უწყვეტი ელექტრომომარაგების (UPS) ტექნოლოგიები მრავალი წლის განმავლობაში გამოიყენება სხვადასხვა აპლიკაციებში, რათა ხელი შეუწყოს გასაღების დატვირთვის მუდმივ მუშაობას ქსელიდან ელექტროენერგიის შეწყვეტის დროს. ეს სისტემები გამოიყენებოდა მრავალ სხვადასხვა ადგილას, რათა უზრუნველყონ დამატებითი იმუნიტეტი ქსელის შეფერხებებისგან, რომლებიც ხელს უშლის განსაზღვრული დატვირთვების მუშაობას. UPS სისტემები ხშირად გამოიყენება კომპიუტერების, კომპიუტერული მოწყობილობების და სატელეკომუნიკაციო აღჭურვილობის დასაცავად. ახალი ენერგეტიკული ტექნოლოგიების ბოლოდროინდელი ევოლუციით, ენერგიის შენახვის სისტემები (ESS) სწრაფად გაიზარდა. ESS, განსაკუთრებით ის, ვინც იყენებს ბატარეის ტექნოლოგიებს, ჩვეულებრივ მიეწოდება განახლებადი წყაროებიდან, როგორიცაა მზის ან ქარის ენერგია და იძლევა ამ წყაროების მიერ წარმოებული ენერგიის შენახვას სხვადასხვა დროს გამოსაყენებლად.

ამჟამინდელი აშშ-ს ANSI სტანდარტი UPS-სთვის არის UL 1778, სტანდარტი უწყვეტი ენერგო სისტემებისთვის. და CSA-C22.2 No. 107.3 კანადისთვის. UL 9540, ენერგიის შესანახი სისტემებისა და აღჭურვილობის სტანდარტი, არის ამერიკული და კანადის ეროვნული სტანდარტი ESS-ისთვის. მიუხედავად იმისა, რომ როგორც სექსუალურ UPS-ის პროდუქტებს, ასევე სწრაფად განვითარებად წარმოებულ ESS-ს აქვს გარკვეული საერთო ტექნიკური გადაწყვეტილებები, ოპერაციები და ინსტალაცია, არსებობს მნიშვნელოვანი განსხვავებები. ეს ნაშრომი მიმოიხილავს კრიტიკულ დიფერენციაციას, ასახავს პროდუქტის უსაფრთხოების შესაბამის მოთხოვნებს, რომლებიც დაკავშირებულია თითოეულთან და შეაჯამებს, თუ როგორ ვითარდება კოდები ორივე ტიპის ინსტალაციის მიმართ.

გაცნობაUPS

ფორმირება

UPS სისტემა არის ელექტრული სისტემა, რომელიც შექმნილია იმისთვის, რომ უზრუნველყოს მყისიერი დროებითი ალტერნატიული დენებისაგან დაფუძნებული სიმძლავრე კრიტიკული დატვირთვისთვის, ელექტრო ქსელის გაუმართაობის ან სხვა მაგისტრალური დენის წყაროს უკმარისობის დროს. UPS არის ისეთი ზომის, რომ უზრუნველყოს ენერგიის წინასწარ განსაზღვრული რაოდენობის მყისიერი გაგრძელება კონკრეტული ხანგრძლივობისთვის. ეს საშუალებას აძლევს მეორადი ენერგიის წყაროს, მაგ., გენერატორს, გამოვიდეს ინტერნეტში და განაგრძოს დენის სარეზერვო სისტემა. UPS-ს შეუძლია უსაფრთხოდ გამორთოს არასასურველი დატვირთვები, სანამ განაგრძობს ენერგიის მიწოდებას უფრო მნიშვნელოვანი აღჭურვილობის დატვირთვისთვის. UPS სისტემები მრავალი წლის განმავლობაში უზრუნველყოფენ ამ მნიშვნელოვან მხარდაჭერას სხვადასხვა აპლიკაციებისთვის. UPS გამოიყენებს შენახულ ენერგიას ინტეგრირებული ენერგიის წყაროდან. ეს არის, როგორც წესი, ბატარეის ბანკი, სუპერკონდენსატორი ან მფრინავის მექანიკური მოძრაობა, როგორც ენერგიის წყარო.

ტიპიური UPS, რომელიც იყენებს ბატარეის ბანკს, შედგება შემდეგი ძირითადი კომპონენტებისგან:

Rectifier/დამტენი - UPS-ის ეს განყოფილება იღებს AC ქსელის მიწოდებას, ასწორებს მას და წარმოქმნის DC ძაბვას, რომელიც გამოიყენება ბატარეების დასატენად.

• ინვერტორი – ქსელის მიწოდების გაუმართაობის შემთხვევაში, ინვერტორი გარდაქმნის ბატარეებში შენახულ DC სიმძლავრეს სუფთა AC დენის გამოსავალად, რომელიც შესაფერისია მხარდაჭერილი მოწყობილობისთვის.

• გადამრთველი – ავტომატური და მყისიერი გადართვის მოწყობილობა, რომელიც გადასცემს ენერგიას სხვადასხვა წყაროდან, მაგ. ქსელიდან, UPS ინვერტორიდან და გენერატორიდან, კრიტიკულ დატვირთვაზე.

• ბატარეის ბანკი - ინახავს ენერგიას, რომელიც საჭიროა UPS-ისთვის მისი დანიშნულ ფუნქციის შესასრულებლად.

აქტუალური სტანდარტები UPS სისტემებისთვის

• ამჟამინდელი აშშ-ს ANSI სტანდარტი UPS-სთვის არის UL 1778/C22.2 No. 107.3, სტანდარტი უწყვეტი კვების სისტემებისთვის, რომელიც განსაზღვრავს UPS-ს, როგორც „კონვერტორების, გადამრთველების და ენერგიის შესანახი მოწყობილობების ერთობლიობას (როგორიცაა ბატარეები), რომლებიც ქმნიან ენერგიას. სისტემა, რომელიც შეინარჩუნებს სიმძლავრის უწყვეტობას დატვირთვასთან შეყვანის დენის გათიშვის შემთხვევაში.

• დამუშავების პროცესშია IEC 62040-1 და IEC 62477-1 ახალი გამოცემები. UL/CSA 62040-1 (UL/CSA 62477-1, როგორც საცნობარო სტანდარტის გამოყენებით) იქნება ჰარმონიზებული ამ სტანდარტებთან.

გაცნობა ენერგიის შენახვა სისტემები (ESS)

ESS-ები პოპულარობას იძენს, როგორც პასუხი უამრავ გამოწვევაზე ხელმისაწვდომობისა და

საიმედოობა დღევანდელ ენერგეტიკულ ბაზარზე. ESS, განსაკუთრებით ის, ვინც იყენებს ბატარეის ტექნოლოგიებს, ხელს უწყობს განახლებადი წყაროების ცვლადი ხელმისაწვდომობის შემცირებას, როგორიცაა მზის ან ქარის ენერგია. ESS არის საიმედო ენერგიის წყარო პიკის გამოყენების დროს და შეუძლია დაეხმაროს დატვირთვის მართვას, დენის რყევებს და ქსელთან დაკავშირებულ სხვა ფუნქციებს. ESS გამოიყენება კომუნალური, კომერციული, სამრეწველო და საცხოვრებელი აპლიკაციებისთვის.

ESS-ის მიმდინარე სტანდარტები

UL 9540, ენერგიის შესანახი სისტემებისა და აღჭურვილობის სტანდარტი, არის ამერიკული და კანადის ეროვნული სტანდარტი ESS-ისთვის.

• პირველად გამოქვეყნდა 2016 წელს, UL 9540 მოიცავს მრავალ ტექნოლოგიას ESS-ისთვის, ბატარეის ენერგიის შესანახი სისტემების ჩათვლით (BESS). UL 9540 ასევე მოიცავს შენახვის სხვა ტექნოლოგიებს: მექანიკურ ESS-ს, მაგ., მფრინავის საცავი გენერატორთან დაწყვილებული, ქიმიური ESS, მაგ., წყალბადის შენახვა დაწყვილებული საწვავის უჯრედების სისტემასთან და თერმული ESS, მაგ., ლატენტური სითბოს შენახვა გენერატორთან დაწყვილებული.
• UL 9540, მისი მეორე გამოცემა განსაზღვრავს ენერგიის შესანახ სისტემას, როგორც „მოწყობილობას, რომელიც იღებს ენერგიას და შემდეგ იძლევა საშუალებას, რომ შეინახოს ეს ენერგია გარკვეული ფორმით შემდგომი გამოყენებისთვის, საჭიროების შემთხვევაში ელექტროენერგიის მიწოდებისთვის“. UL 9540-ის მეორე გამოცემა დამატებით მოითხოვს, რომ BESS დაექვემდებაროს UL 9540A-ს, სტანდარტული ტესტის მეთოდს ბატარეის ენერგიის შესანახ სისტემებში თერმული გაქცეული ხანძრის გავრცელების შესაფასებლად, თუ საჭიროა კოდებში გამონაკლისების დაკმაყოფილება.
• UL 9540 ამჟამად მესამე გამოცემაშია.

ESS-ის შედარება UPS-თან

ფუნქციები და განზომილება

ESS კონსტრუქციით ჰგავს UPS-ს, მაგრამ განსხვავდება მისი გამოყენების მიხედვით. UPS-ის მსგავსად, ESS მოიცავს ენერგიის შესანახ მექანიზმს, როგორიცაა ბატარეები, დენის კონვერტაციის მოწყობილობა, მაგ., ინვერტორები და სხვა სხვა ელექტრონიკა და კონტროლი. თუმცა, UPS-ისგან განსხვავებით, ESS-მა შეიძლება იმუშაოს ქსელის პარალელურად, რაც იწვევს სისტემის უფრო მეტ ციკლურ მოძრაობას, ვიდრე ოდესმე განიცდიდა UPS-ს. ESS-ს შეუძლია ინტერაქტიულად ითანამშრომლოს ქსელთან ან დამოუკიდებელ რეჟიმში, ან ორივე ერთად, გამოყენებული სიმძლავრის კონვერტაციის სისტემის ტიპის მიხედვით. ESS შეიძლება იმუშაოს როგორც UPS ფუნქცია. UPS-ის მსგავსად, ESS შეიძლება იყოს სხვადასხვა ზომის, პატარა საცხოვრებელი სისტემიდან, რომელიც 20 კვტ/სთ-ზე ნაკლები ენერგიაა, კომუნალურ პროგრამებამდე, მრავალ მეგავატიანი ენერგიის კონტეინერის სისტემების გამოყენებით, კონტეინერში ბატარეის მრავალი თაროებით.

ქიმიური შემადგენლობა და უსაფრთხოება

UPS-ში გამოყენებული ბატარეის ტიპიური ქიმია ყოველთვის იყო ტყვიის მჟავა ან ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები. UPS-ისგან განსხვავებით, BESS თავიდანვე იყენებს ისეთ ტექნოლოგიებს, როგორიცაა ლითიუმ-იონური ბატარეები, რადგან ლითიუმ-იონურ ბატარეებს აქვთ უკეთესი ციკლის შესრულება და უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივე, რაც უფრო მეტ ენერგიას იძლევა მცირე ფიზიკურ კვალზე. ლითიუმ-იონურ ბატარეებს ასევე აქვთ გაცილებით დაბალი მოვლა-პატრონობის მოთხოვნები, ვიდრე ბატარეის ტრადიციულ ტექნოლოგიებს. მაგრამ ამჟამად, ლითიუმ-იონური ბატარეები ასევე სულ უფრო ხშირად გამოიყენება UPS პროგრამებში.

თუმცა, 2019 წელს არიზონაში მომხდარმა სერიოზულმა უბედურმა შემთხვევამ, რომელშიც მონაწილეობდა ESS, რომელიც გამოიყენება კომუნალურ პროგრამებში, გამოიწვია სერიოზული დაზიანებები რამდენიმე პირველი მოპასუხისთვის და მიიპყრო სხვადასხვა დაინტერესებული მხარის, მათ შორის მარეგულირებლებისა და სადაზღვევო სააგენტოების ყურადღება. იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ეს მზარდი სფერო არ შეფერხდეს უსაფრთხოების თავიდან აცილებული ინციდენტების გამო, საჭიროა შემუშავდეს შესაბამისი სპეციფიკაციები და სტანდარტები ESS-ისთვის. ESS-ისთვის შესაბამისი უსაფრთხოების სპეციფიკაციებისა და სტანდარტების შემუშავების წახალისების მიზნით, აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტმა (DOE) წამოიწყო პირველი ყოველწლიური ფორუმი ESS უსაფრთხოებისა და საიმედოობის შესახებ 2015 წელს.

პირველმა DOE ESS ფორუმმა დიდი წვლილი შეიტანა ESS სპეციფიკაციებისა და სტანდარტების შესახებ. ყველაზე საყურადღებოა NEC No. 706-ის და NFPA 855-ის შემუშავება, სტანდარტი ენერგიის სტაციონარული შენახვის სისტემების დამონტაჟებისთვის, რაც პირდაპირ გავლენას ახდენს სტაციონარული ბატარეის სისტემების სტანდარტზე ICC IFC და NFPA 1-ში. დღეს NEC და NFPA 855-ს აქვს. ასევე განახლებულია 2023 წლის ვერსიებისთვის.

ESS და UPS სტანდარტების ამჟამინდელი მდგომარეობა

წესებისა და სტანდარტების შემუშავების ყველა აქტივობის მიზანია ამ სისტემების უსაფრთხოების ადეკვატური მიდგომა. სამწუხაროდ, მიმდინარე სტანდარტებმა ინდუსტრიაში გარკვეული გაუგებრობა შექმნა.

1.NFPA 855. ძირითადი დოკუმენტი, რომელიც გავლენას ახდენს BESS-ისა და UPS-ის ინსტალაციაზე, არის NFPA 855-ის 2020 წლის ვერსია, სტანდარტი სტაციონარული ენერგიის შესანახი სისტემების დაყენებისთვის. NFPA 855 განსაზღვრავს ენერგიის შენახვას, როგორც „ერთი ან მეტი მოწყობილობის შეკრებას, რომელსაც შეუძლია ენერგიის შენახვა ადგილობრივი ელექტრული დატვირთვების, კომუნალური ქსელების ან ქსელის მხარდაჭერისთვის მომავალი მიწოდებისთვის“. ეს განმარტება მოიცავს აპლიკაციებს UPS-ისა და ESS-ისთვის. გარდა ამისა, NFPA 855 და სახანძრო კოდები მოითხოვს ESS-ების შეფასებას და დამოწმებას UL 9540-ით. თუმცა, UL 1778 ყოველთვის იყო UPS-ისთვის პროდუქტის უსაფრთხოების ტრადიციული სტანდარტი. სისტემა დამოუკიდებლად იქნა შეფასებული უსაფრთხოების მოქმედ მოთხოვნებთან შესაბამისობაში და მხარს უჭერს უსაფრთხო ინსტალაციას. აქედან გამომდინარე, UL 9540-ის მოთხოვნამ გამოიწვია ინდუსტრიაში გარკვეული დაბნეულობა.

2. UL 9540A. UL 9540A მოითხოვს ბატარეის დონიდან დაწყებას და ეტაპობრივად ტესტირებას ინსტალაციის დონის გავლამდე. ეს მოთხოვნები განაპირობებს იმას, რომ UPS სისტემები ექვემდებარება მარკეტინგის სტანდარტებს, რომლებიც წარსულში არ იყო საჭირო.

3.UL 1973. UL 1973 არის ბატარეის სისტემის უსაფრთხოების სტანდარტი ESS და UPS-ისთვის. თუმცა, UL 1973-2018 ვერსია არ შეიცავს ტყვიის მჟავა ბატარეების ტესტირების დებულებებს, რაც ასევე გამოწვევაა UPS სისტემებისთვის, რომლებიც იყენებენ ბატარეის ტრადიციულ ტექნოლოგიას, როგორიცაა ტყვიის მჟავა ბატარეები.

რეზიუმე

ამჟამად, NEC (ეროვნული ელექტრული კოდექსი) და NFPA 855 განმარტავს ამ განმარტებებს.

• მაგალითად, NFPA 855-ის 2023 წლის ვერსია განმარტავს, რომ კონკრეტული ტყვიის მჟავა და ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები (600 V ან ნაკლები) ჩამოთვლილია UL 1973-ში.
• გარდა ამისა, ტყვიის მჟავა ბატარეის სისტემებს, რომლებიც სერტიფიცირებული და მარკირებულია UL 1778-ით, არ საჭიროებს სერტიფიცირებას UL 9540-ის მიხედვით, როდესაც გამოიყენება როგორც სარეზერვო კვების წყარო.

1973 წელს UL 1973 წელს ტყვიის მჟავისა და ნიკელ-კადმიუმის ბატარეების ტესტის სტანდარტების არარსებობის პრობლემის გადასაჭრელად, დანართი H (სარქველებით რეგულირებადი ან ვენტილირებული ტყვიის მჟავა ან ნიკელ-კადმიუმის ბატარეების ალტერნატივების შეფასება) სპეციალურად დაემატა UL 1973-ის მესამე გამოცემა გამოვიდა 2022 წლის თებერვალში.

ეს ცვლილებები წარმოადგენს პოზიტიურ განვითარებას UPS-ისა და ESS-ის უსაფრთხო ინსტალაციის მოთხოვნების დიფერენცირების მიზნით. შემდგომი სამუშაო მოიცავს NEC მუხლი 480-ის განახლებას, რათა უკეთესად დააკმაყოფილოს ინსტალაციის მოთხოვნები სხვა ტექნოლოგიებზე, გარდა ტყვიის მჟავისა და ნიკელ-კადმიუმის. გარდა ამისა, NFPA 855 სტანდარტი შემდგომ უნდა განახლდეს, რათა უფრო მეტი სიცხადე იყოს ხანძარსაწინააღმდეგო რეგულაციების შესახებ, განსაკუთრებით სტაციონარული აპლიკაციებში გამოყენებული სხვადასხვა ტექნოლოგიების შესახებ, იქნება ეს UPS თუ ESS.

ავტორი იმედოვნებს, რომ მუდმივი ცვლილებები გააუმჯობესებს ინდუსტრიის უსაფრთხოებას, მიუხედავად იმისა, გამოიყენება თუ არა ტრადიციული UPS ან ESS. ვინაიდან ჩვენ ვხედავთ, რომ ენერგიის შესანახი გადაწყვეტილებები მრავლდება მნიშვნელოვანი და სწრაფი გზებით, პროდუქტების შინაგანი უსაფრთხოების საკითხი გადამწყვეტია უსაფრთხოების ინოვაციების გასახსნელად და საზოგადოების საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად.