網(wǎng)絡(luò)威脅對(duì)電力系統(tǒng)的影響將是涉及國家安全、公共安全和國民經(jīng)濟(jì)的至關(guān)重要的問題。智能電網(wǎng)的出現(xiàn)和發(fā)展表現(xiàn)為電能和信息的雙向或多向流動(dòng)，電網(wǎng)的發(fā)展越來越多地與息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展相交融。信息安全涉及電網(wǎng)全生命周期和各方利益，其復(fù)雜性以及實(shí)時(shí)性的要求，決定了電網(wǎng)的信息安全是一個(gè)全面持續(xù)的挑戰(zhàn)。

      美國能源部2011年發(fā)布的《實(shí)現(xiàn)能源傳輸系統(tǒng)信息安全路線圖》，明確指出信息安全是確保電網(wǎng)有效運(yùn)行、保障智能電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵性因素口，需要政府部門、研究機(jī)構(gòu)、各利益相關(guān)方等協(xié)同努力，以保障電網(wǎng)的安全性。美國憑借其雄厚的信息技術(shù)基礎(chǔ)，建立并逐步完善形成廣各層級(jí)多方協(xié)同的息安全運(yùn)作機(jī)制，很多舉措對(duì)于中國電力行業(yè)信息安全建設(shè)，具有很好的參考價(jià)值。本文介紹了美國能源傳輸系統(tǒng)信息安全路線圖，同時(shí)梳理了信息安全的管理機(jī)構(gòu)、研究資源提供的組織和技術(shù)保障基本狀況。

      一、美國電力行業(yè)信息安全的戰(zhàn)略框架

      為響應(yīng)奧巴馬政府關(guān)于加強(qiáng)國家能源基礎(chǔ)設(shè)施安全(13636行政令，即ExecutiveOrder 13636-Improving Critical Infrastructure Cybersecurity)的要求美國能源部出資能源行業(yè)控制系統(tǒng)工作組(Energy Sector ControlSystems Working Group, ESCWG)在《保護(hù)能源行業(yè)控制系統(tǒng)路線圖》的基礎(chǔ)上，于2011年發(fā)布了《實(shí)現(xiàn)能源傳輸系統(tǒng)信息安全路線圖》。2011路線圖為電力行業(yè)未來10年的信息安全制定了戰(zhàn)略框架和行動(dòng)計(jì)劃，體現(xiàn)了美國加強(qiáng)國家電網(wǎng)持續(xù)安全和可靠性的承諾和努力。

      路線圖基于風(fēng)險(xiǎn)管理原則，明確了至2020年美國能源傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全目標(biāo)、實(shí)施策略及里程碑計(jì)劃指導(dǎo)行業(yè)、政府、學(xué)術(shù)界為共同愿景投入并協(xié)同合作。2011路線圖指出：至2020年要設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)堅(jiān)韌的能源傳輸系統(tǒng)要設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)堅(jiān)韌的能源傳輸系統(tǒng)，美國的能源行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全目標(biāo)已從安全防護(hù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)堅(jiān)韌。路線圖提供了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的5個(gè)策略，為行業(yè)、政府、學(xué)術(shù)界指明了發(fā)展方向和工作思路。(1)建立安全文化。(2)評(píng)估和監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)。(3)指定和實(shí)施新的保護(hù)措施。(4)開展事件管理。(5)持續(xù)安全改進(jìn)。

      為及時(shí)跟蹤2011路線圖實(shí)施情況，能源行業(yè)控制系統(tǒng)工作組(ESCSWG)提供了ieRoadmap交互式平臺(tái)。通過該平臺(tái)共享各方的努力成果，掌握里程碑進(jìn)展情況，使能源利益相關(guān)者為路線圖的實(shí)現(xiàn)作一致努力。

      二、美國電力行業(yè)信息安全管理機(jī)構(gòu)

      承擔(dān)美國電力行業(yè)信息相關(guān)職責(zé)的主要政府機(jī)構(gòu)和組織包括：國土安全部（DHS），能源部（DOE）、聯(lián)邦能源管理委員會(huì)（FERC），北美電力可靠性公司（NERC）以及各州公共事業(yè)委員會(huì)（PUC）。

      2.1 國土安全部

      美國國土安全部是美國聯(lián)邦政府指定的基礎(chǔ)設(shè)施信息安全領(lǐng)導(dǎo)部門，負(fù)責(zé)監(jiān)督保護(hù)政府網(wǎng)絡(luò)安全，為私營企業(yè)提供專業(yè)援助。2009年DHS建立了國家信息安全和通信集成中心負(fù)責(zé)與聯(lián)邦相關(guān)部門、各州、各行業(yè)以及國際社會(huì)共享網(wǎng)絡(luò)威脅發(fā)展趨勢(shì)，組織協(xié)調(diào)事件響應(yīng)。

      2.2 美國能源部

      美國能源部不直接承擔(dān)電網(wǎng)信息安全的管理職責(zé)，而是通過指導(dǎo)技術(shù)研發(fā)和協(xié)助項(xiàng)目開發(fā)促進(jìn)私營企業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。能源部的電力傳輸和能源可靠性辦公室(Office of Electricity Delivery & Energy Reliability)承擔(dān)加強(qiáng)國家能源基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性和堅(jiān)韌性的職責(zé)，提供技術(shù)研究和發(fā)展的資金，推進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)管理策略和信息安全標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)，促進(jìn)威脅信息的及時(shí)共享為電網(wǎng)信息安全戰(zhàn)略性綜合方案提供支撐。

      能源部2012年與美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院、北美電力可靠性公司合作編制了《電力安全風(fēng)險(xiǎn)管理過程指南》(Electricity Subsector Cybersecurity Risk Management Process)；2014年與國土安全部等共同協(xié)作編制完成了《電力行業(yè)信息安全能力成熟度模型》(Electricity Subsector cybersecurity Capability Maturity Model)，以支撐電力行業(yè)的信息安全能力評(píng)估和提升；2014年資助能源行業(yè)控制系統(tǒng)工作組(ESCSWG)形成了《能源傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全采購用語指南》以加強(qiáng)供應(yīng)鏈的信息安全風(fēng)險(xiǎn)管理。

      在2011路線圖的指導(dǎo)下，能源部啟動(dòng)了能源傳輸系統(tǒng)的信息安全項(xiàng)目，資助愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室建立SCADA安全測(cè)試平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)并解決行業(yè)面臨的關(guān)鍵安全漏洞和威脅；資助伊利諾伊大學(xué)等開展值得信賴的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)研究

      2.3 聯(lián)邦能源管理委員會(huì)

      聯(lián)邦能源管理委員會(huì)負(fù)責(zé)依法制定聯(lián)邦政府職責(zé)范圍內(nèi)的能源監(jiān)管政策并實(shí)施監(jiān)管，是獨(dú)立監(jiān)管機(jī)構(gòu)。2005年能源政策法案授權(quán)FERC監(jiān)督包括信息安全標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的主干電網(wǎng)強(qiáng)制可靠性標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施。2007年能源獨(dú)立與安全法案賦予FERC和國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所相關(guān)責(zé)任以協(xié)調(diào)智能電網(wǎng)指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn)的編制和落實(shí)。2011年的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全法案要求FERC建立關(guān)鍵電力基礎(chǔ)設(shè)施的信息安全標(biāo)準(zhǔn)。

      2007年FERC批準(zhǔn)由北美電力可靠性公司制定的《關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)》標(biāo)準(zhǔn)為北美電力可靠性標(biāo)準(zhǔn)之中的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，要求各相關(guān)企業(yè)執(zhí)行旨在保護(hù)電網(wǎng)，預(yù)防消息系統(tǒng)攻擊事件的發(fā)生

      2.4 北美電力可靠性公司

      北美電力可靠性公司是非盈利的國際電力可靠性組織。NERC在FERC的監(jiān)管下，制定并強(qiáng)制執(zhí)行包括信息安全標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的大電力系統(tǒng)可靠性標(biāo)準(zhǔn)，開展可靠性監(jiān)測(cè)、分析、評(píng)估、信息共享，確保大電力系統(tǒng)的可靠性。

      NERC發(fā)布了一系列的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)(CIP)標(biāo)準(zhǔn)作為北美電力系統(tǒng)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)；與美國能源部和NIST編制廣《電力行業(yè)信息安全風(fēng)險(xiǎn)管理過程指南》，提供了網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)管理的指導(dǎo)方針。

      歸屬NERC的電力行業(yè)協(xié)調(diào)委員會(huì)(ESCC)是聯(lián)邦政府與電力行業(yè)的主要聯(lián)絡(luò)者，其主要使命是促進(jìn)和支持行業(yè)政策和戰(zhàn)略的協(xié)調(diào)，以提高電力行業(yè)的可靠性和堅(jiān)韌性。

      NERC通過其電力行業(yè)信息共享和分析中心(ES-ISAC)的態(tài)勢(shì)感知、事件管理以及協(xié)調(diào)和溝通的能力，與電力企業(yè)進(jìn)行及時(shí)、可靠和安全的信息共享和溝通。通過電網(wǎng)安全年會(huì)發(fā)布簡(jiǎn)報(bào)，提供威脅應(yīng)對(duì)策略、最佳實(shí)踐的討論共享和培訓(xùn)機(jī)會(huì)；組織電網(wǎng)安全演練檢查整個(gè)行業(yè)應(yīng)對(duì)物理和網(wǎng)絡(luò)事件的響應(yīng)能力，促進(jìn)協(xié)調(diào)解決行業(yè)面臨的突出的網(wǎng)絡(luò)安全問題。

      2.5 州公共事業(yè)委員會(huì)    

      美國聯(lián)邦政府對(duì)地方電力公司供電系統(tǒng)的可靠性沒有直接的監(jiān)管職責(zé)。各州公共事業(yè)委員會(huì)負(fù)責(zé)監(jiān)管地方電力公司的信息安全，大多數(shù)州的ＰＵＣ沒有網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)的制定職責(zé)。PUC通過監(jiān)管權(quán)力，成為地方電力系統(tǒng)和配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全措施的重要決策者。全國公用事業(yè)監(jiān)管委員協(xié)會(huì)作為PUC的一個(gè)聯(lián)盟協(xié)會(huì)，也采取措施促進(jìn)PUC的電力網(wǎng)絡(luò)安全丁作呼吁PUC密切監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)安全威脅，定期審査各自的政策和程序，以確保與適用標(biāo)準(zhǔn)、最佳實(shí)踐的一致性。

      三、美國電力行業(yè)信息安全研究機(jī)構(gòu)

      參與美國電力行業(yè)信息安全研究的機(jī)構(gòu)和組織主要有商務(wù)部所屬的國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院及其領(lǐng)導(dǎo)下的智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全委員會(huì)、國土安全部所屬的能源行業(yè)控制系統(tǒng)工作組，重點(diǎn)開展電力行業(yè)信息安全發(fā)展路線圖、框架以及標(biāo)準(zhǔn)、指南的研究。同時(shí)，能源部所屬的多個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室提供網(wǎng)絡(luò)安全測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)威脅分析、具體防御措施指導(dǎo)以及新技術(shù)研究等。

      3.1 國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究NIST

      根據(jù)2007能源獨(dú)立與安全法令，美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院負(fù)責(zé)包括信息安全協(xié)議在內(nèi)的智 能電網(wǎng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的自愿框架的研發(fā)。

      NIST于2010年至2014年陸續(xù)發(fā)布了《智能電網(wǎng)互操作標(biāo)準(zhǔn)的框架和路線圖》1.0、2.0和3.0版本，明確了智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全原則以及標(biāo)準(zhǔn)等。2011年3月，NIST發(fā)布了信息安全標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)方針系列中的旗艦文檔《NIST SP800-39，信息安全風(fēng)險(xiǎn)管理》，提供了一系列有意義的信息安全改進(jìn)建議。2014年2月，根據(jù)13636行政令，發(fā)布了《提高關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)安全框架》第一版，以幫助組織識(shí)別、評(píng)估和管理關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全風(fēng)險(xiǎn)。

      NIST正在開發(fā)工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)平臺(tái)用于檢測(cè)符合網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制系統(tǒng)的性能，以指導(dǎo)工業(yè)控制系統(tǒng)安全策略最佳實(shí)踐的實(shí)施。

      3.2 智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全委員會(huì)

      智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全委員會(huì)其前身是智能電互操作組網(wǎng)絡(luò)安全工作組(SGIP-CSWG)。SGCC一直專注于智能電網(wǎng)安全架構(gòu)、風(fēng)險(xiǎn)管理流程、安全測(cè)試和認(rèn)證等研究，致力于推進(jìn)智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化。

      在NIST的領(lǐng)導(dǎo)下，SGCC編制并進(jìn)一步修訂了《智能電網(wǎng)信息安全指南》，提出了智能電網(wǎng)信息安全分析框架，為組織級(jí)研究、設(shè)計(jì)、研發(fā)和實(shí)施智能電網(wǎng)技術(shù)提供了指導(dǎo)性工具。

      3.3 國家電力行業(yè)信息安全組織(NESCO)  

      能源部組建的國家電力行業(yè)信息安全組織(National Electric Sector Cybersecurity Organization, NESCO)，集結(jié)了美國國內(nèi)外致力于電力行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全的專家、開發(fā)商以及用戶，致力于網(wǎng)絡(luò)威脅的數(shù)據(jù)分析和取證工作⑴。美國電力科學(xué)研究院(EPRI)作為NESCO成員之一提供研究和分析資源，開展信息安全要求、標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)果的評(píng)估和分析。NESCO與能源部、聯(lián)邦政府其他機(jī)構(gòu)等共同合作補(bǔ)充和完善了2011路線圖的關(guān)鍵里程碑和目標(biāo)

      3.4 能源行業(yè)控制系統(tǒng)工作組(ESCSWG)

      隸屬國土安全部的能源行業(yè)控制系統(tǒng)工作組由能源領(lǐng)域安全專家組成，在關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施合作咨詢委員會(huì)框架下運(yùn)作。在能源部的資助下ESCSWG編制了《實(shí)現(xiàn)能源傳輸系統(tǒng)信息安全路線圖》、《能源傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全采購用語指南》。

      3.5 美國能源部

      美國能源部（United States Department of Energy）是美國聯(lián)邦政府的一個(gè)下屬部門，主要負(fù)責(zé)美國聯(lián)邦政府能源政策制定，能源行業(yè)管理，能源相關(guān)技術(shù)研發(fā)、武器研制等。最高領(lǐng)導(dǎo)為能源部長(zhǎng)，現(xiàn)任歐內(nèi)斯特·莫尼茲。美國能源部總部設(shè)在華盛頓西南的詹姆斯佛瑞斯塔大廈，另外在馬里蘭州的瑪麗蘭德（German town, Maryland）也設(shè)有辦公地點(diǎn)。

      能源部的廣泛職責(zé)也體現(xiàn)在其內(nèi)設(shè)的大量準(zhǔn)自治組織。《能源部組織法》明確規(guī)定，能源部設(shè)8名助理部長(zhǎng)，承擔(dān)以下職責(zé)：

      包括各種能源生產(chǎn)和利用形式的能源資源應(yīng)用；

      能源研究與開發(fā)；

      環(huán)境保護(hù)的職責(zé)；

      國際項(xiàng)目和國際政策；

      與核武器管理、研究和開發(fā)相關(guān)的國家安全職責(zé)；

      政府間政策和交往，尤其與州政府與地方政府的關(guān)系；

      能源產(chǎn)業(yè)中的消費(fèi)者保護(hù)與競(jìng)爭(zhēng)；

      核廢物管理；

      能源節(jié)約，包括制定統(tǒng)一的國家能源節(jié)約戰(zhàn)略；

      電力市場(chǎng)建設(shè)；

      公眾和與國會(huì)的關(guān)系。

      3.5.1 美國能源部下屬實(shí)驗(yàn)室

      美國能源部管理著世界上最大的能源實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng), 是美聯(lián)邦政府在基礎(chǔ)科學(xué)研究方面最主要的管理和資助機(jī)構(gòu)。由于研究領(lǐng)域涉及原子能、節(jié)能、可再生能源、清潔能源的理論和應(yīng)用等許多方面, 故這一實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)具有跨學(xué)科協(xié)同作戰(zhàn)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。這些實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中有11個(gè)名稱中帶“國家”(National)的實(shí)驗(yàn)室, 即阿貢國家實(shí)驗(yàn)室、布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室、愛達(dá)荷國家工程實(shí)驗(yàn)室、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室、勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室、洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室、大西洋西北國家實(shí)驗(yàn)室、桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室費(fèi)米國加速器實(shí)驗(yàn)室和國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室, 通常稱它們?yōu)閲覍?shí)驗(yàn)室, 它們是能源部也是美國政府中規(guī)模最大實(shí)力最強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)室。

      重點(diǎn)領(lǐng)域主要包括高能物理、核科學(xué)、等離子體科學(xué)、計(jì)算科學(xué)、材料科學(xué)，以及生物、化學(xué)、環(huán)境科學(xué)等。這些國家實(shí)驗(yàn)室在高能物理、核科學(xué)、等離子體科學(xué)、計(jì)算科學(xué)等領(lǐng)域的研究代表著當(dāng)今世界最高水平，其主要下屬實(shí)驗(yàn)室如圖所示。

      美國能源部(Department of Energy，DOE)下屬多個(gè)能源實(shí)驗(yàn)室從事信息安全的研究，研發(fā)的信息安全防護(hù)措施與技術(shù)直接用于電力相關(guān)示范項(xiàng)目中,其中與電力信息安全相關(guān)的主要有以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室：

      1）太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室(Pacific NorthwestLaboratory)

      太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室是美國能源部所屬的同家綜合性實(shí)驗(yàn)室，研究解決美國在能源、環(huán)境和國家安全等方面最緊迫的問題。是能源部與巴特爾紀(jì)念研究所聯(lián)合管理的多計(jì)劃實(shí)驗(yàn)室。目前的重點(diǎn)研究領(lǐng)域有：提高核反應(yīng)堆系統(tǒng)技術(shù)、核工業(yè)廢物處理、國防器材生產(chǎn)、節(jié)能、再生能源系統(tǒng)、以及能源生產(chǎn)中放射性核素、無機(jī)化學(xué)污染物和復(fù)雜有機(jī)對(duì)環(huán)境及人體健康的影響。

      PNNL提出的安全SCADA通信協(xié)議(secure serial communicationsprotocol, SSCP)的概念，有助于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問設(shè)備與控制中心之間的安全通信。發(fā)布的相關(guān)研究報(bào)告有《工業(yè)控制和SCADA的安全數(shù)據(jù)傳輸指南》等。PNNL目前正在開展仿生技術(shù)提高能源領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)安全的研究項(xiàng)目。

      2）愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室(INL)

      愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室成立于1949年是為美國能源部在能源研究、國家防御等方面提供支撐的應(yīng)用工程實(shí)驗(yàn)室。近十年來，INL與電力行業(yè)合作，加強(qiáng)了電網(wǎng)可靠性、控制系統(tǒng)安全研究。

      在美國能源部的資助下，INL建立了包含美國國內(nèi)和國際上多種控制系統(tǒng)的SCADA安全測(cè)試平臺(tái)以及無線測(cè)試平臺(tái)等資源，目的對(duì)SACDA進(jìn)行全面、徹底的評(píng)估，識(shí)別控制系統(tǒng)脆弱點(diǎn)，并提供脆弱點(diǎn)的消減方法。通過能源部的能源傳輸系統(tǒng)信息安全項(xiàng)目，INL提出了采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)檢測(cè)惡意流量對(duì)SCADA實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的方法。為支持美國國土安全部控制系統(tǒng)安全項(xiàng)目，INL開發(fā)并實(shí)施了培訓(xùn)課程以增強(qiáng)控制系統(tǒng)專家的安全意識(shí)和防御能力。

      INL發(fā)布的相關(guān)研究報(bào)告有《SCADA網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)估方法》、《控制系統(tǒng)十大漏洞及其補(bǔ)救措施》、《控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全：深度防御戰(zhàn)略》、《控制系統(tǒng)評(píng)估中常見網(wǎng)絡(luò)安全漏洞》《能源傳輸控制系統(tǒng)漏洞分析》等。

      3）桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室(Sandia NationalLaboratories)

      桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室是能源部與美國電話電報(bào)公司子公司之一，桑迪亞公司聯(lián)合管理的多計(jì)劃實(shí)驗(yàn)室。主要從事核武器系統(tǒng)中非核部分的研究開發(fā)，如設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)保險(xiǎn)、解除保險(xiǎn)、引爆、發(fā)射系統(tǒng)、中子發(fā)生器和指揮控制設(shè)備等；從事材料、組件及儀器技術(shù)的研究和長(zhǎng)期開發(fā)工作，以提高核武器的效力、安全性、耐受性和可靠性等性能；并承擔(dān)能源開發(fā)與改進(jìn)方面的工作，在這方面的最大研究計(jì)劃之一是強(qiáng)粒子束控制的熱核聚變的開發(fā)。與能源有關(guān)的其他研究項(xiàng)目還包括：礦物能源、太陽能、地?zé)崮?、磁聚變、聚變能、核工業(yè)廢物處理、環(huán)境、能源研究（包括研究燃燒、地球科學(xué)、材料科學(xué)和重離子核物理學(xué)）。

      桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室是能源部所屬的多學(xué)科國家實(shí)驗(yàn)室，也是聯(lián)邦政府資助的研究和發(fā)展中心。SNL發(fā)布的研究報(bào)告有《關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)網(wǎng)絡(luò)漏洞評(píng)估指南》、《控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和保護(hù)安全框架》、《過程控制系統(tǒng)的安全指標(biāo)》、《高級(jí)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施安全考慮》、《微電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全參考結(jié)構(gòu)》等。在能源部的資助下，SNL開展了關(guān)于供應(yīng)鏈威脅的研究項(xiàng)目，形成的威脅模型有助于指導(dǎo)安全解決方案的選擇以及新投資的決策。

      四、美國國家實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制

      4.1 分類

      從管理機(jī)制上進(jìn)行分類，美國國家實(shí)驗(yàn)室主要分為兩類：

      第一類是政府擁有資產(chǎn)、政府直接管理運(yùn)營的國家實(shí)驗(yàn)室，即GOGO(Government-Ownedand Government-Operated)實(shí)驗(yàn)室，其雇員和管理者均為聯(lián)邦政府雇員。這類實(shí)驗(yàn)室主要開展戰(zhàn)略性、前瞻性、探索性以及涉及國家安全等保密性的研究工作，其管理相對(duì)簡(jiǎn)單直接，即由主管部門根據(jù)國家需要制定實(shí)驗(yàn)室的研究計(jì)劃，并負(fù)責(zé)執(zhí)行。

      第二類是政府擁有資產(chǎn)、由承包商管理運(yùn)營的國家實(shí)驗(yàn)室，即GOCO(Government-Owned and Contractor-Operated)實(shí)驗(yàn)室，承包商一般是大學(xué)、企業(yè)或其他非營利機(jī)構(gòu)，由聯(lián)邦政府有關(guān)部門通過競(jìng)爭(zhēng)方式選取，其人員不是聯(lián)邦政府雇員，而是按照大學(xué)、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的一套管理體制成為大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和公司的雇員，雇員由承包商聘用并按其員工管理。

      在上述管理模式中，GOCO模式更有利于對(duì)國家的研究重點(diǎn)和社會(huì)需求做出快速響應(yīng)，資源配置和使用更加靈活有效，能夠吸引世界一流的科學(xué)人才，還可以更好地利用大學(xué)和企業(yè)的研發(fā)和管理經(jīng)驗(yàn)，提高研發(fā)效率，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，從而被一些國家實(shí)驗(yàn)室所采用。如能源部17個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室中，除國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(National Energy Technology Laboratory)是GOGO管理模式外，其余16個(gè)都采用GOCO管理模式。而且，能源部國家實(shí)驗(yàn)室和其他部門的一些國家實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用同樣的管理方式，成為了世界領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)，在長(zhǎng)達(dá)60年的時(shí)間里，保持了科學(xué)上的卓越地位，為國家安全做出了重要貢獻(xiàn)，證明這種管理模式是成功的。

      4.2 美國能源部實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制

      4.2.1 政府部門層面

       能源部的17個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室分屬于能源部的6個(gè)項(xiàng)目辦公室和機(jī)構(gòu)，其中科學(xué)辦公室(SC)擁有10個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室，是擁有國家實(shí)驗(yàn)室最多的單位，其他7個(gè)實(shí)驗(yàn)室分別屬于核能源科學(xué)技術(shù)辦公室、國家核安全局、環(huán)境管理辦公室、化石能源辦公室、能源效率和可再生能源辦公室。為了充分管理和利用好國家實(shí)驗(yàn)室，在聯(lián)邦政府部門、部門內(nèi)有關(guān)辦公室都有著不同層次的管理與協(xié)調(diào)機(jī)制。

      4.2.1.1 國家實(shí)驗(yàn)室主任理事會(huì)(NLDC)

      為了推動(dòng)DOE各類任務(wù)的完成，通過在高層次、有著廣泛利益的戰(zhàn)略問題和關(guān)切上的合作與協(xié)調(diào)來提高DOE和國家實(shí)驗(yàn)室的效率，并為部長(zhǎng)和DOE高層管理者提供有關(guān)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面一致的意見，DOE成立了國家實(shí)驗(yàn)室主任理事(NLDC)。NLDC由能源部17個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室的主任組成，代表DOE實(shí)驗(yàn)室集合體的科技領(lǐng)導(dǎo)力，是整個(gè)DOE實(shí)驗(yàn)室集合體之間進(jìn)行協(xié)調(diào)和互動(dòng)的機(jī)制。

      1）NLDC執(zhí)行委員會(huì)

      NLDC下設(shè)一個(gè)執(zhí)行委員會(huì)，負(fù)責(zé)組織和協(xié)調(diào)NLDC的活動(dòng)。執(zhí)行委員會(huì)成員由NLDC成員選舉產(chǎn)生，包括：1名發(fā)言人、1名國家核安全(NNSA)實(shí)驗(yàn)室成員、1名多目標(biāo)實(shí)驗(yàn)室成員和1名單一目標(biāo)實(shí)驗(yàn)室成員。執(zhí)行委員會(huì)成員的新任與離任時(shí)間要與新一屆DOE政府的第1次會(huì)議同時(shí)進(jìn)行。

      NLDC執(zhí)行委員會(huì)代表、各DOE實(shí)驗(yàn)室與能源部長(zhǎng)及DOE高層管理人員，每月舉行1次電話會(huì)議，確定、討論并解決出現(xiàn)的問題；每3個(gè)月，在華盛頓特區(qū)或其他地點(diǎn)舉行1次面對(duì)面的會(huì)議。DOE的參會(huì)者包括部長(zhǎng)、常務(wù)副部長(zhǎng)、3個(gè)副部長(zhǎng)(或他們的代表)及秘書長(zhǎng)，其他官員(如總顧問或助理部長(zhǎng))根據(jù)議題參加部分會(huì)議及有關(guān)的討論；NLDC的參加者包括4個(gè)執(zhí)行委員會(huì)成員及1個(gè)執(zhí)行秘書，其他NLDC成員根據(jù)議題參加會(huì)議。

      2）NLDC常務(wù)工作組

為了對(duì)某些問題和影響提供深刻的見解，并有助于與DOE不同的辦公室一起執(zhí)行工作，NLDC設(shè)立了3個(gè)常務(wù)工作組，分別代表3個(gè)討論議題：研究、運(yùn)營和信息技術(shù)，并設(shè)有首席研究官(CRO)、首席運(yùn)營官(COO)及首席信息官(CIO)。工作組由執(zhí)行委員會(huì)管理，但與DOE的正式接觸還是要通過NLDC，每個(gè)工作組與DOE的對(duì)應(yīng)部門有日常的合作，討論并解決有關(guān)問題。

      4.2.1.2 能源部科學(xué)辦公室

      能源部“科學(xué)辦公室”(SC)是美國基礎(chǔ)科學(xué)研究的最大支持單位，負(fù)責(zé)提供超過40％的國家基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)。SC負(fù)責(zé)10個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際工作，其任務(wù)是確保這些實(shí)驗(yàn)室集中精力獨(dú)立或共同實(shí)現(xiàn)DOE的任務(wù)，分配政府的資源，提供支持以使其保持長(zhǎng)期的科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并促使各實(shí)驗(yàn)室在競(jìng)爭(zhēng)與合作間保持適當(dāng)?shù)钠胶?。SC要求每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)每年都要確定一個(gè)其實(shí)驗(yàn)室未來發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)愿景，為SC領(lǐng)導(dǎo)層和實(shí)驗(yàn)室討論實(shí)驗(yàn)室未來的發(fā)展方向、優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)、現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的挑戰(zhàn)以及資源需求提供一個(gè)基點(diǎn)。

      SC有專門負(fù)責(zé)外部運(yùn)轉(zhuǎn)(field operation)的副主任(deputy director for field operations, DDFO)，主要負(fù)責(zé)與國家實(shí)驗(yàn)室有關(guān)的工作。外部運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)行研究設(shè)施，并管理執(zhí)行過程，將批準(zhǔn)的項(xiàng)目資助提供給合適的管理運(yùn)營承包商和個(gè)別研究人員。能源部科學(xué)辦公室設(shè)有2個(gè)總部辦公室，10個(gè)現(xiàn)場(chǎng)辦公室(site office)和1個(gè)綜合支持中心(integrated support center, ISC)，其國家實(shí)驗(yàn)室管理結(jié)構(gòu)(包括外部運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)責(zé)人及各辦公室主要負(fù)責(zé)人)見圖1所示。

      4.2.2 政府與托管機(jī)構(gòu)——M&O合同

    “政府擁有，承包商管理”(GOCO)的國家實(shí)驗(yàn)室，是由承包商按照管理和運(yùn)營(management and operating, M&O)合同來運(yùn)行。承包商一般為大學(xué)、企業(yè)或其他非營利機(jī)構(gòu)等非聯(lián)邦組織，由相關(guān)政府部門通過競(jìng)爭(zhēng)方式選取。聯(lián)邦政府部門通過與承包商簽訂具有法律效力的M&O合同來保證政府對(duì)國家實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)導(dǎo)和調(diào)控，保證國家目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和需求的滿足，并依此對(duì)承包商和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行績(jī)效考核。例如，加州大學(xué)通過與能源部簽訂合同對(duì)勞倫斯伯克利、勞倫斯利弗莫和洛斯阿拉莫斯等3個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理。

      1）M&O合同模式

      M&O合同模式可以追溯到二戰(zhàn)以及工程師兵團(tuán)的曼哈頓工程師區(qū)(MED)，MED的主要目的是確保招募到世界一流的科學(xué)和技術(shù)人才，并成功完成當(dāng)時(shí)的任務(wù)，即贏得戰(zhàn)爭(zhēng)。由于認(rèn)識(shí)到在那次行動(dòng)中MED承包商的成功，國會(huì)通過1946年的原子能法案，將M&O模式推廣到原子能委員會(huì)及其前身機(jī)構(gòu)的組織中，包括DOE。該立法“允許通過承包政府擁有工廠的管理運(yùn)營，以使美國工業(yè)獲得完全的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)。”這種獨(dú)一無二的M&O合同關(guān)系使政府能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)室的研究項(xiàng)目設(shè)定目標(biāo)，并進(jìn)行必要的控制以確保保安、安全以及公共資金的謹(jǐn)慎使用，同時(shí)允許私營部門組織可以挑選技術(shù)能力和管理經(jīng)驗(yàn)以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的日常運(yùn)轉(zhuǎn)。

      2）M&O合同特點(diǎn)

      M&O合同的特點(diǎn)在于其特殊的用途以及產(chǎn)生的能源部和承包商之間的緊密關(guān)系。在M&O合同下從事的工作與DOE的任務(wù)密切相關(guān)，是一種長(zhǎng)期的、連續(xù)性的工作，另外，還包括工作方向、安全、保安、成本控制以及場(chǎng)所管理等特殊要求。

      每年，能源部擁有實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目辦公室和機(jī)構(gòu)提出相應(yīng)的項(xiàng)目目標(biāo)和運(yùn)作目標(biāo)的戰(zhàn)略方向，由現(xiàn)場(chǎng)辦公室與實(shí)驗(yàn)室共同討論為達(dá)到能源部戰(zhàn)略方向需取得的全年成績(jī)標(biāo)準(zhǔn)和考核辦法。在此基礎(chǔ)上，由實(shí)驗(yàn)室通過自評(píng)和同行評(píng)議系統(tǒng)證明自己的成果，能源部則根據(jù)一系列復(fù)雜而嚴(yán)格的年度考核辦法對(duì)實(shí)驗(yàn)室的成果進(jìn)行考評(píng)。

      科學(xué)辦公室每年都要對(duì)管理和運(yùn)行其10個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室的承包商進(jìn)行科學(xué)、技術(shù)、管理和運(yùn)行績(jī)效評(píng)估。這些評(píng)估為確定年度績(jī)效費(fèi)，以及通過“獎(jiǎng)勵(lì)任期”擴(kuò)展來贏得另外年度的合同提供根據(jù)，并負(fù)責(zé)通知為合同到期后能源部是延期還是重新競(jìng)爭(zhēng)M&O合同。

      目前的實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)過程自2006財(cái)年就開始使用，旨在改善評(píng)估過程的透明度，提高SC領(lǐng)導(dǎo)層的參與水平，增加連貫性(一致性)，并通過將績(jī)效考核結(jié)果與獎(jiǎng)金、承包期限掛鉤及將評(píng)估等級(jí)公諸于眾來更有效地激勵(lì)承包商提高績(jī)效。OLPE代表科學(xué)辦公室主任來協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)室的評(píng)估過程。

      每年，承包商要委托當(dāng)?shù)氐淖稍児緦?duì)其承包管理的國家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行經(jīng)濟(jì)影響評(píng)估，并向公眾公布其評(píng)估報(bào)告，包括其投入與支出情況，研究開發(fā)成果，開展的科學(xué)教育情況，以及對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)(經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、家庭收入、產(chǎn)生就業(yè))等，這些影響都要量化。如2010年，芝加哥大學(xué)委托Anderson Economic Group(AEG)對(duì)其承包的阿貢和費(fèi)米兩個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)影響研究，并分別發(fā)布了評(píng)估報(bào)告。報(bào)告主要包括3部分：實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行總的回顧，包括簡(jiǎn)要的歷史及資助來源情況；實(shí)驗(yàn)室經(jīng)濟(jì)影響評(píng)估，包括為芝加哥市府地區(qū)及伊利諾斯州創(chuàng)造的就業(yè)以及帶來的收入；實(shí)驗(yàn)室開展的重要研究活動(dòng)，以及他們對(duì)基礎(chǔ)研究貢獻(xiàn)的重要性。

      五、結(jié)語

      為確保電網(wǎng)安全高效運(yùn)行，美國構(gòu)建了完善的電力行業(yè)信息安全組織體系和技術(shù)支持體系，形成成熟的運(yùn)作機(jī)制和工作策略。但是，由于電力系統(tǒng)本身發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)威脅構(gòu)成的復(fù)雜性、速性、多變性和偶然性，美同仍在進(jìn)一步清晰各實(shí)體的角色和職責(zé)、改善柄息共享環(huán)境，同時(shí)進(jìn)一步解決激勵(lì)機(jī)制以及網(wǎng)絡(luò)安全公共投資等諸多問題。而美國國家實(shí)驗(yàn)室從建立之初就體現(xiàn)國家意志，并始終圍繞國家戰(zhàn)略目標(biāo)和時(shí)代需開展相應(yīng)的前沿基礎(chǔ)研究、競(jìng)爭(zhēng)前戰(zhàn)略高技術(shù)和重要公益性研究。實(shí)踐證明，GOCO模式更有利于對(duì)國家的研究重點(diǎn)和社會(huì)需求做出快速響應(yīng)，能夠更加靈活有效地配置各種資源，并可以充分利用大學(xué)和企業(yè)成功的研發(fā)和管理經(jīng)驗(yàn)，從而提高研發(fā)效率。而政府作為擁有者，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室承包商的管理進(jìn)行有效的監(jiān)督和績(jī)效評(píng)估，協(xié)調(diào)解決各實(shí)驗(yàn)室在運(yùn)營中出現(xiàn)的問題，使其不偏離國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，促使各實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新效率的最大化。