海上风电场（OWF）比陆上风电场需要更多的网络基础设施，因为海上风电场通常距离陆地数十公里，并且远程操作。海上风电场需要通过广域网与陆上系统进行通信。与此同时，涡轮机还与维护船和检查无人机以及彼此之间进行通信。这种复杂的混合通信架构为网络攻击提供了多个接入点。如果恶意行为者能够渗透风电场侧换流站的局域网，这些行为者就可以篡改系统的传感器。这种篡改可能会导致实际数据被虚假信息替换。因此，电气干扰会在公共耦合点影响海上风电场。
来自康科迪亚大学和魁北克水电公司的研究人员在英国格拉斯哥举行的2023年IEEE国际智能电网通信、控制和计算技术会议 (SmartGridComm)上提出了一项关于该主题的新研究。在题为《针对VSC-HVDC连接的海上风电场的数据完整性攻击》的论文中，探讨了海上风电场面临的网络攻击风险。研究者首先根据VSC-HVDC系统和孤岛式海上交流电网的特点，识别出VSC-HVDC系统引入的新的网络物理漏洞。然后设计了两个针对海上VSC电压幅度和频率控制的攻击向量，利用VSC-HVDC的快速响应，通过耗尽系统阻尼能力来破坏OWF的稳定性。实验表明，精心调整的攻击向量可以有效地破坏OWF的稳定性，并且尽管普遍假设VSC-HVDC连接的OWF与主交流电网脱钩，但造成的振荡可能会传播到主电网。
研究参与者之一，吉娜科迪工程与计算机科学学院康考迪亚信息系统工程研究所(CIISE)的博士生陈娟伟说:“随着我们推进可再生能源的整合，必须认识到我们正在冒险进入未知的领域，面临未知的漏洞和网络威胁。”
“海上风电场使用高压直流技术连接到主电网。这些风电场可能面临新的运营挑战，”陈解释道。“我们的重点是调查网络威胁如何加剧这些挑战，并评估这些威胁可能对我们的电网产生的更广泛影响。”
当所有海上风电场都产生最大输出时，这些扰动可能会引发海上风电场阻尼不良的功率振荡。如果这些网络引起的电气干扰是重复的并且与阻尼不良的功率振荡的频率相匹配，则振荡可能会被放大。然后，这些放大的振荡可能会通过高压直流系统传输，可能会影响主电网的稳定性。虽然现有系统通常内置冗余以保护其免受物理意外事件的影响，但这种针对网络安全漏洞的保护很少见。
康科迪亚大学网络安全和弹性人工智能研究主席Yan认为，“系统网络可以处理路由器故障或信号衰减等事件。如果中间有攻击者试图劫持信号，那么情况就会变得更加令人担忧。”
Yan补充说，该行业中制造商和公用事业公司之间都存在相当大的差距。虽然许多组织都在关注数据安全和访问控制等企业问题，但在加强运营技术的安全性方面还有很多工作要做。他进一步指出，Concordia正在领导推动国际标准化工作，但他承认这项工作才刚刚开始。
Yan强调指出，美国和加拿大有监管标准，但它们通常只规定了要求，而没有具体说明应该如何做。研究人员和运营商意识到保护能源安全的必要性，但仍有许多方向需要探索，也有许多问题需要回答。
康科迪亚大学博士生杜航、CIISE副教授Jun Yan和Gina Cody学院院长Mourad Debbabi以及魁北克水电研究所(IREQ)的Rawad Zgheib也对这项研究做出了贡献。该项研究得到了Concordia/Hydro-Québec/Hitachi合作研究主席的支持，并得到了NSERC和PROMPT的额外支持。
参考资源
1、https://www.concordia.ca/news/stories/2024/01/24/offshore-wind-farms-are-vulnerable-to-cyberattacks-new-concordia-study-shows.html
2、https://ieeexplore.ieee.org/document/10333872
3、https://industrialcyber.co/threats-attacks/new-concordia-study-shows-offshore-wind-farms-are-vulnerable-to-cyberattacks/
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