美国宇航局官员昨天表示，周二从太阳爆发的大规模太阳风爆发预计只会“擦过”地球脆弱的磁场。但这将预示着一些专家所说的对美国和其他国家的电网以及依赖电网的人口构成潜在的生存威胁。
美国宇航局戈达德太空飞行中心领导“太阳盾”卫星探测系统的安蒂·普尔基宁表示，周二剧烈的“日冕物质抛射”产生的电离粒子云将主要错过地球，让一些北美居民本周末有机会一睹极光（或北极光）的美景。他说：“这对电网来说不会是重大事件。”
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然而，美国宇航局的航天器在上周末探测到太阳背面发生了一次更大的爆发，其方向背离地球，产生了一团移动速度更快的云。
普尔基宁说：“如果这次事件与美国发生碰撞，我们将遭遇重大的空间天气事件。在这方面，我们很幸运。”
下一个太阳黑子活动高峰期预计在2012-2014年，这将带来更大的地磁风暴风险，这些风暴可能会在输电线路中产生强大的异常电流，可能损坏或摧毁管理高压网络电力流动的大型变压器。
北美电力可靠性公司（NERC）和能源部在2009年的一份报告中指出：“系统基础设施中的地磁感应电流有可能导致关键输电线路的大面积跳闸，并对大型变压器造成不可逆转的物理损坏。”
对威胁的严重性达成共识，但对解决方案未达成共识
在最坏的情况下，备用变压器的储备将远远无法满足更换需求。整个大陆的城市中心将停电数月甚至数年，直到新的变压器从亚洲制造并运送过来。这些变压器不是在美国制造的。
联邦能源监管委员会电力可靠性办公室主任约瑟夫·麦克莱兰在5月31日众议院能源小组委员会关于此问题的听证会上表示：“如果今天发生1921年的太阳风暴（被认为是一百年一遇的事件），将有超过300个超高压变压器可能被损坏或摧毁，从而导致1.3亿人停电数年。”
众议员特伦特·弗兰克斯（亚利桑那州共和党）在同一听证会上表示：“美国社会和经济严重依赖电力的供应，如果由于重大的自然或人为电磁脉冲（EMP）事件导致电网严重崩溃，可能会造成灾难性的平民伤亡。”
美国电网目前依赖美国宇航局的预警来防御，这些预警将提醒美国公用事业公司采取行动保护其系统。 NERC表示，周二的风暴不需要做出任何响应。
但这些警报的效果仅仅是建议，没有强制性的、可执行的程序或紧急行动，NERC官员表示。目前还没有全面的计划对输电网进行改造以安装防护装置，尽管电力研究所（该行业的主要研发组织）正在开发一系列技术响应措施。
联邦能源监管委员会和 NERC 的官员表示，该威胁是他们的首要任务，但这两个组织就可能为升级电网的保护设备和防御计划而创建的新的联邦权力范围发生了争论。
尽管众议院去年通过了“电网法案”，以解决电力行业在自然威胁和网络攻击方面的脆弱性，但参议院的行动因五个不同委员会对管辖权的相互竞争而陷入僵局。
从 1989 年的太阳风暴中吸取教训
普尔基宁说，美国宇航局的卫星和计算机系统提供了至关重要的早期预警能力。可以在空间天气袭击地球的几天前检测到太阳爆发，并且可以在事件开始前 24 小时生成更详细的威胁分析，他说。
在 1989 年 3 月 13 日开始的上次重大太阳风暴期间，这些警告不可用。
Metatech 公司为橡树岭国家实验室准备的 2010 年 1 月份报告的作者约翰·卡彭曼表示，那次大规模的冲击在 92 秒内使魁北克的整个电网陷入瘫痪，使得运营商“甚至没有时间评估电力系统发生了什么，更不用说提供任何有意义的人工干预”。
卡彭曼说，魁北克 80% 以上的系统在 11 小时内恢复运行。但他和其他专家表示，由于以下几个原因，美国电网面临的挑战更加严峻。
他说，魁北克水电系统几乎完全依赖水力发电，这使得恢复相对简单快捷。相比之下，美国电网主要依赖蒸汽发电，这使得恢复更加困难，而且像魁北克那样快速恢复“极不可能”。
高压线路就像天线一样，会吸引来自太阳的地磁扰动，线路越大越长，效果就越明显。卡彭曼报告说，自 20 世纪 60 年代以来，美国高压线路的总长度增加了近十倍。目前，美国最高容量线路的平均长度是多年前使用的小型线路的四倍。
卡彭曼说：“如今，庞大的高压电网比以往任何时候都更容易受到空间天气的影响。”
设计应对空间天气的防御措施
卡彭曼补充说，公用事业公司已经花费数十亿美元安装设备以保护其输电网络免受雷击，但应对空间天气的安装工作却滞后了。部分原因是关于威胁和最佳对策的研究尚未完成。输电网络是如此的相互连接和相互依赖，以至于一家公司对保护设备的投资如果邻近的公用事业公司不采取任何行动可能会失效。
卡彭曼说，但一些可用的防御措施也没有被使用。他引用了一种名为“串联电容器”的设备，可以阻止输电线路上地磁电流的流动。在美国电网的西部地区，已经安装了许多这种设备。然而，在整个东部电网中，只有两条线路有这种保护。
在魁北克事件中，电网设备中称为补偿器的设备对于抵消异常电流的影响至关重要，这些设备会跳闸以保护自己。卡彭曼说，这“釜底抽薪”，导致该省的电网电压迅速崩溃。他补充说，这说明了对电网的脆弱性进行复杂建模的必要性。
1989 年的扰动波及到美国深处的电力系统，并损坏了一家核电站的变压器，但远非最大程度。 《电力研究所杂志》春季刊登的一份报告指出，1921 年的风暴强度是其 10 倍（但它袭击的是一个发展程度较低且暴露程度较低的电网）。电力研究所表示，有记录以来最强的太阳风暴发生在 1859 年，在某些地方冲击了美国的电报系统。报告称，该事件的强度可能比 1921 年的风暴强 50%。
卡彭曼说，最近的风暴“并不代表可能发生的最严重风暴事件”。
电力研究所位于加利福尼亚州帕洛阿尔托的办公室的高级技术主管理查德·洛丹说，他的组织正在研究一系列防御策略。可以尽可能减少长距离电力传输，并且可以启用靠近人口中心的发电厂。
他说：“作为最后的手段，您可以考虑将变压器停止运行”——故意让部分电网停电。电力研究所已经开发出可以检测变压器中高地磁电流的传感器，这将提醒操作员必须将设备停止运行。
他补充说：“如果风暴足够严重，操作员有办法隔离系统”，就像在今年超级碗周期间德克萨斯州冬季风暴等极端电力紧急情况下使用的轮流停电一样。“最好是使系统停止运行以保护设备。这是最后一步。”
他说：“还有其他[保护]设备正在开发中。但该行业希望确保这些设备不会影响系统的可靠性。”
批评人士称安全流程“太慢”
国土安全部资助了电力研究所的模块化更换变压器的设计，该变压器目前正在测试中。它可以适应电网周围的各种变电站配置，并通过卡车分三部分运送到任何需要的地方。它将在 2012 年安装以进行现场测试。
他说，但在更换变压器能够提供有效的备用之前，还有许多悬而未决的政策问题，首先是如何支付这些费用。
“适当的部署策略是什么？需要多少？谁拥有它们？谁维护它们？以及谁来决定事件是否严重到足以进行部署？”他说，“这些对话正在进行中。”
联邦能源监管委员会和 NERC 同意，需要强制性权力来处理几天或几小时后可能发生的太阳天气紧急情况。 NERC 总裁杰拉尔德·考利表示，他的组织“应在联邦能源监管委员会的监督下获得授权，以通过标准以外的可执行手段来解决电网安全漏洞”。
但他们就联邦政府是否可以介入并指导变压器更换计划存在分歧。考利上个月在众议院听证会上表示，NERC 当前的“自下而上”的电网安全标准制定流程（从其电力公司利益相关者开始）在这种情况下是正确的方法。
考利说，众议院通过的“电网法案”中明确联邦能源监管委员会命令实施变压器更换计划的权力是不需要的。他说：“联邦能源监管委员会今天已经有权命令我们解决这些问题。”
麦克莱兰回应说：“委员会在许多场合都表示，当涉及到国家安全时，该流程——标准制定流程——太慢了。它太开放，而且太不可预测了。”
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