Ononderbroke kragtoevoer (UPS)-tegnologieë word vir baie jare in verskeie toepassings gebruik om die voortgesette werking van sleutelladings tydens onderbrekings van krag vanaf die netwerk te ondersteun. Hierdie stelsels is op baie verskillende plekke gebruik om bykomende immuniteit te bied teen roosteronderbrekings wat inmeng met die werking van gedefinieerde vragte. UPS-stelsels word dikwels gebruik om rekenaars, rekenaarfasiliteite en telekommunikasietoerusting te beskerm. Met die onlangse evolusie van nuwe energietegnologieë het energiebergingstelsels (ESS) vinnig vermeerder. ESS, veral dié wat batterytegnologie gebruik, word tipies deur hernubare bronne soos son- of windkrag voorsien en maak die berging van energie wat deur hierdie bronne geproduseer word moontlik vir gebruik op verskillende tye.

Die huidige Amerikaanse ANSI-standaard vir UPS is UL 1778, die standaard vir ononderbroke kragstelsels. en CSA-C22.2 No. 107.3 vir Kanada. UL 9540, die Standaard vir Energiebergingstelsels en -toerusting, is die Amerikaanse en Kanadese nasionale standaard vir ESS. Alhoewel beide die volwasse UPS-produkte en die vinnig ontwikkelende ESS wat vervaardig word, 'n mate van gemeenskaplikheid het in tegniese oplossings, bedrywighede en installasie, is daar belangrike verskille. Hierdie vraestel sal die kritieke differensiasies hersien, die toepaslike produkveiligheidsvereistes wat met elkeen geassosieer word, uiteensit en 'n opsomming gee van hoe kodes ontwikkel om beide tipes installasies aan te spreek.

BekendstellingUPS

Vorming

'n UPS-stelsel is 'n elektriese stelsel wat ontwerp is om onmiddellike tydelike wisselstroom-gebaseerde krag te voorsien vir kritieke ladings in die geval van elektriese netwerkonderbreking of ander hoofkragbrononderbrekingsmodusse. Die UPS is so groot om 'n oombliklike voortsetting van 'n voorafbepaalde hoeveelheid krag vir 'n spesifieke tydsduur te verskaf. Dit laat 'n sekondêre kragbron, bv. 'n kragopwekker, toe om aanlyn te kom en voort te gaan met kragrugsteun. Die UPS kan nie-noodsaaklike vragte veilig afskakel terwyl hy voortgaan om krag aan meer belangrike toerustingvragte te verskaf. UPS-stelsels bied al baie jare hierdie kritieke ondersteuning vir verskeie toepassings. 'n UPS sal gestoorde energie van 'n geïntegreerde energiebron gebruik. Dit is tipies batterybank, superkapasitor of die meganiese beweging van 'n vliegwiel as 'n energiebron.

'n Tipiese UPS wat 'n batterybank vir sy toevoer gebruik, bestaan ​​uit die volgende hoofkomponente:

Gelijkrigter/laaier - Hierdie UPS-afdeling neem die AC-hooftoevoer, stel dit reg en produseer 'n GS-spanning wat gebruik word om die batterye te laai.

• Omskakelaar – In die geval van 'n hooftoevoeronderbreking, sal die omskakelaar die GS-krag wat in die batterye gestoor is omskakel na skoon WS-kraguitset wat geskik is vir die ondersteunde toerusting.

• Oordragskakelaar – 'n Outomatiese en oombliklike skakeltoestel wat krag van verskeie bronne, bv. hoofstroom, UPS-omskakelaar en kragopwekker, na 'n kritieke las oordra.

• Batterybank – Berg die energie wat nodig is vir die UPS om sy beoogde funksie te verrig.

Huidige standaarde vir UPS-stelsels

• Die huidige Amerikaanse ANSI-standaard vir UPS is UL 1778/C22.2 No. 107.3, die Standaard vir Ononderbroke Kragstelsels, wat 'n UPS definieer as "'n kombinasie van omsetters, skakelaars en energiebergingstoestelle (soos batterye) wat 'n krag uitmaak. stelsel vir die handhawing van kontinuïteit van krag na 'n las in die geval van insetkragonderbreking."

• Onder ontwikkeling is nuwe uitgawes van IEC 62040-1 en IEC 62477-1. UL/CSA 62040-1 (met UL/CSA 62477-1 as 'n verwysingstandaard) sal met hierdie standaarde geharmoniseer word.

Bekendstelling energieberging stelsels (ESS)

ESS'e is besig om aanslag te kry as die antwoord op 'n aantal uitdagings wat beskikbaarheid in die gesig staar en

betroubaarheid in vandag se energiemark. ESS, veral dié wat batterytegnologie gebruik, help om die veranderlike beskikbaarheid van hernubare bronne soos son- of windkrag te versag. ESS is 'n bron van betroubare krag tydens spitsgebruikstye en kan help met vragbestuur, kragskommelings en ander netwerkverwante funksies. ESS word gebruik vir nuts-, kommersiële, industriële en residensiële toepassings.

Huidige standaarde vir ESS

UL 9540, die Standaard vir Energiebergingstelsels en -toerusting, is die Amerikaanse en Kanadese nasionale standaard vir ESS.

• Die eerste keer gepubliseer in 2016, UL 9540 sluit verskeie tegnologieë vir ESS in, insluitend battery-energie-bergingstelsels (BESS). UL 9540 dek ook ander bergingstegnologieë: meganiese ESS, bv. vliegwielberging gepaard met 'n generator, chemiese ESS, bv. waterstofberging gepaard met 'n brandstofselstelsel, en termiese ESS, bv. latente hitteberging gepaard met 'n generator.
• UL 9540, sy tweede uitgawe definieer 'n energiebergingstelsel as "Toerusting wat energie ontvang en dan 'n manier bied om daardie energie in een of ander vorm te stoor vir latere gebruik om elektriese energie te voorsien wanneer nodig." Die tweede uitgawe van UL 9540 vereis verder dat 'n BESS onderwerp word aan UL 9540A, die standaardtoetsmetode vir die evaluering van termiese wegholbrandvoortplanting in battery-energiebergingstelsels, indien nodig om aan uitsonderings in die kodes te voldoen.
• UL 9540 is tans in sy derde uitgawe.

Vergelyk ESS met UPS

Funksies en dimensie

'n ESS is soortgelyk in konstruksie aan 'n UPS, maar verskil in die gebruik daarvan. Soos UPS, bevat ESS 'n energiebergingsmeganisme soos batterye, kragomskakelingstoerusting, bv. omsetters, en verskeie ander elektronika en kontroles. Anders as die UPS, kan 'n ESS egter parallel met die rooster werk, wat lei tot groter fietsry van die stelsel as wat 'n UPS ooit sou ervaar. 'n ESS kan interaktief met die netwerk of in 'n selfstandige modus saamwerk, of albei, afhangende van die tipe kragomskakelingstelsel wat gebruik word. 'n ESS kan selfs as UPS-funksionaliteit werk. Soos UPS, kan ESS in 'n verskeidenheid groottes kom, van 'n klein residensiële stelsel wat minder as 20 kWh energie het tot nutstoepassings wat multi-megawatt energiehouerstelsels met veelvuldige batteryrakke binne die houer gebruik

Chemiese samestelling en veiligheid

Die tipiese batterychemie wat in UPS gebruik word, was nog altyd loodsuur- of nikkel-kadmiumbatterye. Anders as UPS, gebruik BESS van die begin af tegnologieë soos litiumioonbatterye omdat litiumioonbatterye beter siklusprestasie en hoër energiedigtheid het, wat meer energie in 'n kleiner fisiese voetspoor kan verskaf. Litium-ioon-batterye het ook baie laer onderhoudsvereistes as tradisionele batterytegnologieë. Maar tans word litium-ioonbatterye ook toenemend in UPS-toepassings gebruik.

'n Ernstige ongeluk in Arizona in 2019 met 'n ESS wat in nutstoepassings gebruik word, het egter gelei tot ernstige beserings aan verskeie eerste reageerders en het die aandag van verskeie belanghebbendes getrek, insluitend reguleerders en versekeringsagentskappe. Om te verseker dat hierdie groeiende veld nie deur vermybare veiligheidsvoorvalle belemmer word nie, moet toepaslike spesifikasies en standaarde vir ESS ontwikkel word. Om die ontwikkeling van toepaslike veiligheidsspesifikasies en -standaarde vir ESS aan te moedig, het die Amerikaanse departement van energie (DOE) die eerste jaarlikse forum oor ESS-veiligheid en -betroubaarheid in 2015 geloods.

Die eerste DOE ESS-forum het bygedra tot 'n groot hoeveelheid werk oor ESS-spesifikasies en -standaarde. Die mees noemenswaardige is die ontwikkeling van NEC No. 706 en die ontwikkeling van NFPA 855, 'n standaard vir stilstaande energiebergingstelselinstallasies, wat die standaard vir stilstaande batterystelsels in ICC IFC en NFPA 1 direk beïnvloed. Vandag het NEC en NFPA 855 is ook opgedateer vir 2023-weergawes.

Huidige status van ESS- en UPS-standaarde

Die doel van alle reëls- en standaardontwikkelingsaktiwiteite is om die sekuriteit van hierdie stelsels voldoende aan te spreek. Ongelukkig het huidige standaarde verwarring in die bedryf geskep.

1.NFPA 855. Die sleuteldokument wat die installering van BESS en UPS raak, is die 2020-weergawe van NFPA 855, Standaard vir die Installering van Stationêre Energiebergingstelsels. NFPA 855 definieer energieberging as "'n samestelling van een of meer toestelle wat in staat is om energie te stoor vir toekomstige voorsiening aan plaaslike elektriese vragte, nutsnetwerke of netwerkondersteuning." Hierdie definisie sluit toepassings vir UPS en ESS in. Daarbenewens vereis NFPA 855 en brandkodes dat ESS'e geëvalueer en gesertifiseer moet word volgens UL 9540. UL 1778 was egter nog altyd die tradisionele produkveiligheidstandaard vir UPS. Die stelsel is onafhanklik geëvalueer vir voldoening aan toepaslike veiligheidsvereistes en ondersteun veilige installasie. Daarom het die vereiste van UL 9540 'n mate van verwarring in die bedryf veroorsaak.

2. UL 9540A. UL 9540A vereis dat vanaf die batteryvlak begin word en stap vir stap getoets word totdat die installasievlak verby is. Hierdie vereistes lei daartoe dat UPS-stelsels onderhewig is aan bemarkingstandaarde wat nie in die verlede vereis was nie.

3.UL 1973. UL 1973 is die batterystelselveiligheidstandaard vir ESS en UPS. Die UL 1973-2018-weergawe sluit egter nie toetsbepalings vir loodsuurbatterye in nie, wat ook 'n uitdaging is vir UPS-stelsels wat tradisionele batterytegnologie soos loodsuurbatterye gebruik.

Opsomming

Tans is beide die NEC (Nasionale Elektriese Kode) en NFPA 855 besig om hierdie definisies te verduidelik.

• Byvoorbeeld, die 2023-weergawe van NFPA 855 verduidelik dat spesifieke loodsuur- en nikkel-kadmiumbatterye (600 V of minder) in UL 1973 gelys word.
• Boonop hoef loodsuurbatterystelsels wat volgens UL 1778 gesertifiseer en gemerk is, nie volgens UL 9540 gesertifiseer te word wanneer dit as 'n rugsteunkragbron gebruik word nie.

Ten einde die probleem van die gebrek aan toetsstandaarde vir loodsuur- en nikkel-kadmiumbatterye in UL 1973 op te los, is Bylaag H (Evalueer alternatiewe vir klepgereguleerde of geventileerde loodsuur- of nikkel-kadmiumbatterye) spesifiek by die derde uitgawe van UL 1973 vrygestel in Februarie 2022.

Hierdie veranderinge verteenwoordig 'n positiewe ontwikkeling om die veilige installasievereistes van UPS en ESS te onderskei. Verdere werk sluit in die opdatering van NEC-artikel 480 om die installasievereistes vir ander tegnologieë as loodsuur en nikkel-kadmium beter aan te spreek. Daarbenewens moet die NFPA 855-standaard verder opgedateer word om groter duidelikheid te gee oor brandbeskermingsregulasies, veral met betrekking tot die verskillende tegnologieë wat in stilstaande toepassings gebruik word, of dit nou UPS of ESS is.

Die skrywer hoop dat voortgesette veranderinge die veiligheid van die bedryf sal verbeter, ongeag of 'n tradisionele UPS of ESS gebruik word. Aangesien ons sien dat energiebergingsoplossings op beduidende en vinnige maniere vermeerder, is die aanspreek van die intrinsieke veiligheid van produkte van kritieke belang om veiligheidsinnovasie te ontsluit en aan die samelewing se behoeftes te voldoen.