Teknologi bekalan kuasa tidak terganggu (UPS) telah digunakan dalam pelbagai aplikasi selama bertahun-tahun untuk menyokong operasi berterusan beban utama semasa gangguan kuasa daripada grid. Sistem ini telah digunakan di banyak lokasi yang berbeza untuk menyediakan imuniti tambahan daripada gangguan grid yang mengganggu operasi beban yang ditetapkan. Sistem UPS sering digunakan untuk melindungi komputer, kemudahan komputer dan peralatan telekomunikasi. Dengan evolusi teknologi tenaga baharu baru-baru ini, sistem penyimpanan tenaga (ESS) telah berkembang pesat. ESS, terutamanya yang menggunakan teknologi bateri, biasanya dibekalkan oleh sumber boleh diperbaharui seperti tenaga suria atau angin dan membolehkan penyimpanan tenaga yang dihasilkan oleh sumber ini untuk digunakan pada masa yang berbeza.

Standard ANSI AS semasa untuk UPS ialah UL 1778, Standard untuk Sistem Kuasa Tidak Terganggu. dan CSA-C22.2 No. 107.3 untuk Kanada. UL 9540, Piawaian untuk Sistem dan Peralatan Penyimpanan Tenaga, ialah piawaian kebangsaan Amerika dan Kanada untuk ESS. Walaupun kedua-dua produk UPS matang dan ESS yang berkembang pesat yang dihasilkan mempunyai beberapa persamaan dalam penyelesaian teknikal, operasi dan pemasangan, terdapat perbezaan penting. Kertas kerja ini akan mengkaji pembezaan kritikal, menggariskan keperluan keselamatan produk yang berkaitan dengan setiap satu dan meringkaskan bagaimana kod berkembang dalam menangani kedua-dua jenis pemasangan.

MemperkenalkanUPS

Pembentukan

Sistem UPS ialah sistem elektrik yang direka untuk menyediakan kuasa berasaskan arus ulang-alik sementara untuk beban kritikal sekiranya berlaku kegagalan grid elektrik atau mod kegagalan punca kuasa utama yang lain. UPS bersaiz untuk menyediakan kesinambungan serta-merta bagi jumlah kuasa yang telah ditetapkan untuk tempoh tertentu. Ini membolehkan sumber kuasa sekunder, cth, penjana, datang dalam talian dan meneruskan dengan sandaran kuasa. UPS boleh menutup beban yang tidak penting dengan selamat sambil terus membekalkan kuasa kepada beban peralatan yang lebih penting. Sistem UPS telah menyediakan sokongan kritikal ini untuk pelbagai aplikasi selama bertahun-tahun. UPS akan menggunakan tenaga tersimpan daripada sumber tenaga bersepadu. Ini biasanya bank bateri, supercapacitor atau pergerakan mekanikal roda tenaga sebagai sumber tenaga.

UPS biasa yang menggunakan bank bateri untuk bekalannya terdiri daripada komponen utama berikut:

Rectifier/charger – Bahagian UPS ini mengambil bekalan utama AC, membetulkannya dan menghasilkan voltan DC yang digunakan untuk mengecas bateri.

• Penyongsang – Sekiranya berlaku kegagalan bekalan utama, penyongsang akan menukarkan kuasa DC yang disimpan dalam bateri kepada keluaran kuasa AC bersih yang sesuai untuk peralatan yang disokong.

• Pemindahan suis – Peranti pensuisan automatik dan segera yang memindahkan kuasa daripada pelbagai sumber, contohnya sesalur kuasa, penyongsang UPS dan penjana, kepada beban kritikal.

• Bank bateri – Menyimpan tenaga yang diperlukan untuk UPS melaksanakan fungsi yang dimaksudkan.

Piawaian semasa untuk sistem UPS

• Standard ANSI AS semasa untuk UPS ialah UL 1778/C22.2 No. 107.3, Standard untuk Sistem Kuasa Tidak Terganggu, yang mentakrifkan UPS sebagai "gabungan penukar, suis dan peranti storan tenaga (seperti bateri) yang membentuk kuasa sistem untuk mengekalkan kesinambungan kuasa kepada beban sekiranya berlaku kegagalan kuasa input.”

• Dalam pembangunan adalah edisi baharu IEC 62040-1 dan IEC 62477-1. UL/CSA 62040-1 (menggunakan UL/CSA 62477-1 sebagai Piawaian rujukan) akan diselaraskan dengan piawaian ini.

Memperkenalkan simpanan tenaga sistem (ESS)

ESS semakin mendapat tarikan sebagai jawapan kepada beberapa cabaran yang dihadapi ketersediaan dan

kebolehpercayaan dalam pasaran tenaga hari ini. ESS, terutamanya yang menggunakan teknologi bateri, membantu mengurangkan ketersediaan pembolehubah sumber boleh diperbaharui seperti tenaga suria atau angin. ESS ialah sumber kuasa yang boleh dipercayai semasa masa penggunaan puncak dan boleh membantu dengan pengurusan beban, turun naik kuasa dan fungsi berkaitan grid lain. ESS digunakan untuk aplikasi utiliti, komersil, perindustrian dan kediaman.

Piawaian semasa untuk ESS

UL 9540, Piawaian untuk Sistem dan Peralatan Penyimpanan Tenaga, ialah piawaian kebangsaan Amerika dan Kanada untuk ESS.

• Pertama kali diterbitkan pada 2016, UL 9540 merangkumi pelbagai teknologi untuk ESS termasuk sistem penyimpanan tenaga bateri (BESS). UL 9540 juga meliputi teknologi storan lain: ESS mekanikal, cth, storan roda tenaga yang dipasangkan dengan penjana, ESS kimia, cth, storan hidrogen yang dipasangkan dengan sistem sel bahan api dan ESS terma, cth, storan haba pendam yang dipasangkan dengan penjana.
• UL 9540, edisi kedua mentakrifkan sistem penyimpanan tenaga sebagai "Peralatan yang menerima tenaga dan kemudian menyediakan cara untuk menyimpan tenaga itu dalam beberapa bentuk untuk kegunaan kemudian bagi membekalkan tenaga elektrik apabila diperlukan." Edisi kedua UL 9540 selanjutnya menghendaki BESS tertakluk kepada UL 9540A, Kaedah Ujian Standard untuk Menilai Perambatan Api Larian Terma dalam Sistem Penyimpanan Tenaga Bateri, jika diperlukan untuk memenuhi pengecualian dalam kod.
• UL 9540 kini dalam edisi ketiganya.

Membandingkan ESS dengan UPS

Fungsi dan dimensi

ESS adalah serupa dalam pembinaan kepada UPS tetapi berbeza dalam penggunaannya. Seperti UPS, ESS termasuk mekanisme penyimpanan tenaga seperti bateri, peralatan penukaran kuasa, cth, penyongsang dan pelbagai elektronik dan kawalan lain. Walau bagaimanapun, tidak seperti UPS, ESS mungkin beroperasi selari dengan grid, yang menghasilkan kitaran sistem yang lebih besar daripada yang pernah dialami oleh UPS. ESS boleh bekerjasama secara interaktif dengan grid atau dalam mod kendiri, atau kedua-duanya, bergantung pada jenis sistem penukaran kuasa yang digunakan. ESS mungkin berfungsi sebagai fungsi UPS. Seperti UPS, ESS boleh datang dalam pelbagai saiz daripada sistem kediaman kecil yang kurang daripada 20 kWj tenaga kepada aplikasi utiliti menggunakan sistem bekas tenaga berbilang megawatt dengan rak bateri berbilang dalam bekas.

Komposisi kimia dan keselamatan

Kimia bateri biasa yang digunakan dalam UPS sentiasa bateri asid plumbum atau nikel-kadmium. Tidak seperti UPS, BESS menggunakan teknologi seperti bateri lithium-ion dari awal kerana bateri lithium-ion mempunyai prestasi kitaran yang lebih baik dan ketumpatan tenaga yang lebih tinggi, yang boleh memberikan lebih banyak tenaga dalam jejak fizikal yang lebih kecil. Bateri litium-ion juga mempunyai keperluan penyelenggaraan yang jauh lebih rendah daripada teknologi bateri tradisional. Tetapi pada masa ini, bateri litium-ion juga semakin digunakan dalam aplikasi UPS.

Walau bagaimanapun, kemalangan serius di Arizona pada 2019 yang melibatkan ESS yang digunakan dalam aplikasi utiliti mengakibatkan kecederaan serius kepada beberapa responden pertama dan menarik perhatian pelbagai pihak berkepentingan, termasuk pengawal selia dan agensi insurans. Untuk memastikan bidang yang semakin berkembang ini tidak dihalang oleh insiden keselamatan yang boleh dielakkan, spesifikasi dan piawaian yang sesuai perlu dibangunkan untuk ESS. Untuk menggalakkan pembangunan spesifikasi dan piawaian keselamatan yang sesuai untuk ESS, Jabatan Tenaga AS (JAS) melancarkan forum tahunan pertama mengenai Keselamatan dan Kebolehpercayaan ESS pada tahun 2015.

Forum ESS DOE yang pertama menyumbang kepada sejumlah besar kerja mengenai spesifikasi dan piawaian ESS. Yang paling penting ialah pembangunan NEC No. 706 dan pembangunan NFPA 855, piawaian untuk pemasangan sistem storan tenaga pegun, yang secara langsung memberi kesan kepada standard untuk sistem bateri pegun dalam ICC IFC dan NFPA 1. Hari ini, NEC dan NFPA 855 telah juga telah dikemas kini untuk versi 2023.

Status semasa piawaian ESS dan UPS

Matlamat semua aktiviti pembangunan peraturan dan standard adalah untuk menangani keselamatan sistem ini dengan secukupnya. Malangnya, piawaian semasa telah menimbulkan kekeliruan dalam industri.

1.NFPA 855. Dokumen utama yang mempengaruhi pemasangan BESS dan UPS ialah versi 2020 NFPA 855, Standard untuk Pemasangan Sistem Penyimpanan Tenaga Pegun. NFPA 855 mentakrifkan storan tenaga sebagai "himpunan satu atau lebih peranti yang mampu menyimpan tenaga untuk bekalan masa hadapan kepada beban elektrik tempatan, grid utiliti atau sokongan grid." Takrifan ini termasuk aplikasi untuk UPS dan ESS. Selain itu, NFPA 855 dan kod kebakaran memerlukan ESS untuk dinilai dan diperakui kepada UL 9540. Walau bagaimanapun, UL 1778 sentiasa menjadi standard keselamatan produk tradisional untuk UPS. Sistem ini telah dinilai secara bebas untuk pematuhan dengan keperluan keselamatan yang berkenaan dan menyokong pemasangan yang selamat. Oleh itu, keperluan UL 9540 telah menyebabkan beberapa kekeliruan dalam industri.

2. UL 9540A. UL 9540A memerlukan bermula dari tahap bateri dan menguji langkah demi langkah sehingga melepasi tahap pemasangan. Keperluan ini menyebabkan sistem UPS tertakluk kepada piawaian pemasaran yang tidak diperlukan pada masa lalu.

3.UL 1973. UL 1973 ialah standard keselamatan sistem bateri untuk ESS dan UPS. Walau bagaimanapun, versi UL 1973-2018 tidak termasuk peruntukan ujian untuk bateri asid plumbum, yang juga merupakan cabaran untuk sistem UPS menggunakan teknologi bateri tradisional seperti bateri asid plumbum.

Ringkasan

Pada masa ini, kedua-dua NEC (Kod Elektrik Kebangsaan) dan NFPA 855 sedang menjelaskan definisi ini.

• Sebagai contoh, versi 2023 NFPA 855 menjelaskan bahawa bateri asid plumbum dan nikel-kadmium tertentu (600 V atau kurang) disenaraikan dalam UL 1973.
• Selain itu, sistem bateri asid plumbum yang diperakui dan ditanda mengikut UL 1778 tidak perlu diperakui mengikut UL 9540 apabila digunakan sebagai bekalan kuasa sandaran.

Untuk menyelesaikan masalah kekurangan piawaian ujian untuk bateri asid plumbum dan nikel-kadmium dalam UL 1973, Lampiran H (Nilai alternatif kepada bateri asid plumbum atau nikel-kadmium yang dikawal injap atau dibuang) telah ditambahkan secara khusus pada edisi ketiga UL 1973 dikeluarkan pada Februari 2022.

Perubahan ini mewakili perkembangan positif untuk membezakan keperluan pemasangan selamat UPS dan ESS. Kerja selanjutnya termasuk mengemas kini Artikel NEC 480 untuk menangani keperluan pemasangan dengan lebih baik untuk teknologi selain daripada asid plumbum dan nikel-kadmium. Selain itu, piawaian NFPA 855 perlu dikemas kini dengan lebih lanjut untuk memberikan kejelasan yang lebih mendalam tentang peraturan perlindungan kebakaran, terutamanya mengenai pelbagai teknologi yang digunakan dalam aplikasi pegun, sama ada UPS atau ESS.

Penulis berharap perubahan berterusan akan meningkatkan keselamatan industri, tidak kira sama ada UPS atau ESS tradisional digunakan. Memandangkan kita melihat penyelesaian penyimpanan tenaga berkembang pesat dengan cara yang ketara dan pantas, menangani keselamatan intrinsik produk adalah penting untuk membuka kunci inovasi keselamatan dan memenuhi keperluan masyarakat.