Технологиите за непрекъсваемо захранване (UPS) се използват в различни приложения от много години, за да поддържат непрекъсната работа на ключови товари по време на прекъсване на захранването от мрежата. Тези системи са използвани на много различни места, за да осигурят допълнителен имунитет срещу прекъсвания на мрежата, които пречат на работата на определени товари. UPS системите често се използват за защита на компютри, компютърни съоръжения и телекомуникационно оборудване. С неотдавнашното развитие на новите енергийни технологии системите за съхранение на енергия (ESS) се разпространиха бързо. ESS, особено тези, които използват батерийни технологии, обикновено се доставят от възобновяеми източници като слънчева или вятърна енергия и позволяват съхранението на енергията, произведена от тези източници, за използване в различно време.

Настоящият американски ANSI стандарт за UPS е UL 1778, стандартът за системи за непрекъсваемо захранване. и CSA-C22.2 No. 107.3 за Канада. UL 9540, стандартът за системи и оборудване за съхранение на енергия, е американският и канадският национален стандарт за ESS. Въпреки че както зрелите UPS продукти, така и бързо развиващите се произведени ESS имат някои общи черти в техническите решения, операциите и инсталацията, има важни разлики. Този документ ще прегледа критичните диференциации, ще очертае приложимите изисквания за безопасност на продуктите, свързани с всеки от тях, и ще обобщи как се развиват кодовете за адресиране на двата типа инсталации.

Представяме виUPS

Формиране

UPS системата е електрическа система, проектирана да осигурява мигновено временно захранване с променлив ток за критични товари в случай на повреда на електрическата мрежа или други режими на повреда на захранващия източник. UPS е оразмерен, за да осигури мигновено продължаване на предварително определено количество мощност за определена продължителност. Това позволява на вторичен източник на захранване, например генератор, да се включи и да продължи с резервно захранване. UPS може безопасно да изключи несъществени товари, докато продължава да осигурява захранване на по-важни товари на оборудването. UPS системите предоставят тази критична поддръжка за различни приложения в продължение на много години. UPS ще използва съхранена енергия от интегриран източник на енергия. Това обикновено е батерия, суперкондензатор или механично движение на маховик като източник на енергия.

Типичен UPS, използващ батерия за захранване, се състои от следните основни компоненти:

Токоизправител/зарядно устройство – Тази UPS секция поема захранването с променлив ток, коригира го и произвежда постоянно напрежение, използвано за зареждане на батериите.

• Инвертор – В случай на повреда в електрическата мрежа, инверторът ще преобразува постояннотоковото захранване, съхранявано в батериите, в чист променлив ток, подходящ за поддържаното оборудване.

• Превключвател за прехвърляне – Автоматично и мигновено превключващо устройство, което прехвърля мощност от различни източници, напр. мрежа, UPS инвертор и генератор, към критичен товар.

• Банка за батерии – съхранява енергията, необходима на UPS, за да изпълнява предвидената си функция.

Актуални стандарти за UPS системи

• Настоящият стандарт на US ANSI за UPS е UL 1778/C22.2 No. 107.3, стандартът за системи за непрекъсваемо захранване, който определя UPS като „комбинация от преобразуватели, превключватели и устройства за съхранение на енергия (като батерии), представляващи захранване система за поддържане на непрекъснатост на захранването към товар в случай на прекъсване на входното захранване.

• В процес на разработка са нови издания на IEC 62040-1 и IEC 62477-1. UL/CSA 62040-1 (използвайки UL/CSA 62477-1 като референтен стандарт) ще бъде хармонизиран с тези стандарти.

Представяме ви съхранение на енергия системи (ESS)

ESS набират популярност като отговор на редица предизвикателства, пред които е изправена наличността и

надеждност на днешния енергиен пазар. ESS, особено тези, които използват батерийни технологии, помагат за смекчаване на променливата наличност на възобновяеми източници като слънчева или вятърна енергия. ESS са източник на надеждно захранване по време на пиково използване и могат да помогнат при управление на натоварването, колебания в захранването и други функции, свързани с мрежата. ESS се използват за комунални, търговски, индустриални и жилищни приложения.

Актуални стандарти за ESS

UL 9540, стандартът за системи и оборудване за съхранение на енергия, е американският и канадският национален стандарт за ESS.

• Публикуван за първи път през 2016 г., UL 9540 включва множество технологии за ESS, включително системи за съхранение на енергия от батерии (BESS). UL 9540 обхваща и други технологии за съхранение: механично ESS, напр. съхранение на маховик, съчетано с генератор, химическо ESS, напр. съхранение на водород, съчетано със система от горивни клетки, и термично ESS, напр. съхранение на латентна топлина, съчетано с генератор.
• UL 9540, второто му издание, дефинира система за съхранение на енергия като „Оборудване, което получава енергия и след това осигурява средства за съхраняване на тази енергия под някаква форма за по-късна употреба, за да доставя електрическа енергия, когато е необходимо“. Второто издание на UL 9540 освен това изисква BESS да бъде подложен на UL 9540A, стандартен тестов метод за оценка на разпространението на топлинен огън в системи за съхранение на енергия от батерии, ако е необходимо да се спазват изключенията в кодовете.
• UL 9540 в момента е в своето трето издание.

Сравняване на ESS с UPS

Функции и размери

ESS е подобен по конструкция на UPS, но се различава в употребата си. Подобно на UPS, ESS включва механизъм за съхранение на енергия като батерии, оборудване за преобразуване на енергия, напр. инвертори и различни други електроники и контроли. За разлика от UPS обаче, ESS може да работи паралелно с мрежата, което води до по-голяма цикличност на системата, отколкото някога би изпитал UPS. ESS може да си сътрудничи интерактивно с мрежата или в самостоятелен режим, или и двете, в зависимост от вида на използваната система за преобразуване на енергия. ESS може дори да работи като UPS функция. Подобно на UPS, ESS може да се предлага в различни размери от малка жилищна система с по-малко от 20 kWh енергия до комунални приложения, използващи многомегаватови енергийни контейнерни системи с множество рафтове за батерии в контейнера

Химичен състав и безопасност

Типичните батерии, използвани в UPS, винаги са били оловно-киселинни или никел-кадмиеви батерии. За разлика от UPS, BESS използва технологии като литиево-йонни батерии от самото начало, тъй като литиево-йонните батерии имат по-добра циклична производителност и по-висока енергийна плътност, което може да осигури повече енергия при по-малък физически отпечатък. Литиево-йонните батерии също имат много по-ниски изисквания за поддръжка в сравнение с традиционните батерийни технологии. Но в момента литиево-йонните батерии също се използват все по-често в UPS приложения.

Въпреки това сериозен инцидент в Аризона през 2019 г., включващ ESS, използван в приложения за комунални услуги, доведе до сериозни наранявания на няколко първи реагиращи лица и привлече вниманието на различни заинтересовани страни, включително регулаторни органи и застрахователни агенции. За да се гарантира, че тази развиваща се област не е възпрепятствана от инциденти, свързани с безопасността, които могат да бъдат избегнати, е необходимо да се разработят подходящи спецификации и стандарти за ESS. За да насърчи разработването на подходящи спецификации и стандарти за безопасност за ESS, Министерството на енергетиката на САЩ (DOE) стартира първия годишен форум за безопасност и надеждност на ESS през 2015 г.

Първият форум на DOE ESS допринесе за голям обем работа по спецификациите и стандартите на ESS. Най-забележимо е разработването на NEC № 706 и разработването на NFPA 855, стандарт за инсталации на стационарни системи за съхранение на енергия, който пряко засяга стандарта за стационарни батерийни системи в ICC IFC и NFPA 1. Днес NEC и NFPA 855 имат също е актуализиран за версии от 2023 г.

Текущо състояние на стандартите ESS и UPS

Целта на всички дейности по разработване на правила и стандарти е да се отговори адекватно на сигурността на тези системи. За съжаление настоящите стандарти създадоха известно объркване в индустрията.

1.NFPA 855. Ключовият документ, засягащ инсталирането на BESS и UPS, е версията от 2020 г. на NFPA 855, стандарт за инсталиране на стационарни системи за съхранение на енергия. NFPA 855 определя съхранението на енергия като „съвкупност от едно или повече устройства, способни да съхраняват енергия за бъдещо доставяне на местни електрически товари, комунални мрежи или поддръжка на мрежата“. Това определение включва приложения за UPS и ESS. Освен това, NFPA 855 и противопожарните кодекси изискват ESS да бъдат оценени и сертифицирани по UL 9540. Въпреки това, UL 1778 винаги е бил традиционният стандарт за безопасност на продуктите за UPS. Системата е независимо оценена за съответствие с приложимите изисквания за безопасност и поддържа безопасно инсталиране. Следователно изискването на UL 9540 предизвика известно объркване в индустрията.

2. UL 9540A. UL 9540A изисква започване от нивото на батерията и тестване стъпка по стъпка до преминаване на нивото на инсталиране. Тези изисквания водят до това, че UPS системите са обект на маркетингови стандарти, които не са били изисквани в миналото.

3.UL 1973. UL 1973 е стандартът за безопасност на батерийната система за ESS и UPS. Версията на UL 1973-2018 обаче не включва разпоредби за изпитване на оловно-киселинни батерии, което също е предизвикателство за UPS системи, използващи традиционна технология за батерии, като например оловно-киселинни батерии.

Резюме

В момента както NEC (Национален електрически кодекс), така и NFPA 855 изясняват тези определения.

• Например версията от 2023 г. на NFPA 855 изяснява, че конкретни оловно-киселинни и никел-кадмиеви батерии (600 V или по-малко) са изброени в UL 1973.
• В допълнение, оловно-киселинните акумулаторни системи, сертифицирани и маркирани съгласно UL 1778, не е необходимо да бъдат сертифицирани съгласно UL 9540, когато се използват като резервно захранване.

За да се реши проблемът с липсата на тестови стандарти за оловно-киселинни и никел-кадмиеви батерии в UL 1973, Приложение H (Оценка на алтернативите на клапанно регулирани или вентилирани оловно-киселинни или никел-кадмиеви батерии) беше специално добавено към трето издание на UL 1973, издадено през февруари 2022 г.

Тези промени представляват положително развитие, за да се разграничат изискванията за безопасно инсталиране на UPS и ESS. По-нататъшната работа включва актуализиране на член 480 на NEC, за да се отговори по-добре на изискванията за инсталиране на технологии, различни от оловно-киселинни и никел-кадмиеви. Освен това стандартът NFPA 855 трябва да бъде допълнително актуализиран, за да осигури по-голяма яснота относно разпоредбите за противопожарна защита, особено по отношение на различните технологии, използвани в стационарни приложения, независимо дали са UPS или ESS.

Авторът се надява, че продължаващите промени ще подобрят безопасността на индустрията, независимо дали се използва традиционен UPS или ESS. Тъй като виждаме, че решенията за съхранение на енергия се разпространяват по значителни и бързи начини, справянето с присъщата безопасност на продуктите е от решаващо значение за отключването на иновациите в безопасността и посрещането на нуждите на обществото.