Технологиите за непрекинато напојување (UPS) се користат во различни апликации многу години за да се поддржи континуираното работење на оптоварувањата на клучеви при прекини на напојувањето од мрежата. Овие системи се користени на многу различни локации за да обезбедат дополнителен имунитет од прекини на мрежата што го попречуваат работењето на дефинираните оптоварувања. UPS системите често се користат за заштита на компјутерите, компјутерските капацитети и телекомуникациската опрема. Со неодамнешната еволуција на новите енергетски технологии, системите за складирање енергија (ESS) брзо се размножија. ЕСС, особено оние што користат технологии за батерии, обично се снабдуваат од обновливи извори како што се соларната или ветерната енергија и овозможуваат складирање на енергијата произведена од овие извори за употреба во различни периоди.

Тековниот американски ANSI стандард за UPS-от е UL 1778, Стандард за непрекинато напојување системи. и CSA-C22.2 бр. 107.3 за Канада. UL 9540, Стандард за системи и опрема за складирање енергија, е американски и канадски национален стандард за ESS. Додека и зрелите производи на UPS-от и произведените ESS кои брзо се развиваат имаат некои заедништво во техничките решенија, операциите и инсталацијата, постојат важни разлики. Овој труд ќе ги разгледа критичните диференцијации, ќе ги наведе применливите барања за безбедност на производите поврзани со секоја од нив и ќе резимира како кодовите се развиваат во адресирањето на двата типа на инсталации.

ВоведувањеUPS-от

Формирање

Системот на UPS-от е електричен систем дизајниран да обезбеди моментална привремена моќност базирана на наизменична струја за критични оптоварувања во случај на прекин на електричната мрежа или други начини на откажување на изворот на електрична енергија. UPS-от е со големина за да обезбеди моментално продолжување на однапред одредена количина на енергија за одредено времетраење. Ова му овозможува на секундарниот извор на енергија, на пр., генератор, да се вклучи на интернет и да продолжи со резервна копија на енергија. UPS-от може безбедно да ги исклучи несуштинските оптоварувања додека продолжува да обезбедува струја на поважни оптоварувања на опремата. Системите на UPS ја обезбедуваат оваа критична поддршка за различни апликации многу години. UPS-от ќе користи складирана енергија од интегриран извор на енергија. Ова е типично батерии, суперкондензатор или механичко движење на замаец како извор на енергија.

Типичен UPS-от што користи банка за батерии за негово снабдување се состои од следниве главни компоненти:

Исправувач/полнач – Овој дел на UPS-от го зема напојувањето со наизменична струја, го исправа и произведува еднонасочен напон кој се користи за полнење на батериите.

• Инвертер – Во случај на прекин на напојувањето со електрична енергија, инверторот ќе ја претвори еднонасочната енергија складирана во батериите во чиста излезна наизменична струја соодветна за поддржаната опрема.

• Прекинувач за пренос – Автоматско и моментално префрлување уред што пренесува енергија од различни извори, на пр. мрежа, UPS-инвертер и генератор, на критично оптоварување.

• Банка за батерии – Ја складира енергијата потребна за UPS-от да ја изврши својата предвидена функција.

Тековни стандарди за UPS системи

• Тековниот американски ANSI стандард за UPS-от е UL 1778/C22.2 бр. 107.3, стандард за системи за непрекинато напојување, кој го дефинира UPS-от како „комбинација од конвертори, прекинувачи и уреди за складирање енергија (како што се батерии) кои сочинуваат енергија систем за одржување на континуитет на напојувањето до оптоварување во случај на прекин на влезната моќност“.

• Во развој се новите изданија на IEC 62040-1 и IEC 62477-1. UL/CSA 62040-1 (со користење на UL/CSA 62477-1 како референтен стандард) ќе биде усогласен со овие стандарди.

Воведување складирање на енергија системи (ESS)

ESS добиваат на сила како одговор на голем број предизвици со кои се соочува достапноста и

доверливост на денешниот енергетски пазар. ЕСС, особено оние што користат технологии за батерии, помагаат да се ублажи променливата достапност на обновливи извори како што се соларната или ветерната енергија. ESS е извор на сигурна енергија за време на шпицот на употреба и може да помогне во управувањето со оптоварувањето, флуктуациите на напојувањето и другите функции поврзани со мрежата. ESS се користат за комунални, комерцијални, индустриски и станбени апликации.

Тековни стандарди за ESS

UL 9540, Стандард за системи и опрема за складирање енергија, е американски и канадски национален стандард за ESS.

• Прво објавено во 2016 година, UL 9540 вклучува повеќе технологии за ESS вклучувајќи системи за складирање енергија од батерии (BESS). UL 9540 опфаќа и други технологии за складирање: механички ESS, на пр., складирање на замаец поврзан со генератор, хемиски ESS, на пр., складирање на водород поврзан со систем на горивни ќелии и термички ESS, на пр., складирање латентна топлина поврзано со генератор.
• UL 9540, неговото второ издание го дефинира системот за складирање енергија како „Опрема што прима енергија и потоа обезбедува средство за складирање на таа енергија во некоја форма за подоцнежна употреба за да се снабдува електрична енергија кога е потребно“. Второто издание на UL 9540 дополнително бара BESS да биде подложен на UL 9540A, Стандарден тест метод за проценка на ширење на термички пожар во системи за складирање енергија од батерии, доколку е потребно да се исполнат исклучоците во шифрите.
• UL 9540 моментално е во трето издание.

Споредување на ESS со UPS-от

Функции и димензија

ESS е сличен во конструкцијата на UPS-от, но се разликува во неговата употреба. Како и UPS-от, ESS вклучува механизам за складирање енергија, како што се батерии, опрема за конверзија на енергија, на пр., инвертери и разни други електроники и контроли. Меѓутоа, за разлика од UPS-от, ESS може да работи паралелно со решетката, што резултира со поголемо возење на системот за велосипед отколку што некогаш би доживеал UPS-от. ESS може да соработува интерактивно со мрежата или во самостоен режим, или и двете, во зависност од типот на употребениот систем за конверзија на енергија. ESS може да работи дури и како функционалност на UPS-от. Како UPS-от, ESS може да дојде во различни големини од мал станбен систем кој има помалку од 20 kWh енергија до комунални апликации кои користат системи за енергетски контејнери со повеќе мегавати со повеќе батерии во контејнерот

Хемиски состав и безбедност

Типичните хемикалии на батериите што се користат во UPS-от отсекогаш биле батерии со оловна киселина или никел-кадмиум. За разлика од UPS-от, BESS од самиот почеток користи технологии како што се литиум-јонските батерии бидејќи литиум-јонските батерии имаат подобри перформанси на циклусот и поголема густина на енергија, што може да обезбеди повеќе енергија со помал физички отпечаток. Литиум-јонските батерии имаат и многу помали барања за одржување од традиционалните технологии за батерии. Но, во моментов, литиум-јонските батерии се повеќе се користат и во апликациите на UPS-от.

Сепак, сериозна несреќа во Аризона во 2019 година, која вклучуваше ESS користен во комуналните апликации, резултираше со сериозни повреди на неколку први одговорни и го привлече вниманието на различни засегнати страни, вклучително и регулатори и агенции за осигурување. За да се осигура дека ова растечко поле не е попречено од безбедносни инциденти што може да се избегнат, треба да се развијат соодветни спецификации и стандарди за ESS. За да го поттикне развојот на соодветни безбедносни спецификации и стандарди за ESS, Министерството за енергетика на САД (DOE) го започна првиот годишен форум за безбедност и доверливост на ESS во 2015 година.

Првиот DOE ESS форум придонесе за голема количина на работа на спецификациите и стандардите за ESS. Најзначајно е развојот на NEC бр. 706 и развојот на NFPA 855, стандард за инсталации на стационарни системи за складирање енергија, што директно влијае на стандардот за стационарни батериски системи во ICC IFC и NFPA 1. Денес, NEC и NFPA 855 имаат исто така е ажуриран за верзии од 2023 година.

Тековен статус на стандардите ESS и UPS

Целта на сите активности за развој на правила и стандарди е соодветно да се одговори на безбедноста на овие системи. За жал, сегашните стандарди создадоа одредена конфузија во индустријата.

1.NFPA 855. Клучниот документ што влијае на инсталирањето на BESS и UPS е верзијата на NFPA 855 од 2020 година, Стандард за инсталирање на стационарни системи за складирање енергија. NFPA 855 го дефинира складирањето енергија како „склоп на еден или повеќе уреди способни да складираат енергија за идно снабдување на локални електрични оптоварувања, комунални мрежи или поддршка на мрежата“. Оваа дефиниција вклучува апликации за UPS и ESS. Дополнително, NFPA 855 и шифрите за пожар бараат ESS да бидат оценети и сертифицирани според UL 9540. Сепак, UL 1778 отсекогаш бил традиционалниот стандард за безбедност на производот за UPS-от. Системот е независно оценет за усогласеност со важечките безбедносни барања и поддржува сигурна инсталација. Затоа, барањето на UL 9540 предизвика одредена конфузија во индустријата.

2. UL 9540A. UL 9540A бара почнување од нивото на батеријата и тестирање чекор по чекор до поминување на нивото на инсталација. Овие барања резултираат со тоа што UPS системите се предмет на маркетинг стандарди кои не беа потребни во минатото.

3.UL 1973. UL 1973 е стандард за безбедност на батерискиот систем за ESS и UPS. Сепак, верзијата UL 1973-2018 не вклучува одредби за тестирање за оловно-киселински батерии, што е исто така предизвик за системите на UPS кои користат традиционална технологија за батерии, како што се оловните батерии.

Резиме

Во моментов, и NEC (Националниот електричен код) и NFPA 855 ги разјаснуваат овие дефиниции.

• На пример, верзијата на NFPA 855 од 2023 година појаснува дека специфичните батерии со олово-киселина и никел-кадмиум (600 V или помалку) се наведени во UL 1973 година.
• Дополнително, оловно-киселинските батериски системи сертифицирани и означени според UL 1778 не треба да бидат сертифицирани според UL 9540 кога се користат како резервно напојување.

Со цел да се реши проблемот со недостатокот на стандарди за тестирање за оловно-киселински и никел-кадмиумски батерии во UL 1973 година, Додаток H (Оценете ги алтернативите за оловно-киселински или никел-кадмиумски батерии регулирани со вентил или вентилирани) беше посебно додаден на третото издание на UL 1973 објавено во февруари 2022 година.

Овие промени претставуваат позитивен развој со цел да се разликуваат барањата за безбедна инсталација на UPS и ESS. Понатамошната работа вклучува ажурирање на членот 480 на NEC за подобро да се одговори на барањата за инсталација за технологии различни од олово-киселина и никел-кадмиум. Дополнително, стандардот NFPA 855 треба дополнително да се ажурира за да се обезбеди поголема јасност на прописите за заштита од пожари, особено во однос на различните технологии што се користат во стационарни апликации, без разлика дали се UPS или ESS.

Авторот се надева дека континуираните промени ќе ја подобрат безбедноста на индустријата, без разлика дали се користи традиционален UPS или ESS. Како што гледаме дека решенијата за складирање енергија се размножуваат на значителен и брз начин, решавањето на внатрешната безбедност на производите е од клучно значење за отклучување на безбедносните иновации и задоволување на потребите на општеството.