Тэхналогіі крыніц бесперабойнага сілкавання (КБС) шмат гадоў выкарыстоўваліся ў розных прылажэннях для забеспячэння бесперапыннай працы ключавых нагрузак падчас перапынкаў у электрасетцы. Гэтыя сістэмы выкарыстоўваліся ў многіх розных месцах, каб забяспечыць дадатковую ўстойлівасць ад перабояў у сетцы, якія перашкаджаюць працы вызначаных нагрузак. Сістэмы КБС часта выкарыстоўваюцца для абароны кампутараў, вылічальнай тэхнікі і тэлекамунікацыйнага абсталявання. З нядаўняй эвалюцыяй новых энергетычных тэхналогій хутка распаўсюдзіліся сістэмы захоўвання энергіі (ESS). ESS, асабліва тыя, якія выкарыстоўваюць акумулятарныя тэхналогіі, звычайна забяспечваюцца аднаўляльнымі крыніцамі, такімі як сонечная або ветравая, і дазваляюць захоўваць энергію, вырабленую гэтымі крыніцамі, для выкарыстання ў розны час.

Бягучы стандарт ЗША ANSI для КБС - гэта UL 1778, стандарт для сістэм бесперабойнага харчавання. і CSA-C22.2 № 107.3 для Канады. UL 9540, стандарт для сістэм захоўвання энергіі і абсталявання, з'яўляецца амерыканскім і канадскім нацыянальным стандартам для ESS. Нягледзячы на ​​тое, што як сталыя прадукты КБС, так і ESS, якія хутка развіваюцца, маюць некаторую агульнасць у тэхнічных рашэннях, эксплуатацыі і ўсталёўцы, ёсць важныя адрозненні. У гэтым дакуменце будуць разгледжаны важныя адрозненні, выкладзены прыдатныя патрабаванні да бяспекі прадукцыі, звязаныя з кожным з іх, і абагульнена, як коды развіваюцца ў дачыненні да абодвух тыпаў установак.

ПрадстаўляемКБС

Фарміраванне

Сістэма КБС - гэта электрычная сістэма, прызначаная для забеспячэння імгненнага часовага харчавання ад пераменнага току для крытычных нагрузак у выпадку адмовы электрычнай сеткі або іншых рэжымаў адмовы крыніцы электрасілкавання. Памер КБС мае такі памер, каб забяспечыць імгненнае працягванне загадзя вызначанай колькасці энергіі на працягу пэўнага часу. Гэта дазваляе другаснай крыніцы сілкавання, напрыклад, генератару, падключацца да сеткі і працягваць рэзервовае сілкаванне. ІБП можа бяспечна адключаць неістотныя нагрузкі, працягваючы забяспечваць харчаваннем больш важныя нагрузкі абсталявання. Сістэмы КБС на працягу многіх гадоў забяспечваюць важную падтрымку розных прыкладанняў. ІБП будзе выкарыстоўваць назапашаную энергію ад убудаванай крыніцы энергіі. Як правіла, гэта батарэя, суперкандэнсатар або механічны рух махавіка ў якасці крыніцы энергіі.

Тыповы КБС, які выкарыстоўвае батарэйны блок для харчавання, складаецца з наступных асноўных кампанентаў:

Выпрамнік/зарадная прылада – гэтая секцыя КБС прымае сетку пераменнага току, выпрамляе яе і стварае пастаяннае напружанне, якое выкарыстоўваецца для зарадкі акумулятараў.

• Інвертар – у выпадку збою электрычнай сеткі інвертар пераўтворыць энергію пастаяннага току, якая захоўваецца ў батарэях, у чыстую энергію пераменнага току, прыдатную для абсталявання, якое падтрымліваецца.

• Перамыкач – аўтаматычны і імгненны пераключальнік, які перадае энергію ад розных крыніц, напрыклад, сеткі, інвертара КБС і генератара, да крытычнай нагрузкі.

• Акумулятарная батарэя – захоўвае энергію, неабходную КБС для выканання сваёй функцыі.

Дзеючыя стандарты для сістэм КБС

• Бягучы стандарт ЗША ANSI для КБС - гэта UL 1778/C22.2 № 107.3, стандарт для сістэм бесперабойнага сілкавання, які вызначае КБС як «камбінацыю пераўтваральнікаў, перамыкачоў і прылад захоўвання энергіі (напрыклад, акумулятараў), якія складаюць электраэнергію. сістэма для падтрымання бесперапыннасці электразабеспячэння нагрузкі ў выпадку адключэння ўваходнага сілкавання».

• У стадыі распрацоўкі знаходзяцца новыя выданні IEC 62040-1 і IEC 62477-1. UL/CSA 62040-1 (з выкарыстаннем UL/CSA 62477-1 у якасці эталоннага стандарту) будзе гарманізаваны з гэтымі стандартамі.

Прадстаўляем захоўванне энергіі сістэмы (ESS)

ESS набіраюць моц як адказ на шэраг праблем, якія стаяць перад даступнасцю і

надзейнасць на сучасным энергетычным рынку. ESS, асабліва тыя, якія выкарыстоўваюць батарэйныя тэхналогіі, дапамагаюць змякчыць пераменную даступнасць аднаўляльных крыніц, такіх як сонечная або ветравая энергія. ESS з'яўляюцца надзейнай крыніцай энергіі ў час пікавага выкарыстання і могуць дапамагчы ў кіраванні нагрузкай, ваганнямі магутнасці і іншымі функцыямі, звязанымі з сеткай. ESS выкарыстоўваюцца ў камунальных, камерцыйных, прамысловых і жылых памяшканнях.

Дзеючыя стандарты для ESS

UL 9540, стандарт для сістэм захоўвання энергіі і абсталявання, з'яўляецца амерыканскім і канадскім нацыянальным стандартам для ESS.

• Упершыню апублікаваны ў 2016 годзе стандарт UL 9540 уключае некалькі тэхналогій для ESS, уключаючы сістэмы захоўвання энергіі ад акумулятараў (BESS). UL 9540 таксама ахоплівае іншыя тэхналогіі захоўвання: механічнае ESS, напрыклад, захоўванне махавіка ў спалучэнні з генератарам, хімічнае ESS, напрыклад, захоўванне вадароду ў пары з сістэмай паліўных элементаў, і цеплавое ESS, напрыклад, захоўванне схаванага цяпла ў пары з генератарам.
• UL 9540, яго другое выданне, вызначае сістэму назапашвання энергіі як «Абсталяванне, якое атрымлівае энергію, а затым забяспечвае сродкі для захоўвання гэтай энергіі ў той ці іншай форме для наступнага выкарыстання ў мэтах падачы электрычнай энергіі пры неабходнасці». Другое выданне UL 9540 таксама патрабуе, каб BESS падвяргаўся UL 9540A, стандартнаму метаду выпрабаванняў для ацэнкі распаўсюджвання цеплавога агню ў батарэйных сістэмах захоўвання энергіі, калі гэта патрабуецца для выканання выключэнняў у кодэксах.
• UL 9540 знаходзіцца ў трэцім выданні.

Параўнанне ESS з UPS

Функцыі і памернасць

ESS падобны па канструкцыі да КБС, але адрозніваецца па прызначэнні. Як і КБС, ESS уключае ў сябе механізм захоўвання энергіі, такі як акумулятары, абсталяванне для пераўтварэння энергіі, напрыклад, інвертары, і розную іншую электроніку і элементы кіравання. Аднак, у адрозненне ад КБС, ESS можа працаваць паралельна з сеткай, што прыводзіць да большай цыклічнасці сістэмы, чым калі-небудзь у КБС. ESS можа ўзаемадзейнічаць з сеткай у інтэрактыўным рэжыме або ў аўтаномным рэжыме, або ў абодвух, у залежнасці ад тыпу выкарыстоўванай сістэмы пераўтварэння энергіі. ESS можа нават працаваць як функцыя КБС. Як і КБС, ESS можа быць розных памераў: ад невялікай жылой сістэмы з энергазабеспячэннем менш за 20 кВт.гадз да камунальных прымянення з выкарыстаннем сістэм энергетычных кантэйнераў магутнасцю некалькі мегават з некалькімі батарэйнымі стойкамі ў кантэйнеры

Хімічны склад і бяспека

Тыповая хімія акумулятараў, якая выкарыстоўваецца ў КБС, заўсёды была свінцова-кіслотнай або нікель-кадміевай батарэяй. У адрозненне ад UPS, BESS з самага пачатку выкарыстоўвае такія тэхналогіі, як літый-іённыя акумулятары, таму што літый-іённыя акумулятары маюць лепшую прадукцыйнасць цыкла і больш высокую шчыльнасць энергіі, што можа забяспечыць больш энергіі пры меншай фізічнай плошчы. Літый-іённыя акумулятары таксама маюць значна меншыя патрабаванні да абслугоўвання, чым традыцыйныя акумулятарныя тэхналогіі. Але ў цяперашні час літый-іённыя акумулятары ўсё часцей выкарыстоўваюцца ў ІБП.

Аднак сур'ёзная аварыя ў Арызоне ў 2019 годзе з удзелам ESS, якая выкарыстоўвалася ў камунальных службах, прывяла да сур'ёзных траўмаў некалькіх асоб, якія аператыўна рэагавалі, і прыцягнула ўвагу розных зацікаўленых бакоў, у тым ліку рэгулюючых органаў і страхавых агенцтваў. Для таго, каб гарантаваць, што гэтай растучай вобласці не перашкаджаюць інцыдэнты з бяспекай, якіх можна пазбегнуць, для ESS неабходна распрацаваць адпаведныя спецыфікацыі і стандарты. Каб стымуляваць распрацоўку адпаведных спецыфікацый і стандартаў бяспекі для ESS, Міністэрства энергетыкі ЗША (DOE) запусціла першы штогадовы форум па бяспецы і надзейнасці ESS у 2015 годзе.

Першы форум DOE ESS спрыяў вялікай працы над спецыфікацыямі і стандартамі ESS. Найбольшую ўвагу заслугоўвае распрацоўка NEC № 706 і распрацоўка NFPA 855, стандарту для ўстаноўкі стацыянарных сістэм захоўвання энергіі, які непасрэдна ўплывае на стандарт для стацыянарных акумулятарных сістэм у ICC IFC і ​​NFPA 1. Сёння NEC і NFPA 855 маюць таксама абноўлены для версій 2023 года.

Бягучы стан стандартаў ESS і UPS

Мэта ўсіх мерапрыемстваў па распрацоўцы правілаў і стандартаў - адэкватнае забеспячэнне бяспекі гэтых сістэм. На жаль, цяперашнія стандарты стварылі некаторую блытаніну ў галіны.

1.NFPA 855. Ключавым дакументам, які ўплывае на ўстаноўку BESS і UPS, з'яўляецца версія 2020 года NFPA 855, стандарт для ўстаноўкі стацыянарных сістэм захоўвання энергіі. NFPA 855 вызначае назапашванне энергіі як "зборку з адной або некалькіх прылад, здольных назапашваць энергію для будучага забеспячэння мясцовых электрычных нагрузак, камунальных сетак або падтрымкі сеткі". Гэта вызначэнне ўключае прыкладанні для КБС і ESS. Акрамя таго, NFPA 855 і пажарныя коды патрабуюць ацэнкі і сертыфікацыі ESS па UL 9540. Аднак UL 1778 заўсёды быў традыцыйным стандартам бяспекі прадукцыі для КБС. Сістэма была незалежна ацэненая на адпаведнасць дзеючым патрабаванням бяспекі і падтрымлівае бяспечную ўстаноўку. Такім чынам, патрабаванне UL 9540 выклікала пэўную блытаніну ў галіны.

2. UL 9540A. UL 9540A патрабуе пачынаць з узроўню зарада батарэі і паэтапна правяраць да моманту праходжання ўзроўню ўстаноўкі. Гэтыя патрабаванні прыводзяць да таго, што сістэмы КБС падпарадкоўваюцца маркетынгавым стандартам, якія раней не патрабаваліся.

3.UL 1973. UL 1973 - гэта стандарт бяспекі акумулятарнай сістэмы для ESS і КБС. Аднак версія UL 1973-2018 не ўключае ў сябе палажэнні аб выпрабаванні свінцова-кіслотных акумулятараў, што таксама з'яўляецца праблемай для сістэм КБС, якія выкарыстоўваюць традыцыйныя акумулятарныя тэхналогіі, такія як свінцова-кіслотныя акумулятары.

Рэзюмэ

У цяперашні час і NEC (Нацыянальны электрычны кодэкс), і NFPA 855 удакладняюць гэтыя азначэнні.

• Напрыклад, версія 2023 NFPA 855 удакладняе, што канкрэтныя свінцова-кіслотныя і нікель-кадміевыя батарэі (600 В або менш) пералічаны ў UL 1973.
• Акрамя таго, сістэмы свінцова-кіслотных акумулятараў, сертыфікаваныя і маркіраваныя ў адпаведнасці з UL 1778, не павінны быць сертыфікаваны ў адпаведнасці з UL 9540 пры выкарыстанні ў якасці рэзервовага крыніцы харчавання.

Каб вырашыць праблему адсутнасці стандартаў выпрабаванняў для свінцова-кіслотных і нікель-кадміевых акумулятараў у UL 1973, Дадатак H (Ацэнка альтэрнатыў свінцова-кіслотным або нікель-кадміевым акумулятарам з клапанным рэгуляваннем або вентыляцыяй) быў спецыяльна дададзены да трэцяе выданне UL 1973 выпушчана ў лютым 2022 г.

Гэтыя змены з'яўляюцца пазітыўным развіццём для таго, каб адрозніць патрабаванні да бяспечнай ўстаноўкі КБС і ESS. Далейшая праца ўключае ў сябе абнаўленне артыкула 480 NEC для лепшага ўліку патрабаванняў да ўсталёўкі для іншых тэхналогій, акрамя свінцова-кіслотных і нікель-кадміевых. Акрамя таго, стандарт NFPA 855 патрабуе далейшага абнаўлення, каб унесці большую яснасць у правілы супрацьпажарнай абароны, асабліва ў дачыненні да розных тэхналогій, якія выкарыстоўваюцца ў стацыянарных прыладах, няхай гэта будзе ІБП або ESS.

Аўтар спадзяецца, што далейшыя змены палепшаць бяспеку галіны, незалежна ад таго, выкарыстоўваецца традыцыйны ІБП або ESS. Паколькі мы бачым, што рашэнні для назапашвання энергіі пашыраюцца значным і хуткім тэмпам, унутраная бяспека прадуктаў мае вырашальнае значэнне для раскрыцця інавацый у галіне бяспекі і задавальнення патрэб грамадства.