CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU Để có thể phân tích các khía cạnh an ninh công nghệ của ngành công nghiệp điện Việt Nam cần có sự mô tả về các công nghệ điện hiện hành đang được triển khai tại Việt Nam cũng như tổng quan về ngành công nghiệp điện ở Việt Nam để có thể có một cái nhìn tổng quát về bản chất cũng như ưu nhược điểm của các HTCN điện. Từ đó có thể tổng hợp các ưu, nhược điểm của các loại HTCN cũng như nhìn nhận rủi ro, đe doa an ninh công nghệ đã được các cơ quan chính phủ trong nước cũng như các cơ quan nước ngoài nghiên cứu và tổng hợp liên quan đến ngành công nghiệp điện.1 Công nghệ sản xuất và cung cấp điện Điện là tiền đề cho thế giới hiện đại ngày nay và có tác động mạnh tới kinh tế vĩ mô của thế giới - Burke et al. Tất cả các tiện nghi hiện đại như đèn điện, các thiết bị điện tử khác như ti vi, bếp từ, máy tính, tủ lạnh và các thành phần của thời đại thông tin và CMCN 4.0 hiện nay đều phụ thuộc vào điện để có thể vận hành và tồn tại. Ngày nay người dân ở các nước phát triển coi điện là một phần đương nhiên của cuộc sống trong khi ở các nước còn chưa phát triển, điện lại là một xa xỉ phẩm.
Đối với xã hội hiện đại, việc thiếu điện sẽ trở thành thảm hoạ giống như việc ô tô không có động cơ và việc này đã trở thành một vấn đề an ninh quốc gia vì hệ thống điện là một hệ thống phức tạp, tương tác với nhiều đối tượng từ chính phủ đến tư nhân vì có nhiều đối tượng phụ thuộc và thậm chí tính mạng con người có thể bị ảnh hưởng nếu hệ thống điện xảy ra gián đoạn hoặc hỏng hóc ví dụ tại các bệnh viện, phòng khám. Cấu trúc và hạ tầng điện gần như đã không thay đổi trong cả thế kỷ vừa qua. Lưới điện đa số theo dạng đơn hướng và tuần tự theo cấp bậc - Nafi et al. (2016), được xây dựng để phối hợp với việc phát điện trung tâm - điện sẽ được phân phối/truyền 9 tải thẳng từ nhà máy phát điện đến khách hàng.
Sự ổn định của các hệ thống điện được đảm bảo thông qua việc tạo ra một nguồn cung vượt như cầu hiện tại và sử dụng các nguồn lực phụ trợ như biến áp, phát điện dự phòng. Thiết kế hệ thống kinh điển như trên phù hợp trong thế kỷ trước, tuy nhiên khó có thể thích ứng với thời đại ngày nay khi dân số đã tăng đến 8 tỷ người, các nguồn năng lượng hoá thạch đang dần cạn kiệt, biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến thời tiết, lượng nước, lượng mưa và các nước trên thế giới đang chạy đua để đảm bảo mục tiêu chống biến đổi khí hậu, đảm bảo phát triển bền vững và trong đó có hạng mục tối ưu hoá và chống thất thoát năng lượng - điều mà các hệ thống điện cũ đang gặp phải. Các thách thức, khó khăn trên đã trở nên rõ ràng trong thập kỷ vừa qua và tạo ra động lực và nhiều cải tiến - một xu hướng thế giới - hướng đến việc tạo ra một khái niệm mới đối với hệ thống điện. Khái niệm mới này bao hàm lưới điện thông minh, mạng lưới internet năng lượng (Internet of Energy - IOE) chú trọng vấn đề tản quyền và đa dạng hoá các nguồn phát điện, lưu trữ điện, khả năng phản ứng nhanh và truyền tải điện song hướng (bidirectional transmission).
Hệ thống công nghệ điện mới đặc thù ở việc áp dụng tăng cường các ứng dụng liên quan đến công nghệ truyền thông và thông tin (ICT) - hỗ trợ việc vận hành và tăng cường đẩy mạnh các giải pháp thông minh đảm bảo hiệu suất năng lượng, chất lượng và an ninh nguồn cung điện. Trong định dạng hiện đại mới của NCNĐ thế giới, khách hàng là một thành phần tích cực, tác động một cách năng động vào việc cung cấp năng lượng. Các bối cảnh mới về sử dụng điện hoặc cung cấp điện đã xảy ra, ví dụ như các phương tiện giao thông điện có thể trở thành một nguồn lưu trữ điện dạng phân phối - (Distributed electricity storage) hoặc khách hàng đã có thể chủ động sử dụng các nguồn cấp điện khác từ năng lượng tái tạo, thậm chí có thể tự phân tích về mô hình sử dụng năng lượng tại nhà - Jokar et al. Các giải pháp hiện đại liên quan đến phát điện, truyền tải, phân phối và dịch vụ điện đều dựa vào công nghệ ICT.
Thêm vào đó, trong quá khứ, các thiết bị kỹ thuật số, điện tử liên quan đến điện thường được sử dụng riêng lẻ và cho đến bây giờ xu hướng đã thay đổi với sự chấp nhận rộng rãi của các mạng IP khiến cho các thiết bị có thể kết nối đa tầng, đa ngành. Với sự chuyển dịch sang ICT của NCNĐ, xu hướng sử dụng các thành phần, bộ phận sẵn có sẽ thay thế cho sử dụng các giải pháp độc quyền không mở. Cùng lúc, các công nghệ mới này cũng đẩy NCNĐ vào tình trạng dễ phơi nhiễm trước rủi ro bị tấn công. Tất cả các điểm nối của mạng, kết nối các tài sản và thiết bị cũng như chính hệ thống công nghệ có thể là mục tiêu tấn công (an ninh) mạng.
10 Lưới điện hiện đại đang đứng trước nhiều rủi ro trước hàng loại các mối đe dọa an ninh mạng. Tấn công từ chối dịch vụ (DDoS) là một mối nguy của tất cả CI bao gồm ngành công nghiệp điện1. Các mã độc (malware) có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng mà không có mục đích tấn công nào với hàng triệu biến thể và tăng theo hàng năm và ngày càng trở nên phức tạp2. Công nghệ điện bao gồm 4 lĩnh vực chính là: Phát điện, truyền tải điện, phân phối điện và kinh doanh điện, theo Litvinov et al.
Tuy nhiên các hoạt động chính liên quan đến công nghệ sẽ là phát điện và truyền tải điện - phân phối điện chính là truyền tải điện ở cường độ thấp và là điểm cuối trước khi điện được truyền đến khách hàng. Theo nghiên cứu của Linkedin3 và một số học giả, xu hướng chung về năng lượng nói chung và điện nói riêng sẽ được gói gọn trong 3 điểm chính: • Giảm carbon theo Strbac et al. (2021) (Decarbonization) - sự chuyển hóa hướng đến một thế giới không còn carbon và sạch bằng cách tăng cường sản xuất năng lượng tái tạo và tăng chi phí sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Chỉ riêng điều này có thể giúp cho 7 triệu người4 mỗi năm tránh khỏi cái chết do các tác động từ ô nhiễm không khí hoặc biến đổi khí hậu - một phần gây ra do sản xuất năng lượng nhiều carbon.
Một giải pháp thay thế ngoài năng lượng tái tạo là điện hạt nhân - một trong những phương pháp sản xuất năng lượng (điện) an toàn và rẻ nhất. Năng lượng hạt nhân có số lượng tử vong nhỏ hơn 99.7% so với than và 97.5%5 ít hơn khí đốt • Tản quyền (decentralization) - Dameto et al. (2020) liên quan đến việc chuyển đổi từ các hệ thống tập trung hiện tại được vận hành bởi các nhà cung cấp năng lượng độc quyền và hướng đến các hệ thống sản xuất điện phân phối nhờ vào sự kết hợp giữa năng lượng tái tạo và các hệ truyền tải cỡ nhỏ - microgrid. • Chuyển đổi số theo Rosetto and Reif (2021) bao hàm các loại thiết bị số, và công nghệ số có thể tối ưu hóa hạ tầng và sản xuất năng lượng.
Xu hướng chuyển đổi số liên quan mật thiết đến hai xu hướng trước là tản quyền và giảm carbon. Các công cụ số chẳng hạn như: công nghệ chuỗi khối (blockchain); the Internet of Things (IOT); trí tuệ nhân tạo (AI) và phân tích dữ liệu dự báo sẽ hỗ trợ thế giới vượt qua các thách thức trong ngành năng lượng (điện).: In the Dark: Crucial Industries Confront Cyberattacks., McAfee, Santa Clara, California (2011) 2 FortiGuard Labs: Threat Encyclopedia | FortiGuard (2018). URL- https://fortiguard.com/encyclopedia 3 https://www.com/pulse/3-biggest-future-trends-challenges-energy-sector-bernard- marr/ 4 https://www.org/agenda/2020/02/renewable-energy-future-carbon-emissions/ 5 https://ourworldindata.org/safest-sources-of-energy 11 1.1 Công nghệ phát điện Các nguồn năng lượng và công nghệ liên quan đến phát điện đã thay đổi liên tục theo thời gian. Ba hạng mục năng lượng chính được sử dụng để phát điện bao gồm: năng lượng hoá thạch6 (than, khí tự nhiên và xăng dầu); năng lượng hạt nhân; và các nguồn năng lượng tái tạo (nước, gió, mặt trời, sinh khối, v.
Đa số điện được tạo ra nhờ các dạng máy phát cơ điện ví dụ tua bin hơi nước7 sử dụng nhiệt lượng từ năng lượng hoá thạch, hạt nhân, sinh khối, địa nhiệt. Các công nghệ phát điện khác có thể kể đến tua bin khí, tua bin thuỷ điện, tua bin gió và tấm năng lương mặt trời. Năm 2021, Đại sứ Quán Đan Mạch đã phối hợp với Bộ Công thương để xây dựng Cẩm nang công nghệ sản xuất và lưu trữ điện năng Việt Nam, trong đó diễn giải và cập nhật hiện trạng công nghệ điện hiện nay tại Việt Nam cũng như cung cấp thông tin về một số xu hướng công nghệ mới với bối cảnh ngành công nghiệp Điện của Việt Nam thông qua việc phối hợp với EVN cũng như các công ty tập đoàn tư nhân, nước ngoài khác. Trong sổ tay, các loại công nghệ điện được chủ yếu phân chia theo các nhóm chính như: nhiệt điện; thủy điện; điện mặt trời; điện gió, điện thủy triều, sóng biển; các loại điện tái chế khác.
Số liệu được tổng hợp từ Bộ Công thương, Tập đoàn EVN và Tổng cục môi trường - Bộ Tài nguyên & Môi trường8 .org/reports/key-world-energy-statistics-2021/supply 7 https://www.gov/energyexplained/electricity/how-electricity-is-generated.php 8 https://cand.vn/Kinh-te/Nhiet-dien-than-gia-tang-suc-ep-len-moi-truong-i451107/ 12 Bảng 1.1: Tổng hợp công nghệ phát điện tại Việt Nam Loại hình Mô tả Nhược điểm Số lượng Nếu không kiểm soát ô nhiễm sẽ phát thải hàm lượng Sử dụng than bột, đốt than vận hành theo chu trình cao NOx, SO2 và bụi (PM), CO2 kéo theo chi phí xã Rankine và sử dụng hơi nước để quay tuabin. Các hội cao liên quan đến các vấn đề sức khỏe. Các nhà Nhiệt điện đốt 1 nhà máy nhiệt điện đốt than phun lớn có nhiệt độ hơi máy tiên tiến yêu cầu cao hơn về chất lượng nhiên than phun khoảng 600◦ C trở lên. Nhiên liệu đầu vào là than, gỗ liệu.
Vận hành phức tạp, đòi hỏi nhiều nhân sự. Sử ép, khí tự nhiên hoặc dầu nặng. dụng nước sông, nước biển làm mát gây ảnh hưởng môi trường nước. Hệ thống sinh hơi đốt nhiên liệu trong điều kiện thủy Tiêu thụ điện cao hơn công nghệ than phun.
Khả Lò hơi tầng sôi 2 động lực học đặc biệt gọi là tầng sôi nhanh. Có khả năng điều chỉnh phụ tải thấp hơn than phun. Công 26 tuần hoàn năng sử dụng nhiều loại nhiên liệu suất thường nhỏ.