更新授權以維護能源網格

三個主要地區構成了美國的能源電網：德克薩斯州的互連繫統，西方的互連，跨越了太平洋到落基山的國家，而東部的互連則是山區以東的國家。

網格是必不可少的基礎設施，由一個由7,000多個電廠組成的網絡，該網絡由數十萬英里的高壓傳輸線連接。根據估計，有成千上萬的發電單元和70,000個變壓器變電站。

即使最近添加了自動化和新興技術，該網格仍然在很大程度上依賴於較舊的技術。 60％的斷路器年齡超過30歲，而傳輸線的70％至少30歲，這意味著它們已經接近其使用壽命的盡頭。

由於老化的基礎架構和功率消耗的增加，網格現在更容易受到級聯故障的影響，其中一個組件的故障會觸發故障的鏈反應。

數據中心的增長和擴展本身就是在扭曲網格。勞倫斯·伯克利（Lawrence Berkeley）國家能源部國家實驗室的研究表明，數據中心的功耗在過去十年中有兩倍，到2028年可能會再次三倍。北美電力可靠性公司（NERC）的可靠性評估和系統分析總監約翰·穆拉（John Moura）告訴路透社告訴路透社，該網格並不像較大的電動機那樣構建了較大的電力和更大的電力範圍，而他們更大的是他們的用途和更大的數據中心。 “除非我們添加額外的網格資源，否則它最終將變得太大而無法處理。”

基本事實是，美國電網的基礎設施過時，無法處理數據的新時代和日益增長的計算需求。它也非常容易受到網絡攻擊，EMP，自然災害和身體威脅的影響，所有這些都可能帶來災難性的結果。生態系統的現實是，網格對於醫療，食品和農業，水，數據中心，電信，證券交易所，衛星地面系統和其他重要基礎設施至關重要。

面向網格的風險

電網面臨著廣泛的風險。來自地磁太陽能耀斑的EMP，由恐怖分子或民族國家發射的短距離導彈，網絡攻擊或對公用事業或電力設施的身體攻擊都是風險景觀的例子。

源自太陽風暴的太陽火焰構成了持續的威脅。據信，在過去150年中，地球經歷了100多次太陽風暴。強烈的耀斑釋放電磁輻射的顆粒，這些輻射針對太陽系中的地球和其他行星。耀斑的大小，冠狀質量射血的尺度以及它從太陽向地球移動的速度都影響了太陽風暴的嚴重程度。電網可以通過一種稱為X級耀斑的耀斑造成嚴重破壞。不可能忽略風險。

EMP攻擊也可以指導。 EMP罷工可以由恐怖組織或流氓國家進行，該組織引爆了遠遠超過大氣的核彈，破壞了電子和電網。

前中央情報局局長詹姆斯·伍爾西（James Woolsey）在眾議院委員會作證，並說，如果美國受到EMP攻擊，“美國三分之二的人口可能會因飢餓，疾病和社會崩潰而滅亡。”

“如1859年的卡靈頓事件或1921年的鐵路風暴，以及來自恐怖分子或流氓國家的核EMP攻擊，正如朝鮮在2013年核危機期間所實施的那樣，來自恐怖分子或流氓國家的核EMP攻擊都是生存威脅，都是生存威脅，都是10個美國人通過飢餓，疾病和社會倒閉，佩特·普里（Pry）說，這兩個人說：“如1859年的卡靈頓事件或1921年的鐵路風暴，以及來自恐怖分子或流氓國家的核EMP攻擊，這兩個人都可以殺死10個美國人的9個美國人，既然是9個美國人，又是恐怖分子的9人，”國會EMP委員會。

國土安全部（DHS）承認黑客針對美國公用事業控制系統，部分保護了電網。電力公司用於管理其工業系統的許多監督控制和數據獲取（SCADA）網絡需要進行更新和加強，以承受網絡安全的日益增加。

俄羅斯針對烏克蘭的電網的網絡攻擊使70萬人沒有權力，這提醒了電網中的脆弱性。據世界能源委員會稱，各國需要加大努力，以防止網絡攻擊在核和其他能源系統上。他們觀察到數據洩露的頻率，複雜性和費用正在上升。據退休的國家安全局（NSA）和美國網絡司令部的前領導人邁克·羅傑斯（Mike Rodgers）表示，由多個國家發起的網絡攻擊可能會被多個國家發起的網絡攻擊所取消的整個美國電力系統。

2021年對殖民管道的成功勒索軟件攻擊提供了對該漏洞和眾多攻擊點的見解。除了破壞美國東海岸的石油供應外，攻擊者還表明，沒有用於事件響應和準備的網絡安全結構。

現在，美國能源網格的大多數重要基礎設施組成部分在互聯網可訪問的數字環境中起作用。硬件和軟件集成的趨勢，以及網絡傳感器的擴展，正在重新定義黑客進行表面攻擊的機會。

行業和政府都確定了網絡攻擊的脆弱性。根據一般會計辦公室（GAO）的數據，美國的能源電網容易受到網絡攻擊的影響。根據GAO的說法，將電力從傳輸系統運輸到客戶的電網分配系統變得越來越脆弱，部分原因是技術的能力不斷增長，這些技術能夠使遠程訪問和鏈接到業務網絡。威脅參與者可能因此能夠訪問這些系統，從而乾擾操作。

現實是，人工智能工具正在實現越來越複雜的網絡攻擊。犯罪集團，州行為者和其他實體也針對至關重要的基礎設施。運營技術和工業互聯網的使用增加了攻擊表面。為了打擊網絡風險，能源基礎設施運營商應使用“設計安全性”。設計網絡安全需要進行操作網絡融合的敏捷系統，以監視，識別和應對新威脅。最終，我們需要增強美國能源電網的網絡安全性。

另一個擔心的是，惡意行為，特別是恐怖分子對網格構成的身體威脅。十年前，使用炸彈和一個放置在50,000加侖油箱上的炸彈裝置來針對和攻擊亞利桑那州諾加萊斯的電力設施。幸運的是，這項工作沒有成功。最近，極端主義團體的其他恐怖行為針對槍聲和炸彈威脅的公用事業。

幫助保護網格的策略

有多種方法可以減少物理，存在和網絡來源對能源基礎設施的威脅。這些包括傳播能源並使用較小的獨立網絡；穩定電壓和設備以管理能量流的系統；制定更好的安全規則，培訓和緊急計劃；保護電網免受電力爆發和電壓問題的影響；並創建分享有關弱點和威脅的信息的方法。為了恢復各種緊急情況的力量，系統的彈性計劃也是必不可少的。

例如，我們應該用自動化系統，智能電錶和傳感器等尖端技術升級和替換過時的基礎架構，以提高電網效率和可靠性。此外，我們應該在較小的規模上設置獨立的微電網，該微電網可以獨立或與主電網協同起作用，以在緊急情況或中斷期間提供局部電力。

由於人工智能工具，網絡攻擊變得越來越複雜。此外，政府行為者，犯罪團伙和其他襲擊者正在針對與能源有關的重要基礎設施。能源基礎設施的運營商應使用“通過設計安全性”來應對網絡威脅，因為引入運營技術和工業互聯網帶來的連通性進一步提高了攻擊表面。為了使網絡安全能夠監視，識別和對新威脅做出反應，有必要構建具有操作網絡融合的敏捷系統。最終，我們需要顯著提高美國能源電網的網絡安全，以承受增長的威脅。

EMP的威脅是存在的，將需要更多的計劃和彈性。

特朗普總統於2019年3月26日簽署了13865年的行政命令（EO）13865，“協調民族對電磁脈衝的彈性”，使其成為美國為重要基礎設施設定彈性和安全標準的國家優先計劃。

EO 13865 states, “An electromagnetic pulse (EMP) has the potential to disrupt, degrade, and damage technology and critical infrastructure systems. Human-made or naturally occurring EMPs can affect large geographic areas, disrupting elements critical to the nation's security and economic prosperity, and could adversely affect global commerce and stability. The federal government must foster sustainable, efficient, and cost-effective approaches to improving the nation's resilience to EMP的影響。”電磁脈衝（EMP）程序狀態報告

作者在一篇文章“成本分析：保護電網和電子設備免受EMP的侵害”，提出，由美國國防部（北部指揮部和國民警衛隊），國土安全部和能源部支持的國家彈性工作組，可以採取緩解策略，以保護美國關鍵基礎設施從emp的影響中保護美國的重要基礎。這項工作可能包括以下行動：

• 通過將敏感的電子設備封閉在接地導電外殼中，並通過將EMP激增器添加到發電機，變壓器，電動機和關鍵電子設備中來保護電子設備。
• 在變電站中將中性接地阻滯劑安裝在變壓器上，以防止接地誘導的電流進入變壓器。
• 在關鍵的基礎設施設施上安裝具有現場發電的受EMP保護的微電網。
• 開發具有EMP的電子設備，例如光學計算和碳納米管內存，它們不太容易受到EMP攻擊的影響。
• 在緊急準備培訓中包括EMP-Attack計劃方案。通過計劃EMP攻擊的後果，社區可以製定計劃和措施維持基本服務。

資料來源：成本分析：保護網格和電子設備免受EMP的國內準備

為了恢復各種緊急情況的權力，全面的彈性計劃至關重要。當前的技術可以保護電網，只需要領導和投資來減少脆弱性。

解決電網問題的領導將來自即將上任的政府。由於該國大多數重要的基礎設施（例如銀行業，醫療保健，運輸和通信系統）屬於私營部門，因此它依賴於網格。共同投資，紮實的公私部門夥伴關係以及研究，開發和原型的合作都是為了找到答案。

這種合作必須涉及更快的努力，以資助和開發創新技術，這些技術可以使公用事業免受人造或自然電磁潮流，進一步的SCADA網絡硬件和網絡攻擊中的SCADA網絡硬件和軟件，並提高電網的物理安全性。

即使估計成本各不相同，維護文明的投資也值得。隨著越來越多的人意識到不穩定的威脅格局和無所作為的後果，越來越需要保護網格。這種提高的意識意味著需要迅速採取行動，並旨在支持即將到來的政府。

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