电网漏洞是最普遍的国家安全威胁之一

2019-10-22 10:44:08

电网中的漏洞是最普遍的国家安全威胁之一。技术社区已呼吁使用分布式能源和微电网来增强电网的弹性,以实现稳定。来自多个来源的电力生产增加了引发连锁停电的难度,并且在遭受攻击或自然灾害后,微电网可以提供本地化的能源安全。

密歇根理工大学的跨学科工程和能源政策专家小组在《可再生和可持续能源评论》发表的一篇新论文中说,第一步是为军事基础设施配备太阳能光伏(PV)驱动的微电网系统。他们的结果发现,军方需要17吉瓦的PV来加强国内基地-该系统在当前承包商的技能范围内在技术上是可行的,并且在经济上是有利的。

此外,该论文的主要作者艾米丽·普雷霍达(Emily Prehoda)正在密歇根理工大学完成能源政策博士学位,她说提高基地的能源独立性可以为当地社区提供支持。

普雷霍达说:“我来自一个以军事为导向的家庭,因此对我而言,军事对桥接技术能力和政策至其他关键基础设施和服务至关重要。” “这是一个巨大的问题,不仅对军队而且对其他组织来说,都是技术,经济和社会各方面的问题,而且它又回到了安全的观念。”

独立能源

美国军方已经制定了可再生能源计划:到2025年,可再生能源生产的能源占25%,但是在400多个国内军事站点中,只有27个已经强化了光伏微型电网,或者已经计划这样做。大多数人容易受到长期电力中断的影响。合著者约书亚·皮尔斯(Joshua Pearce)说,这是一个不错的开始,但是还需要做更多,因为大多数军事备用系统都依赖发电机,发电机也容易受到燃料供应中断的影响。

电气和计算机工程以及材料科学和工程学的双重任命的皮尔斯说:“现在,美军极其依赖电力;不是人们在用刺刀作战。” “如果我们把钱投入到光伏发电的微电网中,这将使我们客观上更加安全,而且我们的投资回报率很高,因为在对光伏进行初始投资之后,军方将在未来25年内享受免费的太阳能电力。”

电网的主要历史威胁来自自然灾害,例如龙卷风,飓风和冬季风暴,每年因停电和美国基础设施损坏而造成的损失在18至330亿美元之间。使电网安全专家无法入夜的威胁是对电网的蓄意攻击。这些攻击可能是物理攻击(例如2013年对硅谷变电站的狙击攻击,耗资1亿美元,持续了27天),也可能是计算机黑客入侵,导致像2016年乌克兰停电那样的级联破坏。2012年,美国国务院美国国防部报告说,整个关键基础设施系统发生了约200起网络事件,近一半针对电网。

在任何情况下,能量的产生和分配都像火车失控的松懈一样舒畅。微电网提供了灵活性,即使分配失败,也能使发电持续进行,从而在保持关键基础架构性能的同时减少了级联故障的机会。太阳能,由于其成本不断下降以及获得长期太阳能“燃料”的地理分布,对于为微电网供电最有意义。

光伏供电的微电网

为了量化分布式能源系统的技术影响,该小组研究了国内军事基地及其当前的电力负荷。然后,他们审查了军方现有和计划中的光伏供电微电网与过去的电网故障以及每个州的太阳能潜力在哪里排列。

该团队发现,要为美国所有关键基础设施提供100%的太阳能,将需要2140吉瓦的电能,而带有存储功能的混合微电网系统可以防止电网故障。仅军方就​​需要17吉瓦。换个角度看,迄今为止,美国已安装了22.7吉瓦的太阳能总容量。

然后,研究小组研究了雇用已经与美国国防部合作的前20名承包商安装更多微电网的技术和经济可行性,并对洛克希德·马丁,贝克特尔和通用电气这三家公司进行了详细的案例研究,以评估范围现有的技术技能和资源。

鉴于结果,通过微电网部署来满足电网弹性的挑战是可行的,因为安装这些系统的资源已经在国内存在。

可再生能源政策

Prehoda还与她的博士学位顾问,密歇根理工学院社会学副教授切尔西·谢里(Chelsea Schelly)合作,评估政策需求。尽管存在重大的国家安全风险,但解决电网故障的政策却很少。Schelly解释说,对PV的支持在国家安全方面很有意义。

舍里说:“有一些政策认识到能源可以成为安全的优先事项。”他补充说,尽管美国没有国家可再生能源政策,但军方却有,并且有能力通过现有承包商实施。“如果我们认识到这种能力已经存在,那么我们可以开始通过整合微电网来考虑将PV作为一种安全措施,然后基于军事技术创建本地的弹性。”

在论文中,研究小组研究了如何确保最重要的军事微电网的安全,使其能够陷入各种级别的关键基础设施。在军事基地设计和实施的技术可能会为其他政府设施,关键基础设施(如医院,工业和商业系统以及家庭和社区)提供类似的微电网。

普雷霍达说:“对我来说,从军队入手对国家安全和电网脆弱性至关重要。” “但是它也推动了技术的发展。”

第一步是要认识到装备国内军事基地以及最终在国外的军事基地所需要的装备,以应对自然灾害和恐怖袭击造成的电网故障。

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