美军大多数军事基地并没有因大停电而造成军事能力的重大损失。其中的秘诀是它们都使用了备用电源。

作为用户，我们不可能去控制影响整个电网系统可靠性的大环境因素，但我们可以积极地做好自身信息网络系统小环境的电力保护。用户不能将提高电源系统可靠性的希望完全寄托在电网系统上，一定要有自我电源保护系统。UPS能够有效地解决停电事故和电力质量不稳定的问题，在美国、日本以及西欧等国家得到了广泛应用，用户自我保护是当前解决企业电力问题的现实之举。

如何构建企业信息系统的电力保护小环境？现在美国用户已经认识到UPS和备用发电机（油机）的重要性。当出现电力事故时，UPS实际上应该承担从电力中断到柴油发电机启动的这段时间内的供电，保证信息系统的电力供应不出现中断，而此后的供电则可以交给发电机。

双路供电也是企业实现小环境电力保护的一种有效方式，但双路供电必须有来自不同配电站的电源供给。并且，机房的UPS一定要是有冗余的UPS，另外还有PDU配电等类似于电网的配件。将UPS和配电线路放大，基本上就相当于电网的发电站和输配电。发电站和输配电都很容易出问题，因此，目前集成化或一体化供电系统是最主要的发展趋势。

用户在考虑自身信息系统的连续性问题时，要着眼于整体，包括电力，也包括空调，还包括布线等，它们都有可能影响系统。这方面必须先从业务的角度进行分析，然后再决定投资，再决定所有这些子系统的设计。子系统采用统一集成的方式，能够更好地降低电力风险。

就企业小环境电源保护系统的配置与投资问题，对于信息系统的电力负载而言，是有主次之分的。我们首先应该关注系统中最重要的业务流程，然后是相对次要的负载。在选用电力保护方法时，我们需要进行投资回报评估，根据系统对业务的重要程度选择适当的电力保护措施，并决定投资的多少。

企业：建立电力灾难备份体制

面临电网供电不足的问题，比政府官员更急的是企业用户。在电力供应不足的情况下，国家政策首先要保证老百姓的日常生活用电。缺电时政府会首先拉掉企业用电，这样的话企业对于电力稳定、电力保护的需求就更为迫切。

应该搞一些预案和演练，练习停电以后怎么快速反应。面临越来越严峻的用电形势，如何避免停电带给企业乃至国家巨大的经济损失？怎样让网络不间断地运行？

人民银行科技司专门负责国家支付、资金清算系统以及全行的网络系统，包括卫星网和地面网。

如何确保银行安全可靠的运行？是有关方面最担心的问题，尤其是目前银行正在进行数据大集中业务，一南一北建了两个数据中心，任何一个中心的瘫痪都会导致周围十几个省银行业务的中断。银行的特殊性又在于每天处理的钱以千亿元为单位，一笔资金就几百个亿。一旦停电宕机，就意味着北京的资金出不去，外地的资金也进不来。为了避免损失，银行现在所建的系统都有灾难备份以及双路供电和UPS系统。

原来我们只考虑灾难备份的双路供电，还没有从电网的高度来看待。以后我们整个灾难备份体制一定要分布在不同的电网中，如果华北这个网一旦瘫了，我的灾备中心立即就可以切换到不受影响的电网上去。

国家金审工程已经启动，在机房建设的过程中，电力被视为重中之重。有两方面经验值得共享，一个是在建设工程的时候统一了规范的供电指导书。第二是选择了模块化结构的UPS。在UPS的选型采购中，制订了不求容量大但求可用性高的原则。根据现在的应用情况和未来一两年发展的规模，制定了36千伏安总容量的UPS配置，但同时要求了UPS本身有可扩展能力，能够随着以后的应用情况而扩展，这一点可以很好地节省资金成本。

企业一定要考虑建立备份措施。如果事先做好数据的备份工作，在企业核心数据丢掉后能够很容易地恢复。因此，重要的部门应考虑对核心数据进行备份，建设核心数据的冗余系统。无论是电力管理部门，还是电力企业的CIO，除了平常信息化管理工作之外，都应该增加危机管理的职责。首先要有危机意识，充分认识到危机存在的可能性。第二要有预测危机产生的能力，最好有一个预警的体系。第三要有一个应急的解决方案，否则只有危机意识和预警体系是不够的。

机制：国家应急通信系统亟待完善

“在大自然面前，再充分准备也不为过。”美国纽约市市长迈克尔.布隆伯格2011年在应对飓风艾琳的过程中如此警告人们。这句话在今年美国应对桑迪飓风的行动中得到了很好印证。桑迪飓风扫过美国，超过600万的美国居民无生活用电，25%移动通信基站脱网，而一些报警呼叫中心也无法正常运转。桑迪飓风被认为美国历史上最“昂贵”的灾害之一。美国东北部地区严阵以待，许多措施被认为是前所未有的。尽管如此，飓风灾区仍无法避免人员伤亡和重大财产损失。“纽约等繁华大都市在飓风面前的表现，可谓狼狈不堪，令人唏嘘。”国外媒体评价。美国灾害应急管理机制日趋完善，而美国的应急通信系统的互不兼容和不足在这场飓风中也暴露无遗。

布什政府曾因在2005年卡特里娜风灾中行动迟缓而饱受批评，而纽约对桑迪飓风的到来是有准备的。在桑迪飓风来临之前，包括纽约州总检查官安德鲁.库奥默、纽约市市长布隆伯格在内的政府官员对市民做出了紧急预警。当地时间10月28日晚，一些低洼地段的居民提前开始了疏散。飓风来袭当天，“纽约市政府罕见地下令将37.5万居民疏散，开放了76处紧急避难所，每个避难所能容纳1万人。”国外媒体称。

避难的过程总是混乱的，信息对于灾区居民来说尤为重要。“9.11”袭击暴露了美国紧急通信网络的不足。事件发生时，美国警方等部门使用不同的通信频道，导致一些火警战士没有收到疏散信息而死亡，令人扼腕。而2005年，不同级别的政府部门间的互操作性问题造成的通信不畅，也加重了卡特里娜飓风造成的影响。桑迪飓风横扫美国期间，在纽约市政府的网站上，居民只要输入自己所在地址，就会找到附近的安置点。当地社区也给每家住户发送了书面通知和电子邮件，告知飓风可能来袭的时间。纽约市提供免费的电话热线供人们查询相关避灾信息，纽约紧急事故处理办公室还在其官方网站上专门设置了一个查找疏散区域信息的栏目。

美国多家新媒体和网站扮演了重要角色。谷歌专门制作了飓风版“风暴危机地图”，让人们可以直观地在地图上查阅相关信息。Twitter几乎变成了全国性的广播系统——11月5日，据称用户通过Twitter发出的关于桑迪飓风的信息超过了2000万条。Facebook同样功不可没。如账号“哈德逊河谷天气(HVW)”在Facebook上的主页名为“HVWX1”“它为哈德逊河谷提供本地化的详细天气预报，备受欢迎。”

值得一提的是，美国《TIME》杂志采用手机拍照应用Instagram记录了新闻画面，其中一张图片用作杂志封面。尽管新闻界相关人士对此提出了关于“是否违背新闻真实性”的质疑，《TIME》杂志摄影主管基拉.珀拉克(Kira Pollac)表示：“在突发新闻报道中使用Instagram是一次很有必要的尝试，这是我们向受众发布新闻图片最快捷的方式。”

“此次飓风中采用的许多应急措施和信息渠道前所未有。单从死亡人数上看，取得的效果十分明显。”国外媒体评价。据了解，2005年卡特里娜飓风死亡的人数超过1800人，而截至11月4日，桑迪飓风死亡人数为113人。

从两次飓风伤亡情况来看，美国抗灾应急措施所取得的成就令人欣慰。理想而全面的应急系统可以为民众提供全方位的紧急信息，即使在面临大灾难或长时间停电的情况下。而从桑迪飓风来看美国的应急通信系统，其互不兼容和不足再次引起了专业人士的关注。

据国外媒体报道，备受美国公众关注的国家级别的数据沟通应急网络仍然没有建立。很多机构还在使用依靠“声音”的传话系统，这些系统通常不能互相兼容。马萨诸塞州剑桥的无线通信公司Vanu公司CEO瓦努.博赛在接受媒体采访时说：“与卡特里娜飓风和‘9.11’袭击相比，从通信的角度来说，桑迪飓风所造成的损失并不小。”

据了解，在飓风和其他灾害中，通信网络最容易出现两个问题：停电和失去回程容量(从基站出发携带信号的光纤失效)。在卡特里娜飓风的灾后，一家运营商在水平线上建立了一个非常稳定的蜂窝基站(蜂窝站是一个安装天线和电子通信设备的站点，用于移动电话使用的蜂窝网络)，而最终该蜂窝基站与中央办公室的电线处于水下，失去了作用。

近年来，美国当局升级了一些地方的信息应急系统。今年2月，美国当局斥资70亿美元成立了“一线应急网络局(First Responders NetworkAuthority)”，又叫FirstNet。这是一个联邦办公室，负责设计和建造一个真正的、全国性的应急网络。它的目标是：覆盖不同机构所提供的信息，以保证不同机构的互操作性。然而，据《麻省理工评论》(MIT Technology Review)相关评论介绍，该系统原本以700兆赫的带宽运作，但是现在却被LTE网络用去一部分带宽，其中还有一小部分带宽被专门划分出来用于公共安全。

有评论称，若广泛建造手机信号发送塔，70亿美元还远远不够。而在弗吉尼亚理工(VirginiaTech)领导一个无线研究实验室的杰夫.里德(JeffReed)表明了对美国应急通信机制的担忧：“要解决同一个物理蜂窝站的设施上不同传输系统(transmission)的协同问题。而这些物理蜂窝站已经被出租或属于无线运营商。我们应想法建立可以和商业系统共存的公共安全系统。如此，桑迪飓风所造成的危害才会更小。”

目标：建设智慧国家

“‘桑迪’对城市建设智能化防灾系统，提出了更新、更高的要求。它破坏了城市化成果，同时也告诉我们：建设智慧城市，要快!”有国外媒体说。健全的城市指挥中心、对自然灾害的提前预警和应急措施，始终是建设智慧城市需要努力的方向。

桑迪飓风过境后，映入全球人眼帘的是随处可见的灾难受损场景：东河(East River)七条地铁隧道被水浸没;纽约市内和威彻斯特郡郊区大约有75万户居民商户电力中断;而纽约大学惕恤医院(New YorkUniversity's Tisch Hospital)由于后备发电机供电失败，被迫将200多名患者转移至其他机构，包括20名重病特别护理婴儿。

众所周知，“智慧城市”是由数字城市和无线城市发展而来，旨在以信息技术的高度集成，进行多种信息的资源整合。“智慧城市”这一理念自提出后，已经成为世界范围内的研究新热点。美国纽约是一个高度发达的现代化都市，它引起的诸如环境、资源等问题也较为严重。

在启动“纽约市智慧城市规划”时，纽约市市长迈克尔.布隆伯格提出，要将纽约建设成为一个更加绿色、更加美好的城市。在交通领域，纽约市实施了“中城动起来”(Midtown in Motion)项目，利用计算机演算来加快交通疏导，并在出租车内安装卫星定位系统，以更好地了解司机上路情况和造成拥堵的原因。在电力领域，纽约市现已铺设了9万英里长的地下电缆，以逐步进行智能电网建设。

桑迪飓风过后,纽约大都会运输署(MetropolitanTransportation Authority)总裁洛塔(JosephLhota)表示，纽约市地铁系统“从未面临过如此毁灭性灾难”。联合爱迪生电力公司电力运营高级副总裁约翰.米克萨迪(John Miksad)也表示：“这将书写新的记录。这将是历史上由于暴风影响最大型的停电事件。”我们不可否认美国当局在紧急应对桑迪飓风时，做出的巨大努力和取得的成果，而智慧城市依旧任重道远。纽约市长期规划和可持续发展办公室副主任亚当.弗雷德(Adam Freed)也曾道出担忧：“我们需要一个应急预案。这样，在某一领域受到严重影响或面临挑战时，我们便能予以优先解决。这也是我们引入‘全市智能电网’概念，却未具体实施的原因。因为从资金和管理的角度来看，对纽约能源网如此庞大的系统进行整体重建实在不切实际。”

智慧城市是未来城市发展的终极目标。桑迪警示我们应加快智慧城市的步伐。全球智慧城市领先运营商贝尔信认为，智慧城市的实施会面临各种挑战，但会稳步前进。桑迪飓风过后，纽约州长葛谟说：“我们将重建家园，建立一个联系更加紧密的社区。我们将超越以往，建设一座更加强大智慧的城市。”