Ang mga teknolohiyang uninterruptible power supply (UPS) ay ginamit sa iba't ibang aplikasyon sa loob ng maraming taon upang suportahan ang patuloy na operasyon ng mga pangunahing karga sa panahon ng pagkagambala ng kuryente mula sa grid. Ang mga system na ito ay ginamit sa maraming iba't ibang mga lokasyon upang magbigay ng karagdagang kaligtasan sa sakit mula sa mga pagkagambala sa grid na nakakasagabal sa pagpapatakbo ng mga tinukoy na pagkarga. Ang mga sistema ng UPS ay kadalasang ginagamit upang protektahan ang mga computer, pasilidad ng computer at kagamitan sa telekomunikasyon. Sa kamakailang ebolusyon ng mga bagong teknolohiya ng enerhiya, ang mga sistema ng pag-iimbak ng enerhiya (ESS) ay mabilis na dumami. Ang ESS, lalo na ang mga gumagamit ng mga teknolohiya ng baterya, ay karaniwang ibinibigay ng mga nababagong mapagkukunan tulad ng solar o wind power at nagbibigay-daan sa pag-imbak ng enerhiya na ginawa ng mga mapagkukunang ito para magamit sa iba't ibang oras.

Ang kasalukuyang US ANSI standard para sa UPS ay UL 1778, ang Standard para sa Uninterruptible Power Systems. at CSA-C22.2 No. 107.3 para sa Canada. Ang UL 9540, ang Pamantayan para sa Mga Sistema at Kagamitang Imbakan ng Enerhiya, ay ang pambansang pamantayan ng Amerika at Canada para sa ESS. Bagama't pareho ang mga mature na produkto ng UPS at ang mabilis na umuusbong na ESS na ginawa ay may ilang pagkakapareho sa mga teknikal na solusyon, pagpapatakbo at pag-install, may mga mahahalagang pagkakaiba. Susuriin ng papel na ito ang mga kritikal na pagkakaiba, balangkasin ang naaangkop na mga kinakailangan sa kaligtasan ng produkto na nauugnay sa bawat isa at ibuod kung paano umuunlad ang mga code sa pagtugon sa parehong uri ng mga pag-install.

PagpapakilalaUPS

Pagbuo

Ang UPS system ay isang electrical system na idinisenyo upang magbigay ng agarang pansamantalang alternating current-based na power para sa mga kritikal na load sa kaganapan ng electric grid failure o iba pang mga mains power source failure modes. Ang UPS ay may sukat upang magbigay ng agarang pagpapatuloy ng isang paunang natukoy na dami ng kapangyarihan para sa isang tiyak na tagal. Nagbibigay-daan ito sa pangalawang pinagmumulan ng kuryente, hal., isang generator, na mag-online at magpatuloy sa pag-backup ng kuryente. Maaaring ligtas na isara ng UPS ang mga di-mahahalagang load habang patuloy na nagbibigay ng kuryente sa mas mahahalagang kagamitan na load. Ang mga sistema ng UPS ay nagbibigay ng kritikal na suportang ito para sa iba't ibang mga aplikasyon sa loob ng maraming taon. Gagamitin ng UPS ang nakaimbak na enerhiya mula sa pinagsama-samang pinagmumulan ng enerhiya. Ito ay karaniwang bangko ng baterya, supercapacitor o ang mekanikal na paggalaw ng isang flywheel bilang pinagmumulan ng enerhiya.

Ang karaniwang UPS na gumagamit ng bangko ng baterya para sa supply nito ay binubuo ng mga sumusunod na pangunahing bahagi:

Rectifier/charger – Kinukuha ng seksyong UPS na ito ang supply ng AC mains, itinatama ito at gumagawa ng DC boltahe na ginagamit upang i-charge ang mga baterya.

• Inverter – Kung sakaling mabigo ang supply ng mains, iko-convert ng inverter ang DC power na nakaimbak sa mga baterya sa malinis na AC power output na angkop para sa suportadong kagamitan.

• Transfer switch – Isang awtomatiko at agarang switching device na naglilipat ng kuryente mula sa iba't ibang pinagmumulan, hal. mains, UPS inverter at generator, sa isang kritikal na load.

• Battery bank – Iniimbak ang enerhiya na kailangan para sa UPS upang maisagawa ang nilalayon nitong paggana.

Mga kasalukuyang pamantayan para sa mga sistema ng UPS

• Ang kasalukuyang pamantayan ng US ANSI para sa UPS ay UL 1778/C22.2 No. 107.3, ang Standard for Uninterruptible Power Systems, na tumutukoy sa isang UPS bilang "isang kumbinasyon ng mga converter, switch, at mga device sa pag-imbak ng enerhiya (tulad ng mga baterya) na bumubuo ng isang power sistema para sa pagpapanatili ng pagpapatuloy ng kapangyarihan sa isang load kung sakaling masira ang input power."

• Sa ilalim ng pagbuo ay mga bagong edisyon ng IEC 62040-1 at IEC 62477-1. Ang UL/CSA 62040-1 (gamit ang UL/CSA 62477-1 bilang reference na Pamantayan) ay isasama sa mga pamantayang ito.

Pagpapakilala imbakan ng enerhiya system (ESS)

Ang mga ESS ay nakakakuha ng traksyon bilang sagot sa ilang mga hamon na kinakaharap ng availability at

pagiging maaasahan sa merkado ng enerhiya ngayon. Ang ESS, lalo na ang mga gumagamit ng mga teknolohiya ng baterya, ay tumutulong na mabawasan ang variable na kakayahang magamit ng mga nababagong mapagkukunan tulad ng solar o wind power. Ang ESS ay isang pinagmumulan ng maaasahang kapangyarihan sa panahon ng peak na paggamit at maaaring tumulong sa pamamahala ng pagkarga, pagbabago-bago ng kuryente at iba pang mga function na nauugnay sa grid. Ginagamit ang ESS para sa mga utility, komersyal, industriyal at residential na aplikasyon.

Mga kasalukuyang pamantayan para sa ESS

Ang UL 9540, ang Pamantayan para sa Mga Sistema at Kagamitang Imbakan ng Enerhiya, ay ang pambansang pamantayan ng Amerika at Canada para sa ESS.

• Unang na-publish noong 2016, ang UL 9540 ay may kasamang maraming teknolohiya para sa ESS kabilang ang mga battery energy storage system (BESS). Sinasaklaw din ng UL 9540 ang iba pang mga teknolohiya ng storage: mechanical ESS, hal, imbakan ng flywheel na ipinares sa generator, kemikal na ESS, hal, imbakan ng hydrogen na ipinares sa fuel cell system, at thermal ESS, hal, latent heat storage na ipinares sa generator.
• Ang UL 9540, ang pangalawang edisyon nito ay tumutukoy sa isang sistema ng pag-iimbak ng enerhiya bilang "Kagamitan na tumatanggap ng enerhiya at pagkatapos ay nagbibigay ng paraan upang maimbak ang enerhiya na iyon sa ilang anyo para magamit sa ibang pagkakataon upang makapagbigay ng elektrikal na enerhiya kapag kinakailangan." Ang pangalawang edisyon ng UL 9540 ay higit pang nangangailangan na ang isang BESS ay isailalim sa UL 9540A, ang Standard Test Method para sa Pagsusuri ng Thermal Runaway Fire Propagation sa Battery Energy Storage Systems, kung kinakailangan upang matugunan ang mga exception sa mga code.
• Ang UL 9540 ay kasalukuyang nasa ikatlong edisyon nito.

Paghahambing ng ESS sa UPS

Mga function at sukat

Ang isang ESS ay katulad sa konstruksyon sa isang UPS ngunit naiiba sa paggamit nito. Tulad ng UPS, ang ESS ay may kasamang mekanismo ng pag-iimbak ng enerhiya tulad ng mga baterya, kagamitan sa conversion ng kuryente, hal, mga inverter, at iba't ibang electronics at kontrol. Hindi tulad ng UPS, gayunpaman, ang isang ESS ay maaaring gumana nang kahanay ng grid, na nagreresulta sa mas malaking pagbibisikleta ng system kaysa sa isang UPS na mararanasan. Ang isang ESS ay maaaring makipag-collaborate nang interactive sa grid o sa isang standalone mode, o pareho, depende sa uri ng power conversion system na ginagamit. Ang isang ESS ay maaari ring gumana bilang pag-andar ng UPS. Tulad ng UPS, ang ESS ay maaaring magkaroon ng iba't ibang laki mula sa isang maliit na residential system na mas mababa sa 20 kWh ng enerhiya hanggang sa mga utility application gamit ang multi-megawatt energy container system na may maraming mga rack ng baterya sa loob ng container

Komposisyon ng kemikal at kaligtasan

Ang karaniwang mga kemikal ng baterya na ginagamit sa UPS ay palaging lead-acid o nickel-cadmium na mga baterya. Hindi tulad ng UPS, ang BESS ay gumagamit ng mga teknolohiya tulad ng mga lithium-ion na baterya mula sa simula dahil ang mga lithium-ion na baterya ay may mas mahusay na pagganap ng cycle at mas mataas na density ng enerhiya, na maaaring magbigay ng mas maraming enerhiya sa isang mas maliit na pisikal na footprint. Ang mga bateryang Lithium-ion ay mayroon ding mas mababang mga kinakailangan sa pagpapanatili kaysa sa mga tradisyonal na teknolohiya ng baterya. Ngunit sa kasalukuyan, ang mga baterya ng lithium-ion ay lalong ginagamit sa mga aplikasyon ng UPS.

Gayunpaman, ang isang malubhang aksidente sa Arizona noong 2019 na kinasasangkutan ng isang ESS na ginamit sa mga aplikasyon ng utility ay nagresulta sa malubhang pinsala sa ilang unang tumugon at nakakuha ng atensyon ng iba't ibang stakeholder, kabilang ang mga regulator at ahensya ng insurance. Upang matiyak na ang lumalagong larangan na ito ay hindi nahahadlangan ng maiiwasang mga insidente sa kaligtasan, ang mga naaangkop na detalye at pamantayan ay kailangang bumuo para sa ESS. Upang hikayatin ang pagbuo ng naaangkop na mga detalye at pamantayan sa kaligtasan para sa ESS, inilunsad ng US Department of Energy (DOE) ang unang taunang forum sa ESS Safety and Reliability noong 2015.

Ang unang DOE ESS Forum ay nag-ambag sa isang malaking halaga ng trabaho sa mga detalye at pamantayan ng ESS. Ang pinaka-kapansin-pansin ay ang pagbuo ng NEC No. 706 at ang pagbuo ng NFPA 855, isang pamantayan para sa mga nakatigil na sistema ng pag-iimbak ng enerhiya, na direktang nakakaapekto sa pamantayan para sa mga nakatigil na sistema ng baterya sa ICC IFC at NFPA 1. Ngayon, ang NEC at NFPA 855 ay may na-update din para sa 2023 na bersyon.

Kasalukuyang katayuan ng mga pamantayan ng ESS at UPS

Ang layunin ng lahat ng mga aktibidad sa pagpapaunlad ng mga patakaran at pamantayan ay upang matugunan nang sapat ang seguridad ng mga sistemang ito. Sa kasamaang palad, ang kasalukuyang mga pamantayan ay lumikha ng ilang pagkalito sa industriya.

1.NFPA 855. Ang pangunahing dokumentong nakakaapekto sa pag-install ng BESS at UPS ay ang 2020 na bersyon ng NFPA 855, Pamantayan para sa Pag-install ng mga Stationary na Sistema ng Imbakan ng Enerhiya. Tinutukoy ng NFPA 855 ang pag-iimbak ng enerhiya bilang "isang pagpupulong ng isa o higit pang mga device na may kakayahang mag-imbak ng enerhiya para sa hinaharap na supply sa mga lokal na kargang elektrikal, mga utility grid, o suporta sa grid." Kasama sa kahulugang ito ang mga aplikasyon para sa UPS at ESS. Bukod pa rito, ang NFPA 855 at mga fire code ay nangangailangan ng mga ESS na suriin at sertipikado sa UL 9540. Gayunpaman, ang UL 1778 ay palaging ang tradisyonal na pamantayan sa kaligtasan ng produkto para sa UPS. Ang system ay independyenteng nasuri para sa pagsunod sa mga naaangkop na kinakailangan sa kaligtasan at sumusuporta sa ligtas na pag-install. Samakatuwid, ang pangangailangan ng UL 9540 ay nagdulot ng ilang kalituhan sa industriya.

2. UL 9540A. Ang UL 9540A ay nangangailangan ng simula sa antas ng baterya at pagsubok sa hakbang-hakbang hanggang sa pagpasa sa antas ng pag-install. Ang mga kinakailangang ito ay nagreresulta sa mga UPS system na napapailalim sa mga pamantayan sa marketing na hindi kinakailangan sa nakaraan.

3.UL 1973. Ang UL 1973 ay ang pamantayan sa kaligtasan ng sistema ng baterya para sa ESS at UPS. Gayunpaman, ang bersyon ng UL 1973-2018 ay hindi kasama ang mga probisyon sa pagsubok para sa mga lead-acid na baterya, na isa ring hamon para sa mga UPS system na gumagamit ng tradisyonal na teknolohiya ng baterya tulad ng mga lead-acid na baterya.

Buod

Sa kasalukuyan, parehong nililinaw ng NEC (National Electrical Code) at NFPA 855 ang mga kahulugang ito.

• Halimbawa, nililinaw ng 2023 na bersyon ng NFPA 855 na ang mga partikular na lead-acid at nickel-cadmium na baterya (600 V o mas mababa) ay nakalista sa UL 1973.
• Bilang karagdagan, ang mga lead-acid na sistema ng baterya na na-certify at minarkahan ayon sa UL 1778 ay hindi kailangang ma-certify ayon sa UL 9540 kapag ginamit bilang backup na power supply.

Upang malutas ang problema ng kakulangan ng mga pamantayan sa pagsubok para sa lead-acid at nickel-cadmium na mga baterya sa UL 1973, ang Appendix H (Suriin ang mga alternatibo sa valve-regulated o vented lead-acid o nickel-cadmium na mga baterya) ay partikular na idinagdag sa ikatlong edisyon ng UL 1973 na inilabas noong Pebrero 2022.

Ang mga pagbabagong ito ay kumakatawan sa isang positibong pag-unlad upang maiiba ang mga kinakailangan sa ligtas na pag-install ng UPS at ESS. Kasama sa karagdagang trabaho ang pag-update ng NEC Article 480 upang mas mahusay na matugunan ang mga kinakailangan sa pag-install para sa mga teknolohiya maliban sa lead-acid at nickel-cadmium. Bukod pa rito, ang pamantayan ng NFPA 855 ay kailangang higit pang i-update upang magbigay ng higit na kalinawan sa mga regulasyon sa proteksyon ng sunog, partikular na tungkol sa iba't ibang mga teknolohiyang ginagamit sa mga nakatigil na aplikasyon, kung ang mga ito ay UPS o ESS.

Umaasa ang may-akda na ang patuloy na mga pagbabago ay mapapabuti ang kaligtasan ng industriya, hindi alintana kung ang isang tradisyonal na UPS o ESS ay ginagamit. Habang nakikita natin na dumarami ang mga solusyon sa pag-iimbak ng enerhiya sa makabuluhan at mabilis na paraan, ang pagtugon sa tunay na kaligtasan ng mga produkto ay kritikal sa pag-unlock ng pagbabago sa kaligtasan at pagtugon sa mga pangangailangan ng lipunan.