Khởi động đen - Tầm quan trọng đối với hệ thống lưới điện và các quy định của Việt Nam

Báo cáo nhận diện rủi ro, thách thức và gợi ý chính sách phát triển các phân ngành điện Việt Nam Để giúp các đại biểu Quốc hội tham dự Kỳ họp thứ 10 - Quốc hội khóa XV cập nhật một số thông tin tham khảo trong quá trình thảo luận, góp ý xây dựng dự án Luật, Nghị quyết của Quốc hội liên quan đến lĩnh vực điện lực, Hội đồng Khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam vừa hoàn thiện Báo cáo về “Nhận diện rủi ro, thách thức và gợi ý giải pháp chính sách phát triển ngành điện của Việt Nam” - tháng 10/2025. Dưới đây là nội dung chính của Báo cáo.

Khởi động đen:

Để giải thích khái niệm khởi động đen, chúng ra cần hiểu một chút về bối cảnh xảy ra trong trường hợp mất điện lớn. Khi lưới điện hoạt động bình thường, luôn có đủ nguồn điện phát và công suất truyền tải để đáp ứng nhu cầu điện ở bất kỳ vị trí nào trên hệ thống. Nếu một nhánh điện rơi vào một trong những đường dây truyền tải đó, hoặc nếu một trong những nhà máy điện đó không thể hoạt động vì lý do khác, luôn có nguồn điện dự phòng để bù đắp.

Trong điều kiện bình thường, các nhà máy điện cần có nguồn điện ban đầu để khởi động hệ thống điều khiển, máy biến áp, tua bin, hoặc bơm làm mát. Tuy nhiên, khi xảy ra mất điện diện rộng (còn gọi là sự cố mất điện toàn hệ thống sẽ không còn nguồn cấp điện hỗ trợ). Lúc này, một nguồn điện độc lập, như hệ thống pin lưu trữ năng lượng (BESS), máy phát điện nhỏ hoặc tua bin khí sẽ đảm nhận vai trò khởi động đen.

Các công ty điện lực và các nhà vận hành lưới điện khu vực phải lập kế hoạch cho các tình huống dự phòng này hàng ngày, hàng tháng và hàng năm. Đặc biệt là lập kế hoạch cho những tình huống xấu nhất có thể xảy ra và đảm bảo rằng lưới điện có thể tiếp tục phục vụ nhu cầu điện của khu vực trong những trường hợp cực đoan này. Tuy nhiên, ẩn chứa trong các kế hoạch dự phòng là một giả định rất quan trọng: Để lưới điện hoạt động trơn tru, nó cần phải tiếp tục hoạt động.

Ví dụ tại Anh, coi đây là một trong những kế hoạch dự phòng quan trọng nhất và khuyến nghị nên thực hiện thử nghiệm khởi động đen ít nhất mỗi năm một lần để đảm bảo máy phát điện có thể cung cấp điện cho tòa nhà trong suốt vòng đời của tòa nhà. Hay tại các vùng nông thôn, hoặc trên các đảo như Puerto Rico, coi khởi động đen là thực sự cần thiết và được trang bị tại chỗ.

Tuy nhiên, hãy xem xét trường hợp toàn bộ lưới điện bị mất điện - điều này có thể xảy ra trên một hòn đảo, trên một tỉnh, hoặc khu vực, hoặc thậm chí trên toàn quốc. Trong trường hợp như vậy, nhiều nhà máy điện sẽ không thể hoạt động trở lại, vì chúng cần nguồn điện để khởi động và vận hành. Do đó, các nhà vận hành lưới điện cần duy trì các nguồn tài nguyên có thể khởi động khi phần còn lại của lưới điện bị mất điện, từ đó có thể đưa các nguồn tài nguyên còn lại của lưới điện trở lại hoạt động. Đây chính là lúc các nguồn tài nguyên khởi động đen phát huy tác dụng.

Khởi động đen quan trọng với hệ thống điện?

1. Khôi phục hệ thống sau sự cố mất điện: Trong trường hợp sự cố lớn xảy ra khiến lưới điện bị sụp đổ hoàn toàn, việc khôi phục từng phần của hệ thống điện phải bắt đầu từ các nguồn có khả năng khởi động đen. Từ những điểm nhỏ này, nguồn điện được truyền đi dần để tái kích hoạt các nhà máy khác và từng bước khôi phục toàn bộ lưới điện.

2. Đảm bảo vận hành cho các hệ thống quan trọng: Như bệnh viện, sân bay, trung tâm dữ liệu, nhà máy công nghiệp, hay hệ thống truyền thông quốc gia đều yêu cầu nguồn điện không bị gián đoạn. Trong trường hợp này khởi động đen giúp các hệ thống này nhanh chóng tái hoạt động mà không cần chờ cấp điện từ bên ngoài.

3. Hỗ trợ nguồn điện mặt trời và hệ thống lưu trữ năng lượng: Trong thời gian gần đây khi năng lượng tái tạo ngày càng phổ biến, các hệ thống điện mặt trời có lưu trữ (BESS) đang được tích hợp chức năng khởi động đen. Điều này đặc biệt quan trọng với các nhà máy công nghiệp, trạm biến áp phân tán, hoặc khu dân cư sử dụng năng lượng mặt trời, vì giúp duy trì hoạt động độc lập và tự chủ năng lượng trong trường hợp khẩn cấp.

4. Tăng độ tin cậy và khả năng phục hồi của hệ thống điện: Giải pháp khởi động đen sẽ giúp tăng có độ tin cậy, đảm bảo khả năng phục hồi cho hệ thống điện trong bối cảnh thời tiết cực đoan, do tấn công mạng, hoặc do các lỗi bất khả kháng khác.

Pin mặt trời có giúp cung cấp khả năng khởi động đen hay không?

Có một số nguồn năng lượng có thể cung cấp khả năng khởi động đen ở cấp độ dân dụng. Một số máy phát điện diesel, propan, hoặc khí đốt có khả năng khởi động mà không cần điện và từ lâu đã là lựa chọn hàng đầu cho các tổ chức không đủ khả năng sống thiếu điện (chẳng hạn như bệnh viện và các tòa nhà ứng phó khẩn cấp). Tuy nhiên, đến một thời điểm nhất định, các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch sẽ hết nhiên liệu, khiến nguồn năng lượng tái tạo trở thành một lựa chọn tuyệt vời để cung cấp điện khi lưới điện bị mất.

Tuy nhiên, các hệ thống năng lượng mặt trời riêng lẻ thường không có khả năng cung cấp năng lượng khi lưới điện bị mất (ngay cả khi trời nắng). Để các thành phần của hệ thống tiếp tục hoạt động, hệ thống cần có khả năng tự động hóa. Một cách để đạt được điều đó đồng thời bổ sung khả năng khởi động đen là kết hợp hệ thống tấm pin mặt trời với giải pháp lưu trữ năng lượng.

Hầu hết các pin mặt trời đều có khả năng khởi động đen - nghĩa là một ngôi nhà có hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp với hệ thống lưu trữ có thể tiếp tục hoạt động ở một mức độ nhất định (ngay cả khi phần còn lại của lưới điện bị mất điện).

Khởi động đen ở Hoa Kỳ:

Ngày 9 tháng 11 năm 1965 tại Bắc Mỹ người ta đã chứng kiến ​​một trong những vụ mất điện lan rộng nhất trong lịch sử. Vào buổi tối giá lạnh, lưới điện đang hoạt động với công suất tối đa khi mọi người cố gắng giữ ấm, thì một rơle được cấu hình sai đã làm nhảy cầu dao trên một đường dây truyền tải quan trọng. Việc mất đường dây duy nhất đó đã dẫn đến việc mất điện cho hơn 30 triệu người ở vùng đông bắc Hoa Kỳ cùng một số vùng của Ontario ở Canada. Việc khôi phục điện không hề đơn giản như nhiều người nghĩ. Trong trường hợp này, công ty khởi động bắt đầu với một máy phát điện chạy bằng khí đốt nhỏ 12 megawatt ở Southampton, New York. Công suất đó tương đương với công suất của 4 tua bin gió, nhưng đủ để đưa các nhà máy điện ở Long Island trở lại hoạt động, có thể cung cấp điện cho toàn bộ Thành phố New York, cuối cùng khôi phục dịch vụ cho tất cả 30 triệu người đó.

Sau sự cố mất điện năm 2003 tại Hoa Kỳ, các tiêu chuẩn độ tin cậy mới đã được ban hành, yêu cầu các nhà vận hành lưới điện phải có kế hoạch khôi phục hệ thống chi tiết. Điều này bao gồm việc duy trì các nguồn tự khởi động, mặc dù thường rất tốn kém. Một số thiết bị dự phòng hầu như chỉ làm đúng chức năng đó: Chờ. Tuy nhiên, chúng vẫn phải được bảo trì cẩn thận và kiểm tra thường xuyên trong trường hợp hiếm hoi được đưa vào sử dụng.

Ngoài ra, lưới điện rất dễ bị tổn thương trong quá trình khởi động lại và nếu có sự cố xảy ra, cầu dao có thể bị ngắt và phải khởi động lại từ đầu. Các công ty điện có các biện pháp an ninh nghiêm ngặt để cố gắng đảm bảo rằng: Không ai có thể cố ý vô hiệu hóa, hoặc làm gián đoạn quá trình khởi động lại. Cuối cùng, họ thực hiện phân tích chi tiết để đảm bảo có thể khôi phục lưới điện từ đầu, bao gồm cả việc thử nghiệm và thậm chí chạy diễn tập để thực hành các quy trình. Tất cả những chi phí, công sức và kỹ thuật cẩn thận này chỉ để đảm bảo khôi phục lưới điện để cung cấp cho các hộ gia đình và doanh nghiệp sau một sự cố mất điện lớn.

Việt Nam quy định khởi động đen như thế nào?

Ngày 1/2/2025, Bộ Công Thương ban hành Thông tư 06/2025/TT-BCT quy định điều độ, vận hành, thao tác, xử lý sự cố, khởi động đen và khôi phục hệ thống điện quốc gia. Theo Thông tư này, thì khởi động đen là quá trình khôi phục lại toàn bộ (hoặc một phần) hệ thống điện từ trạng thái mất điện toàn bộ (hoặc một phần) bằng cách sử dụng các tổ máy phát điện có khả năng khởi động đen. Cụ thể hơn:

1. Khả năng khởi động đen là khả năng của một nhà máy điện có thể khởi động ít nhất một tổ máy phát điện từ trạng thái dừng hoàn toàn mà không cần nhận điện từ lưới điện khu vực để khôi phục lại một phần, hoặc toàn bộ hệ thống.

2. Khôi phục hệ thống điện là các thao tác được thực hiện theo trình tự nhất định nhằm đưa các thiết bị của hệ thống điện vào vận hành trở lại sau sự cố rã lưới.

3. Nhà máy điện khởi động đen là nhà máy điện có khả năng khởi động đen và được lựa chọn để tham gia vào quá trình khởi động đen và khôi phục hệ thống điện quốc gia.

Nguyên tắc thực hiện khởi động đen được quy định như sau:

1. Khởi động tổ máy phát điện của nhà máy điện khởi động đen trong hệ thống điện để cung cấp điện cho tự dùng của nhà máy điện.

2. Khôi phục trạm điện của nhà máy điện khởi động đen chính, hoặc nhà máy điện khởi động đen dự phòng. Trong trường hợp hệ thống điện không có nhà máy điện khởi động đen, hoặc nhà máy điện tách lưới phát độc lập, thì khôi phục trạm điện bằng đường dây liên kết từ hệ thống điện khác.

3. Lần lượt đóng điện các đường dây liên kết trạm điện đã có điện với các nhà máy điện, trạm điện lân cận. Khôi phục các trạm điện, hoà điện các tổ máy phát điện của nhà máy điện, hoà điện các nhà máy điện tách lưới giữ tự dùng, nhà máy điện tách lưới phát độc lập với hệ thống điện. Trong quá trình khôi phục trạm điện, phụ tải của trạm điện được khôi phục theo yêu cầu về điều chỉnh điện áp và tần số.

4. Đóng điện đường dây liên kết và hoà điện với hệ thống điện khác, khôi phục chế độ vận hành bình thường của hệ thống điện quốc gia.

5. Khôi phục phụ tải theo khả năng đáp ứng của hệ thống điện quốc gia và thứ tự ưu tiên theo danh sách cấp điện đã được ủy ban nhân dân tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương phê duyệt đến khách hàng sử dụng điện khác.

6. Trong quá trình khôi phục hệ thống điện, nhân viên vận hành cấp dưới phải tuân thủ lệnh điều độ của nhân viên vận hành cấp trên trừ trường hợp có nguy cơ gây mất an toàn cho người, hoặc thiết bị.

Chi tiết lựa chọn nhà máy điện khởi động đen:

1. Đấu nối trực tiếp với hệ thống điện có cấp điện áp từ 220 kV trở lên đối với nhà máy điện khởi động đen chính; điện áp từ 110 kV trở lên đối với nhà máy điện khởi động đen dự phòng.

2. Được trang bị hệ thống tự động điều chỉnh tần số và có khả năng duy trì tần số trong khoảng giới hạn cho phép theo Quy định hệ thống truyền tải điện, phân phối điện và đo đếm điện năng do Bộ Công Thương ban hành.

3. Được trang bị hệ thống tự động điều chỉnh điện áp và có khả năng duy trì điện áp trong khoảng giới hạn cho phép theo Quy định hệ thống truyền tải điện, phân phối điện và đo đếm điện năng do Bộ Công Thương ban hành.

4. Có thời gian khởi động đen tổ máy phát điện không quá 10 phút đối với nhà máy điện khởi động đen chính, không quá 20 phút đối với nhà máy điện khởi động đen dự phòng.

Tóm lại: Khởi động đen đen là giải pháp thiết yếu trong các kịch bản khẩn cấp của hệ thống điện hiện đại. Không chỉ đảm bảo khôi phục lưới điện nhanh chóng, công nghệ khởi động đen còn hỗ trợ các hệ thống điện mặt trời và lưu trữ năng lượng hoạt động ổn định, liên tục trong mọi tình huống. Trong thời đại số hóa và chuyển đổi năng lượng, các doanh nghiệp, nhà máy công nghiệp, bệnh viện, hay trung tâm dữ liệu nên đầu tư giải pháp khởi động đen như một phần của chiến lược năng lượng bền vững./.

BBT TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Link tham khảo:

https://practical.engineering/blog/2022/12/5/what-is-a-black-start-of-the-power-grid

https://technopowergroup.com/blogs/black-start-testing

https://lithaco.vn/khoi-dong-den-black-start-la-gi/

https://thuvienphapluat.vn/banan/tin-tuc/khoi-dong-den-la-gi-tieu-chi-de-lua-chon-nha-may-dien-khoi-dong-den-nam-2025-13768#:~:text=Theo%20quy%20%C4%91%E1%BB%8Bnh%20t%E1%BA%A1i%20%C4%90i%E1%BB%81u%20214%20Th%C3%B4ng%20t%C6%B0%2006/2025,qu%C3%A1%20tr%C3%ACnh%20kh%E1%BB%9Fi%20%C4%91%E1%BB%99ng%20%C4%91en.