An ninh năng lượng trong bối cảnh mới: Định hướng hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn tại Việt Nam

1. Bối cảnh chuyển dịch năng lượng toàn cầu và những thay đổi đối với an ninh năng lượng

1.1. Bối cảnh chung về tiến trình chuyển dịch năng lượng toàn cầu

Theo kết quả dự báo dài hạn từ Báo cáo Chuyển dịch Năng lượng Toàn cầu (Energy Transition Outlook - ETO) [1] do Tập đoàn DNV (Na Uy) công bố, mặc dù tiến trình giảm phát thải khí nhà kính toàn cầu gặp nhiều khó khăn để đạt mục tiêu kiềm chế mức tăng nhiệt độ Trái Đất không quá 1,5°C theo Hiệp định Paris (dự báo thực tế nhiệt độ có thể tăng khoảng 2,2°C vào năm 2100), cuộc cách mạng chuyển dịch năng lượng không hề dừng lại mà đang diễn ra với tốc độ mạnh mẽ.

Động lực cốt lõi thúc đẩy quá trình này là xu hướng điện hóa (electrification) sâu rộng dựa trên việc phát triển các nguồn năng lượng tái tạo với chi phí ngày càng cạnh tranh.

1.2. Sự dịch chuyển cơ cấu năng lượng sơ cấp và vai trò trung tâm của điện năng

Cơ cấu năng lượng sơ cấp thế giới chứng kiến sự đảo chiều mang tính lịch sử: Từ tỷ lệ 80% nhiên liệu hóa thạch/ 20% nguồn phi hóa thạch hiện nay chuyển sang tỷ lệ cân bằng 50/50 vào năm 2050. Điện năng trở thành trung tâm của mọi hoạt động kinh tế - xã hội. Nhu cầu tiêu thụ điện toàn cầu dự báo sẽ tăng bùng nổ 140%, từ mức 32 PWh/năm (2024) lên 77 PWh/năm vào năm 2060 (tăng thêm 45 PWh/năm).

Tỷ trọng điện năng trong tổng tiêu thụ năng lượng cuối cùng (final energy demand) sẽ gia tăng từ 21% hiện nay lên 43% vào giữa thế kỷ.

1.3. Sự thay đổi trong bản chất của an ninh năng lượng

Khái niệm an ninh năng lượng truyền thống (vốn tập trung vào bảo đảm nguồn cung nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ, khí đốt) đang chuyển dịch căn bản sang an ninh hệ thống điện có tích hợp tỷ trọng cao các nguồn năng lượng tái tạo biến đổi (VRES).

An ninh năng lượng hiện đại gắn liền với độ tin cậy vận hành lưới điện, khả năng lưu trữ năng lượng quy mô lớn, tính linh hoạt của hệ thống, an ninh mạng và sự đồng bộ của hạ tầng tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia.

2. Những xu hướng công nghệ chủ yếu đến năm 2060

2.1. Tăng trưởng nhu cầu điện năng theo 5 trụ cột tiêu thụ chính ( tăng 45 PWh/năm)

• Tòa nhà và đô thị hóa (tăng 11 PWh/năm): Sự gia tăng dân số và tốc độ đô thị hóa nhanh tại các quốc gia đang phát triển (Global South) khiến nhu cầu làm mát/điều hòa không khí tăng vọt, kết hợp với xu hướng điện hóa nhiệt (bơm nhiệt - heat pumps) tại các nước ôn đới.

• Giao thông vận tải (tăng 9 PWh/năm): Xe điện (EV) thay thế mạnh mẽ xe động cơ đốt trong. Số lượng xe điện toàn cầu dự báo đạt 200 triệu chiếc (2030) và 3,3 tỷ chiếc (2060), chiếm 50% số xe bán ra toàn cầu vào năm 2032.

• Sản xuất công nghiệp (tăng 7 PWh/năm): Chuyển đổi công nghệ gia nhiệt, cơ giới hóa và tự động hóa dây chuyền sản xuất trong công nghiệp nặng và nhẹ.

• Trung tâm dữ liệu (Data Center) & Trí tuệ nhân tạo (AI) (tăng 6 PWh/năm): Nhu cầu điện cho Data Center tăng gấp 5 lần vào năm 2040 (chiếm 5% điện năng toàn cầu); riêng các phụ tải phục vụ mô hình AI chiếm tới 78% tổng điện năng tiêu thụ của Data Center vào năm 2060.

• Sản xuất Hydrogen xanh (tăng 6 PWh/năm): Nhu cầu điện cho hệ thống máy điện phân (electrolysers) đấu nối lưới phục vụ sản xuất nhiên liệu tổng hợp cho ngành hàng hải, hàng không và hóa chất.

2.2. Xu hướng xanh hóa nguồn phát điện và sự bứt phá của các công nghệ nguồn mới

Tỷ trọng nhiên liệu hóa thạch trong cơ cấu phát điện toàn cầu sụt giảm mạnh mẽ từ 59% (2024) xuống chỉ còn 4% vào năm 2060.

• Điện mặt trời (chiếm 47% tổng sản lượng điện toàn cầu năm 2060): Phát triển theo 2 mô hình chính:

(i) Điện mặt trời kết hợp Pin lưu trữ (Co-located Solar+Storage) giúp giải quyết hiện tượng đường cong con vịt (duck curve) và sụt giảm giá điện giờ cao điểm (price cannibalization); từ giữa thập niên 2030, trên 50% dự án điện mặt trời quy mô lớn mới sẽ tích hợp pin BESS, mang lại doanh thu cao hơn 15% so với nhà máy đứng độc lập.

(ii) Phát điện phân tán tự sản xuất tự tiêu thụ (Behind-the-Meter - BTM) tại hộ gia đình, tòa nhà và nhà máy chiếm 30% tổng sản lượng điện mặt trời, đáp ứng 13% nhu cầu điện toàn cầu vào năm 2060.

• Điện gió (chiếm 32% sản lượng điện toàn cầu năm 2060): Tổng công suất điện gió trên bờ và ngoài khơi tăng từ 1 TW (2024) lên 3,3 TW (2040) và đạt 9,9 TW (2060).

• Điện hạt nhân: Tái tăng trưởng mạnh mẽ với sản lượng tăng 150% (đạt 6.500 TWh) để bảo đảm nguồn điện sạch nền 24/7 cho các Data Center AI. Trong đó, lò phản ứng Mô-đun nhỏ (SMR) đóng vai trò công nghệ chuyển dịch then chốt, chiếm tới 77% công suất hạt nhân bổ sung mới sau năm 2030.

• Thủy điện: Sản lượng tuyệt đối tăng 53%, nhưng tỷ trọng giảm từ 14% xuống 8% do hạn chế về vị trí địa lý tiềm năng và tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu.

• Pin lưu trữ BESS (Lithium-ion & công nghệ thế hệ mới): Vượt qua Thủy điện tích năng (Pumped Storage Hydro) về hiệu quả kinh tế cho lưu trữ ngắn hạn (4–8 giờ). BESS trở thành công nghệ cốt lõi cung cấp tính linh hoạt và điều tần cho lưới điện toàn cầu từ đầu thập niên 2040. Dung lượng BESS toàn cầu tăng từ 2,4 TWh (2024) lên 60 TWh (2060).

2.3. Bảng tổng hợp các Chỉ số Năng lượng Toàn cầu giai đoạn 2024 – 2060

3. Những thách thức mới đối với an ninh năng lượng

3.1. Điểm nghẽn hạ tầng lưới điện (Grid Bottlenecks)

Hạ tầng truyền tải và phân phối điện trở thành "nút thắt cổ chai" nghiêm trọng nhất. Lưới điện truyền thống thiết kế cho các nhà máy điện tập trung không kịp thích ứng với tốc độ đấu nối của các nguồn VRES, xe điện và Data Center. Thời gian chấp thuận đấu nối lưới điện kéo dài tới 5 - 10 năm tại Mỹ và Châu Âu. Chuỗi cung ứng máy biến áp cao/trung áp và cáp ngầm bị quá tải nghiêm trọng (thời gian đặt hàng - lead time kéo dài 3–4 năm).

Báo cáo ETO tính toán nếu giải quyết triệt để điểm nghẽn lưới điện, công suất điện mặt trời lắp đặt tại Châu Âu đến năm 2035 sẽ tăng thêm 16% và điện gió tăng thêm 8%.

3.2. Áp lực tiêu thụ năng lượng từ bùng nổ AI và Data Center

Riêng tại khu vực Bắc Mỹ, tiêu thụ điện của các Data Center dự báo chiếm tới 16% tổng lượng điện toàn vùng vào năm 2040.

Xuất hiện xu hướng mới: Các tập đoàn công nghệ lớn (Hyperscalers) chủ động tự tìm kiếm nguồn cung bằng cách ký kết các hợp đồng mua bán điện trực tiếp (DPPA) dài hạn với các nhà máy điện hạt nhân (bao gồm SMR) và trang trại điện mặt trời tích hợp BESS để đảm bảo tiêu chuẩn năng lượng sạch 24/7 (24/7 Carbon-Free Energy).

3.3. Nghịch lý trong kinh tế năng lượng

Mặc dù chi phí sản xuất điện quy đổi (LCOE) từ điện mặt trời và điện gió ngày càng rẻ, giá điện bán lẻ tới tay người tiêu dùng cuối cùng lại có xu hướng tăng.

Nguyên nhân xuất phát từ sự gia tăng mạnh mẽ của chi phí lưới điện (Grid Charges) - bao gồm chi phí nâng cấp đường dây truyền tải, chi phí cho dịch vụ phụ trợ hệ thống (Ancillary Services - điều tần, dự phòng quay, bù công suất phản kháng) và chi phí duy trì dung lượng dự phòng (Capacity Payments). Chi phí điện lưới trung bình toàn cầu dự báo tăng từ 45 USD/MWh (2024) lên 74 USD/MWh vào năm 2060.

4. Định hướng đối với hệ thống tiêu chuẩn quốc gia của Việt Nam

4.1. Thực tiễn chuyển dịch năng lượng tại Việt Nam

Việt Nam đang thúc đẩy quá trình chuyển dịch năng lượng theo định hướng Quy hoạch Điện VIII được phê duyệt tại Quyết định số 500/QĐ-TTg ngày 15/5/2023 của Thủ tướng chính phủ [2], Quyết định số 768/QĐ-TTg ngày 15/4/2025 của Thủ tướng Chính phủ [3], phê duyệt Điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia thời kỳ 2021–2030, tầm nhìn đến năm 2050, Nghị định 80/2024/NĐ-CP về Cơ chế mua bán điện trực tiếp (DPPA) [4] và Nghị định 135/2024/NĐ-CP về phát triển điện mặt trời mái nhà tự sản xuất tự tiêu thụ [5].

Đối chiếu với xu hướng công nghệ năng lượng toàn cầu, hệ thống Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) và Quy chuẩn kỹ thuật (QCVN) hiện có những khoảng trống kỹ thuật lớn cần gấp rút bổ sung và hoàn thiện.

4.2. Các định hướng tiêu chuẩn kỹ thuật trọng tâm cần lấp khoảng trống

a) Đảm bảo ổn định và quán tính cho hệ thống điện tích hợp tỷ trọng cao VRES:

Tỷ lệ thâm nhập cao của điện mặt trời/điện gió làm suy giảm quán tính quay truyền thống (spinning inertia) của hệ thống điện quốc gia, gây nguy cơ sự cố rã lưới khi biến động tần số.

Xây dựng tiêu chuẩn về tính năng Inverter tạo lưới (Grid-forming inverters) và quán tính ảo (Synthetic Inertia) cho các nhà máy năng lượng tái tạo đấu nối lưới trung/cao áp; Xây dựng bộ tiêu chuẩn về đáp ứng tần số nhanh (Fast Frequency Response - FFR) và điều khiển công suất phản kháng tự động theo thời gian thực; Xây dựng tiêu chuẩn cho hệ thống truyền tải điện cao áp một chiều (HVDC) liên vùng phục vụ truyền tải công suất năng lượng tái tạo quy mô lớn.

b) Tiêu chuẩn an toàn, vận hành và quản lý vòng đời cho BESS & Điện mặt trời (BTM - Behind-the-Meter):

Hạn chế rủi ro an toàn cháy nổ hóa chất từ pin Lithium-ion và nguy cơ quá tải, ngược dòng trên lưới điện phân phối.

Xây dựng tiêu chuẩn về thử nghiệm lan truyền nhiệt (thermal runaway) và an toàn cháy nổ cho trạm BESS theo tiêu chuẩn quốc tế UL 9540/UL 9540A; Xây dựng tiêu chuẩn kết nối kỹ thuật cho hệ thống BTM tích hợp BESS, tiêu chuẩn thử nghiệm thiết bị chống phát ngược lưới (Zero-export controller) cụ thể hóa Nghị định 135/2024/NĐ-CP; Xây dựng tiêu chuẩn về quản lý vòng đời, thử nghiệm tái chế và xử lý môi trường đối với pin hết hạn sử dụng (End-of-life battery recycling) theo IEC 63330.

c) Tiêu chuẩn cho Điện gió ngoài khơi (Offshore Wind) và Điện gió phao nổi:

Xây dựng đầy đủ Bộ tiêu chuẩn an toàn công trình, khảo sát, thiết kế và chế tạo điện gió ngoài khơi tương đương bộ tiêu chuẩn quốc tế IEC 61400; Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật riêng cho trạm biến áp ngoài khơi (Offshore Substation - OSS).

d) Tiêu chuẩn cho Hạ tầng xe điện (EV), Trạm sạc thông minh và Công nghệ V2G:

Tốc độ tăng trưởng xe điện gây áp lực tải đỉnh cục bộ lên lưới điện đô thị. Cần xây dựng tiêu chuẩn giao thức truyền thông thông minh giữa trạm sạc và lưới điện (OCPP, ISO 15118) phục vụ sạc thông minh (Smart Charging) và điều chỉnh tải tự động (Demand Response); Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật cho công nghệ xe điện phát điện ngược lưới (V2G - Vehicle-to-Grid) và Nhà máy điện ảo (VPP - Virtual Power Plant).

5. Đề xuất và kiến nghị

5.1. Xây dựng Lộ trình tiêu chuẩn hóa quốc gia ưu tiên phục vụ chuyển dịch năng lượng:

Bộ Khoa học và Công nghệ (trực tiếp là Uỷ ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia) chủ trì, phối hợp với Bộ Công Thương, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) ban hành khung kế hoạch xây dựng TCVN/QCVN ưu tiên giai đoạn 2026–2030, tầm nhìn 2050. Đưa các nội dung kỹ thuật cấp bách (BESS, Inverter tạo lưới, Điện gió ngoài khơi, Trạm sạc thông minh EV, V2G, VPP) vào Chương trình xây dựng TCVN trọng điểm hàng năm.

5.2. Thúc đẩy hài hòa Tiêu chuẩn quốc gia với Tiêu chuẩn quốc tế:

Thúc đẩy việc xây dựng tiêu chuẩn quốc gia trên cơ sở chấp nhận hoàn toàn tương đương các tiêu chuẩn quốc tế tiên tiến (IEC, ISO, UL, IEEE, IAEA) trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, lưu trữ và điều khiển lưới điện. Việc hài hòa hóa giúp doanh nghiệp trong nước làm chủ công nghệ, giảm chi phí R&D, đồng thời tạo môi trường kỹ thuật minh bạch để thu hút dòng vốn đầu tư quốc tế và chuyển giao công nghệ.

5.3. Đầu tư Hạ tầng kỹ thuật thử nghiệm và Năng lượng đánh giá sự phù hợp:

Đầu tư xây dựng, nâng cấp các phòng thử nghiệm quốc gia đạt chuẩn ISO/IEC 17025 về thử nghiệm an toàn BESS (lan truyền nhiệt, cháy nổ), thử nghiệm tính năng tương thích lưới điện của Inverter/VRE, thiết bị trạm sạc EV và thiết bị điện gió ngoài khơi. Đào tạo nâng cao năng lực cho đội ngũ chuyên gia, đánh giá viên phục vụ công tác kiểm định, chứng nhận hợp chuẩn/hợp quy đối với các công nghệ năng lượng mới.

5.4. Tăng cường cơ chế phối hợp liên ngành và hợp tác quốc tế:

Thiết lập cơ chế phối hợp chặt chẽ giữa cơ quan quản lý nhà nước về tiêu chuẩn đo lường chất lượng, cơ quan quản lý ngành năng lượng, các tập đoàn năng lượng trụ cột (EVN, PVN, TKV), các nhà khoa học và các tổ chức quốc tế (như DNV, IEA, IRENA). Chủ động tham gia sâu vào các Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc tế (như IEC/TC 8, IEC/TC 21, IEC/TC 114, IEC/TC 120, ISO/TC 197...) để cập nhật sớm các xu hướng tiêu chuẩn hóa toàn cầu và bảo vệ quyền lợi kỹ thuật của Việt Nam.

6. Kết luận

Chuyển dịch năng lượng là cuộc cải cách hạ tầng quy mô lớn nhất trong lịch sử hiện đại, mang tính tất yếu và không thể đảo ngược trên phạm vi toàn cầu. Sự bùng nổ của xu hướng điện hóa dựa trên nguồn năng lượng tái tạo, sự trỗi dậy của các công nghệ cốt lõi như pin lưu trữ BESS, điện gió ngoài khơi, điện hạt nhân SMR, cũng như áp lực gia tăng phụ tải từ AI và xe điện đang tái định hình sâu sắc khái niệm an ninh năng lượng quốc gia, chuyển đổi căn bản từ an ninh cung ứng nhiên liệu truyền thống sang an ninh vận hành hệ thống điện thông minh, linh hoạt và tin cậy.

Đối với Việt Nam, để hiện thực hóa các mục tiêu chiến lược trong Quy hoạch Điện VIII, Nghị định 80/2024/NĐ-CP và Nghị định 135/2024/NĐ-CP, hướng tới cam kết Net-Zero vào năm 2050, hệ thống Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) và Quy chuẩn Kỹ thuật (QCVN) phải đóng vai trò "đi trước một bước".

Việc hoàn thiện đồng bộ hạ tầng tiêu chuẩn kỹ thuật, đặc biệt trong các lĩnh vực trọng yếu như an toàn trạm pin BESS, inverter tạo lưới, trạm sạc xe điện thông minh, điện gió ngoài khơi, công nghệ V2G và an ninh mạng SCADA/EMS, không chỉ là công cụ quản lý nhà nước hữu hiệu nhằm bảo đảm an toàn hệ thống điện quốc gia, mà còn là chiếc "chìa khóa vàng" giúp doanh nghiệp Việt Nam làm chủ công nghệ, hội nhập sâu rộng vào chuỗi giá trị năng lượng xanh toàn cầu và bảo đảm vững chắc an ninh năng lượng quốc gia trong kỷ nguyên mới.

 ThS. Lê Ngọc Anh - Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam