就算不用擔(dān)心恐怖分子從網(wǎng)絡(luò)上的威脅,再發(fā)生一次2003年那樣大停電的可能性也在增加。這是多重因素造成的,比如大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸電的需求不斷增加,輸電系統(tǒng)常年投資不足,突然間發(fā)生的大規(guī)模用電需求增加,以及因?yàn)榻?jīng)濟(jì)原因電力公司必須經(jīng)歷重組。還有一個(gè)原因,就是20世紀(jì)50~70年代開始使用的變壓器快要達(dá)到使用年限了,這些變壓器的老化也很有可能導(dǎo)致大規(guī)模的停電。此外,氣候變化導(dǎo)致極端天氣出現(xiàn)的頻率提高,還有數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的美國(guó)人開始利用電網(wǎng)對(duì)自己的混合動(dòng)力汽車充電。問(wèn)題越來(lái)越顯而易見:如果我們想要確保電網(wǎng)能夠滿足21世紀(jì)日益增加的用電需求,確保電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全、正常,就必須對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行徹底改造。但是用什么方式呢?
解決問(wèn)題的人是一位伊朗移民,馬蘇德·阿明,世人公認(rèn)的智能電網(wǎng)之父。阿明現(xiàn)在50多歲,是一位嚴(yán)肅而令人尊敬的工程學(xué)教授,任教于明尼蘇達(dá)大學(xué)?!?·11”恐怖襲擊事件之后,華盛頓的官員擔(dān)心會(huì)發(fā)生各種各樣的恐怖襲擊,委托總部在帕洛阿爾托的電力研究院進(jìn)行一項(xiàng)針對(duì)重要基建和電網(wǎng)正常運(yùn)營(yíng)安全性的研究,由阿明領(lǐng)銜負(fù)責(zé)。在帕洛阿爾托,阿明和他的同事們?cè)诟鱾€(gè)不同領(lǐng)域都獲得了突破性進(jìn)展,從非線性動(dòng)力系統(tǒng)到人工智能,從博弈論到網(wǎng)絡(luò)理論,他們發(fā)展出一系列關(guān)鍵概念,為建設(shè)未來(lái)能夠自我監(jiān)控、自我協(xié)調(diào)、自我修復(fù)的電網(wǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
阿明和他的同事們找出了三項(xiàng)未來(lái)電網(wǎng)的關(guān)鍵原則,這些原則現(xiàn)在已經(jīng)廣為人知。第一項(xiàng)原則是電網(wǎng)要能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控,第一時(shí)間做出反應(yīng)。經(jīng)濟(jì)學(xué)家安德魯·霍爾丹曾經(jīng)提出,要為全球經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施狀況搜集第一手的數(shù)據(jù)。電網(wǎng)也應(yīng)該是這樣,不論是在核心還是在系統(tǒng)的邊緣,它的各個(gè)層級(jí)應(yīng)當(dāng)安裝無(wú)數(shù)細(xì)小的傳感器。第二項(xiàng)原則是預(yù)判?,F(xiàn)在的SCADA系統(tǒng)在評(píng)估碎片化的信息時(shí),中間有30秒的延遲,這就像是開車只看后視鏡。用阿明的話說(shuō),一個(gè)更好的監(jiān)控和預(yù)判系統(tǒng)能夠擁有一種“自我感知”的能力(當(dāng)然這是半開玩笑的說(shuō)法)。他認(rèn)為,更先進(jìn)的控制臺(tái)就應(yīng)該像一個(gè)國(guó)際象棋大師一樣,在發(fā)生各種一連串事件之前就已經(jīng)通過(guò)模型預(yù)判出接下來(lái)的用電情況。第三項(xiàng)原則是分離,或者叫去耦合。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的征兆,整個(gè)系統(tǒng)會(huì)將自己分割成若干個(gè)不相連的組成部分,就像一個(gè)個(gè)孤島。每一個(gè)組成部分都有可能完全崩潰,但是卻能夠避免2003年大停電那樣的系統(tǒng)性崩潰。
今天,隨著這些原則得到落實(shí),可以說(shuō)美國(guó)電網(wǎng)正在經(jīng)歷一場(chǎng)革命。很多廠商發(fā)現(xiàn),其中的商機(jī)甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于互聯(lián)網(wǎng)革命。于是,小到電燈開關(guān),大到電網(wǎng)整體解決方案提供商,整個(gè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生,大大小小各個(gè)層級(jí)的機(jī)構(gòu)都參與到這場(chǎng)產(chǎn)業(yè)革命中來(lái),希望把各種點(diǎn)子變成能夠商業(yè)化的產(chǎn)品。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商思科公司進(jìn)行的一項(xiàng)分析,這場(chǎng)產(chǎn)業(yè)革命所建立的技術(shù)平臺(tái)將是美國(guó)國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的100~1 000倍,平臺(tái)中節(jié)點(diǎn)和傳感器的數(shù)量超過(guò)萬(wàn)億個(gè),將它們相互連接起來(lái)至少需要上百萬(wàn)個(gè)次級(jí)軟件系統(tǒng)。
所有的節(jié)點(diǎn)和傳感器就相當(dāng)于讓整張電網(wǎng)擁有了“本體感受”。雖然不像阿明所說(shuō)的,這個(gè)系統(tǒng)會(huì)有自己的感覺,但“本體感受”指的是系統(tǒng)自己的感官,或者對(duì)自己在大的空間里位置的認(rèn)識(shí)。讀者們不妨玩一個(gè)小實(shí)驗(yàn):閉上眼睛,將雙手舉過(guò)頭頂。在保證左手手指不動(dòng)的前提下,用右手中指點(diǎn)自己的鼻子。之后眼睛繼續(xù)閉著,再用右手中指點(diǎn)左手大拇指。