美軍事設(shè)施電力安全保障探析

楊 旭 宋智琳 吳 航

當(dāng)今世界，能源、生物、信息科技發(fā)展日益成為影響戰(zhàn)爭形態(tài)的重要因素，對軍隊后勤建設(shè)產(chǎn)生了深刻影響。在未來戰(zhàn)爭中，電力能源攸關(guān)勝負，是大國競爭的關(guān)鍵領(lǐng)域和隱形戰(zhàn)場。

19世紀(jì)科學(xué)技術(shù)突飛猛進，實現(xiàn)了由機械化轉(zhuǎn)向電氣化的第二次工業(yè)革命。機械化戰(zhàn)爭時期靠“油”，信息化戰(zhàn)爭時期則靠“電”，持續(xù)穩(wěn)定的電能保障已經(jīng)成為制勝未來戰(zhàn)爭的關(guān)鍵要素。長久以來，美軍一直從多方面采取措施保障美國軍事基地和軍事設(shè)施供電的可靠性，憑借先進技術(shù)和成熟做法不斷提高電網(wǎng)安全，其思路和措施值得參考借鑒。

美軍軍事設(shè)施電力保障現(xiàn)狀

美軍能源消耗中，軍事行動消耗占74%，主要來自各類油品，軍事設(shè)施消耗占26%，主要來自商業(yè)電網(wǎng)。美國防部管理的軍事基地和大型軍事設(shè)施超過500個，每年消耗的電能占國防部總能量的12%左右。為使軍事設(shè)施電力保障來源多樣化，美國于2005年頒布《能源政策法》，試圖配備大量發(fā)電機和各種形式的新能源裝置。但是美軍年度能源管理和恢復(fù)力報告統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，美國防部每年總耗電量約300億千瓦，其中98%來自商業(yè)電網(wǎng)。

美國電力系統(tǒng)設(shè)施

事實表明，軍事基地采用地方電網(wǎng)進行供電保障缺乏有效的供電安全措施和可靠的保障策略，使得美軍軍事基地（含海外基地）和軍事設(shè)施變得十分脆弱。當(dāng)前，美軍軍事基地和軍事設(shè)施依靠商業(yè)電網(wǎng)供電帶來的問題很多，主要有以下三方面。

供電中斷頻率高，備用電源穩(wěn)定性差。美國政府問責(zé)局報告表明，停電是影響美軍軍事設(shè)施正常工作的最大問題。從2009財年到2015財年，陸軍所屬的各類大小基地就遭遇519次停電、233次停水，2016財年更有701起超過8小時的持續(xù)電力中斷事故（2015財年僅為127起），其中45%的停電事故是設(shè)備故障導(dǎo)致的。只有特定的建筑物或設(shè)施才配備備用電源，且供電穩(wěn)定性較差，正常啟動的成功率只有60%左右。

供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理，變電站不受基地控制。在美國，數(shù)家商業(yè)電網(wǎng)并行競爭、營利性運營，電網(wǎng)之間相互獨立，無法及時互補，基地變電站不在基地的管轄范圍內(nèi)。這直接導(dǎo)致當(dāng)電路發(fā)生局部故障時，不能及時斷開故障點，容易造成整個基地電網(wǎng)癱瘓。

美國2021年各能源類型發(fā)電容量

對相關(guān)軍用負載用電需求變化的有效調(diào)控不到位。因為不能實時滿足負載需求變化，致使供電效率和可靠性下降。在伊拉克戰(zhàn)場上，隨著美軍向北推進，其后勤補給線延長至500公里，同時帶來了軍用負載用電需求的變化，僅保障第3機步師用電等后勤供應(yīng)，就出動了5萬兵力，700多輛車輛，全程穿梭在科威特至科伯拉的公路上。由于不能及時掌握用電需求變化，部分單位保障過剩，有的地方則不能滿足基本的用電，由于動態(tài)保障，給裝備用電的可靠性也帶來了極大挑戰(zhàn)。

美軍軍事設(shè)施電力安全保障目標(biāo)

美國防部對其脆弱的電力保障能力一直有著清醒的認識。國防部長馬克·埃斯珀提出的作戰(zhàn)能源保障體系建設(shè)總體目標(biāo)，即不僅“必須能夠預(yù)見到對關(guān)鍵能源基礎(chǔ)設(shè)施和全球后勤能源補給部隊的攻擊”，而且“在天氣、突發(fā)事件或直接攻擊等威脅下，都能確保富有彈性、安全的能源以保障作戰(zhàn)任務(wù)需要”。美陸軍經(jīng)測算評估，對其能源保障提出兩個明確目標(biāo)：一是到2025年，陸軍自發(fā)電量達到約250萬兆瓦，占年用電量的25%，以減少對民用電網(wǎng)的依賴；二是在沒有外部電力、水和其他公用支援的情況下，陸軍軍事基地的自給自足能力不得少于14天。

美軍軍事設(shè)施電力安全技術(shù)保障的舉措

美軍認為，無論民用還是軍用，電力安全應(yīng)該首先考慮輸配電系統(tǒng)的安全。輸配電系統(tǒng)是將電力從發(fā)電機傳遞給終端用戶的關(guān)鍵設(shè)施，是恐怖分子和敵對勢力的首要襲擊目標(biāo)。因而美軍高度重視采取有效舉措來減少該部分被攻擊后帶來的不利影響。

加強電網(wǎng)彈性和可靠性建設(shè)。由于美國電力系統(tǒng)缺乏儲能設(shè)施，電網(wǎng)的輸電能力并沒有隨電力負荷的增加而增強，任何一次襲擊都可能導(dǎo)致嚴(yán)重停電。美軍為提高電網(wǎng)的可靠性和彈性，采取了如下措施。

一是構(gòu)建和運行互聯(lián)的大容量電力系統(tǒng)，以確保軍事設(shè)施電力系統(tǒng)被連續(xù)攻擊后仍能工作。如在因單個或多個元件（組件）故障而引起停機/停電時，電力系統(tǒng)仍保持穩(wěn)定。

二是合理設(shè)計和布局變電站，并有選擇地增加先進的控制設(shè)備。如為主要的輸電線路建造新的變電站，而不是僅擴大現(xiàn)有變電站的規(guī)模。沿著多線傳輸路徑以跳變的方式繞過變電站，可以降低輸電線受變電站完全關(guān)閉的影響，并減少阻塞點。

三是加強控制中心彈性。如系統(tǒng)管理控制中心的計算機硬件和軟件設(shè)計應(yīng)能承受故障，并在必要時正常降級?？刂浦行淖鳛橐粋€整體必須受到保護，免受物理和網(wǎng)絡(luò)攻擊，同時提供備用控制中心，相鄰地區(qū)的控制中心相互支持。

四是利用傳感器加強監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。如布置大量分布式無線傳感器，實時提供電力系統(tǒng)圖像，檢測潛在的入侵破壞以采取適當(dāng)控制措施，在遭受攻擊后快速評估情況并提出針對性建議；更多使用自動分配和甩負荷管理，降低現(xiàn)有電力系統(tǒng)的脆弱性；增加分布式發(fā)電部署以減少長期停電的影響。

制定多個場景預(yù)案，確保遭攻擊后迅速恢復(fù)。在作戰(zhàn)行動中，敵方會采取多種手段對關(guān)鍵的變電站和輸電線路進行打擊，為了確保軍事設(shè)施電力供應(yīng)的連續(xù)性，美軍制定了多種預(yù)案。

一是做好被攻擊后的預(yù)案。包括：對現(xiàn)有設(shè)施的關(guān)鍵程度進行評估，制定關(guān)鍵設(shè)備失效時的恢復(fù)計劃；重新設(shè)計或升級，在設(shè)施遭受重大損壞時能夠快速恢復(fù)；通過與民用企業(yè)共享，提高恢復(fù)能力。

二是構(gòu)建應(yīng)急指揮系統(tǒng)。制定有效的控制管理原則，明確具體職能任務(wù)分配，確定各方在事故現(xiàn)場處理、服務(wù)恢復(fù)方面的責(zé)任和分工。

三是明確電力恢復(fù)的優(yōu)先級。電力恢復(fù)計劃必須涵蓋整個基地內(nèi)所有電力用戶的軍事需求，同時篩選出恢復(fù)的等級先后順序，定期修訂方案計劃。

四是暢通無線電通信，確保穩(wěn)定的通聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。組織相關(guān)部門定期測試，以衛(wèi)星通信作為備用通信設(shè)備，以便電力系統(tǒng)被破壞后，信息可以實時傳遞給指揮官。

利用高新技術(shù)擴展能源供應(yīng)來源，確保關(guān)鍵軍事行動順利展開。利用高新技術(shù)增強電網(wǎng)彈性和恢復(fù)能力，以便在停電時保護重要軍事設(shè)施和支持重要軍事行動。

2018年10月，根據(jù)科威特、伊拉克、阿富汗等地區(qū)高溫、高濕的環(huán)境易引起電力供應(yīng)系統(tǒng)高頻中斷的特點，美陸軍中央司令部向駐地美軍配發(fā)了數(shù)百臺帶有水化裝置的太陽能輕型車。這種車由太陽能發(fā)電系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、電池儲能系統(tǒng)組成，可以保障駐地的緊急警報系統(tǒng)和夜間照明用電。

美軍太陽能輕型車

利用新型可再生能源擴展供應(yīng)來源、利用大規(guī)模電池儲能確保關(guān)鍵軍事行動展開，美軍從前沿技術(shù)研發(fā)和具體形式應(yīng)用上不斷探索實踐，增強了美軍在未來突發(fā)情況下電網(wǎng)的穩(wěn)定性和快速恢復(fù)能力。

啟示建議

將國防電力系統(tǒng)安全作為重要內(nèi)容融入國防安全戰(zhàn)略中。從總體國家安全觀出發(fā)，研究分析國防電能保障中存在的突出問題，制定持續(xù)性的國防電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，建立軍民融合的電力應(yīng)急保障機制，軍地共同擔(dān)負國防電網(wǎng)保通、搶險、搶修等任務(wù)，進一步增強國防電力系統(tǒng)的應(yīng)急保障能力。

實行分布式電能保障模式，建立區(qū)域化微電網(wǎng)。著眼軍事用能需求，采用區(qū)域化、分布式電能保障模式。發(fā)展風(fēng)、光、柴、儲能互補，可并網(wǎng)也可脫離大電網(wǎng)獨立運行的分布式智能微電網(wǎng)，與國家電力體系深度融合，構(gòu)建新型全域國防電能保障體系，提供安全可靠的電力保障。

突出網(wǎng)絡(luò)防護技術(shù)應(yīng)用，構(gòu)筑穩(wěn)固的電力防護體系。加強網(wǎng)絡(luò)防護能力建設(shè)，破析敵網(wǎng)絡(luò)入侵手段；建立從單體電力信息設(shè)備、控制網(wǎng)絡(luò)、管控軟件到整體系統(tǒng)綜合性、多層次的安全防護體系；進行常態(tài)化攻防演練，提升系統(tǒng)應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)攻擊甚至大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)入侵的能力。