గ్రిడ్ నుండి విద్యుత్ అంతరాయం ఏర్పడినప్పుడు కీ లోడ్‌ల యొక్క నిరంతర ఆపరేషన్‌కు మద్దతుగా అనేక సంవత్సరాలుగా వివిధ అనువర్తనాల్లో నిరంతరాయ విద్యుత్ సరఫరా (UPS) సాంకేతికతలు ఉపయోగించబడుతున్నాయి. నిర్వచించిన లోడ్‌ల ఆపరేషన్‌లో జోక్యం చేసుకునే గ్రిడ్ అంతరాయాల నుండి అదనపు రోగనిరోధక శక్తిని అందించడానికి ఈ వ్యవస్థలు అనేక విభిన్న ప్రదేశాలలో ఉపయోగించబడ్డాయి. కంప్యూటర్లు, కంప్యూటర్ సౌకర్యాలు మరియు టెలికమ్యూనికేషన్ పరికరాలను రక్షించడానికి UPS వ్యవస్థలు తరచుగా ఉపయోగించబడతాయి. కొత్త శక్తి సాంకేతికతల ఇటీవలి పరిణామంతో, శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలు (ESS) వేగంగా విస్తరించాయి. ESS, ముఖ్యంగా బ్యాటరీ సాంకేతికతలను ఉపయోగించేవి, సాధారణంగా సౌర లేదా పవన శక్తి వంటి పునరుత్పాదక మూలాల ద్వారా సరఫరా చేయబడతాయి మరియు వివిధ సమయాల్లో ఉపయోగించడం కోసం ఈ మూలాల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన శక్తిని నిల్వ చేయడానికి వీలు కల్పిస్తాయి.

UPS కోసం ప్రస్తుత US ANSI ప్రమాణం UL 1778, ఇది నిరంతర విద్యుత్ వ్యవస్థల ప్రమాణం. మరియు కెనడా కోసం CSA-C22.2 నం. 107.3. UL 9540, ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్స్ మరియు ఎక్విప్‌మెంట్ కోసం ప్రమాణం, ESS కోసం అమెరికన్ మరియు కెనడియన్ జాతీయ ప్రమాణం. పరిపక్వ UPS ఉత్పత్తులు మరియు వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్న ESS రెండూ సాంకేతిక పరిష్కారాలు, కార్యకలాపాలు మరియు ఇన్‌స్టాలేషన్‌లో కొంత సాధారణతను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, ముఖ్యమైన తేడాలు ఉన్నాయి. ఈ పేపర్ క్లిష్టమైన భేదాలను సమీక్షిస్తుంది, ప్రతి దానితో అనుబంధించబడిన వర్తించే ఉత్పత్తి భద్రతా అవసరాలను వివరిస్తుంది మరియు రెండు రకాల ఇన్‌స్టాలేషన్‌లను పరిష్కరించడంలో కోడ్‌లు ఎలా అభివృద్ధి చెందుతున్నాయో సంగ్రహిస్తుంది.

పరిచయం చేస్తోందిUPS

నిర్మాణం

UPS వ్యవస్థ అనేది ఎలక్ట్రిక్ గ్రిడ్ వైఫల్యం లేదా ఇతర మెయిన్స్ పవర్ సోర్స్ ఫెయిల్యూర్ మోడ్‌ల సందర్భంలో క్లిష్టమైన లోడ్‌ల కోసం తక్షణ తాత్కాలిక ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్-ఆధారిత శక్తిని అందించడానికి రూపొందించబడిన విద్యుత్ వ్యవస్థ. నిర్దిష్ట వ్యవధిలో ముందుగా నిర్ణయించిన మొత్తం శక్తిని తక్షణమే కొనసాగించేలా UPS పరిమాణంలో ఉంటుంది. ఇది సెకండరీ పవర్ సోర్స్, ఉదా, జనరేటర్, ఆన్‌లైన్‌లోకి రావడానికి మరియు పవర్ బ్యాకప్‌తో కొనసాగడానికి అనుమతిస్తుంది. మరింత ముఖ్యమైన పరికరాల లోడ్‌లకు శక్తిని అందించడం కొనసాగిస్తూనే UPS అనవసరమైన లోడ్‌లను సురక్షితంగా మూసివేయవచ్చు. UPS సిస్టమ్‌లు చాలా సంవత్సరాలుగా వివిధ అప్లికేషన్‌లకు ఈ కీలకమైన మద్దతును అందజేస్తున్నాయి. ఒక UPS ఒక సమగ్ర శక్తి వనరు నుండి నిల్వ చేయబడిన శక్తిని వినియోగిస్తుంది. ఇది సాధారణంగా బ్యాటరీ బ్యాంక్, సూపర్ కెపాసిటర్ లేదా శక్తి వనరుగా ఫ్లైవీల్ యొక్క యాంత్రిక కదలిక.

దాని సరఫరా కోసం బ్యాటరీ బ్యాంకును ఉపయోగించే ఒక సాధారణ UPS కింది ప్రధాన భాగాలను కలిగి ఉంటుంది:

రెక్టిఫైయర్/ఛార్జర్ - ఈ UPS విభాగం AC మెయిన్స్ సరఫరాను తీసుకుంటుంది, దాన్ని సరిదిద్దుతుంది మరియు బ్యాటరీలను ఛార్జ్ చేయడానికి ఉపయోగించే DC వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

• ఇన్వర్టర్ - మెయిన్స్ సరఫరా వైఫల్యం సంభవించినప్పుడు, ఇన్వర్టర్ బ్యాటరీలలో నిల్వ చేయబడిన DC పవర్‌ను మద్దతు ఉన్న పరికరాలకు అనువైన క్లీన్ AC పవర్ అవుట్‌పుట్‌గా మారుస్తుంది.

• బదిలీ స్విచ్ - వివిధ వనరుల నుండి శక్తిని బదిలీ చేసే స్వయంచాలక మరియు తక్షణ మార్పిడి పరికరం, ఉదా మెయిన్‌లు, UPS ఇన్వర్టర్ మరియు జనరేటర్, క్లిష్టమైన లోడ్‌కు.

• బ్యాటరీ బ్యాంక్ - UPS దాని ఉద్దేశించిన పనితీరును నిర్వహించడానికి అవసరమైన శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది.

ప్రస్తుత ప్రమాణాలు UPS వ్యవస్థల కోసం

• UPS కోసం ప్రస్తుత US ANSI ప్రమాణం UL 1778/C22.2 No. 107.3, ఇది నిరంతర విద్యుత్ వ్యవస్థల ప్రమాణం, ఇది UPSని “కవర్టర్లు, స్విచ్‌లు మరియు శక్తి నిల్వ పరికరాల (బ్యాటరీలు వంటివి) కలిపి ఒక శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. ఇన్‌పుట్ పవర్ ఫెయిల్యూర్ అయినప్పుడు లోడ్‌కు పవర్ కొనసాగింపును కొనసాగించే వ్యవస్థ."

• IEC 62040-1 మరియు IEC 62477-1 యొక్క కొత్త ఎడిషన్‌లు అభివృద్ధిలో ఉన్నాయి. UL/CSA 62040-1 (UL/CSA 62477-1ని సూచన ప్రమాణంగా ఉపయోగించడం) ఈ ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.

పరిచయం చేస్తోంది శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలు (ESS)

లభ్యత మరియు ఎదుర్కొంటున్న అనేక సవాళ్లకు సమాధానంగా ESSలు ట్రాక్షన్‌ను పొందుతున్నాయి

నేటి శక్తి మార్కెట్లో విశ్వసనీయత. ESS, ముఖ్యంగా బ్యాటరీ సాంకేతికతలను ఉపయోగించేవి, సౌర లేదా పవన శక్తి వంటి పునరుత్పాదక వనరుల వేరియబుల్ లభ్యతను తగ్గించడంలో సహాయపడతాయి. ESS అనేది గరిష్ట వినియోగ సమయాల్లో నమ్మదగిన శక్తికి మూలం మరియు లోడ్ మేనేజ్‌మెంట్, పవర్ హెచ్చుతగ్గులు మరియు ఇతర గ్రిడ్-సంబంధిత ఫంక్షన్‌లతో సహాయపడుతుంది. ESS యుటిలిటీ, వాణిజ్య, పారిశ్రామిక మరియు నివాస అనువర్తనాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.

ESS కోసం ప్రస్తుత ప్రమాణాలు

UL 9540, ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్స్ మరియు ఎక్విప్‌మెంట్ కోసం ప్రమాణం, ESS కోసం అమెరికన్ మరియు కెనడియన్ జాతీయ ప్రమాణం.

• 2016లో మొదటిసారిగా ప్రచురించబడిన, UL 9540 బ్యాటరీ శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలతో సహా ESS కోసం బహుళ సాంకేతికతలను కలిగి ఉంది (BESS). UL 9540 ఇతర నిల్వ సాంకేతికతలను కూడా కవర్ చేస్తుంది: మెకానికల్ ESS, ఉదా, జెనరేటర్‌తో జత చేయబడిన ఫ్లైవీల్ నిల్వ, రసాయన ESS, ఉదా, హైడ్రోజన్ నిల్వ ఇంధన సెల్ సిస్టమ్‌తో జత చేయబడింది మరియు థర్మల్ ESS, ఉదా, జనరేటర్‌తో జత చేయబడిన గుప్త ఉష్ణ నిల్వ.
• UL 9540, దాని రెండవ ఎడిషన్ శక్తి నిల్వ వ్యవస్థను "శక్తిని స్వీకరించే పరికరాలు మరియు అవసరమైనప్పుడు విద్యుత్ శక్తిని సరఫరా చేయడానికి తరువాత ఉపయోగం కోసం ఆ శక్తిని ఏదో ఒక రూపంలో నిల్వ చేయడానికి ఒక మార్గాన్ని అందిస్తుంది" అని నిర్వచించింది. UL 9540 యొక్క రెండవ ఎడిషన్‌కు, కోడ్‌లలో మినహాయింపులను అందుకోవడానికి అవసరమైతే, బ్యాటరీ ఎనర్జీ స్టోరేజీ సిస్టమ్‌లలో థర్మల్ రన్‌అవే ఫైర్ ప్రొపగేషన్‌ను మూల్యాంకనం చేయడానికి ప్రామాణిక పరీక్ష పద్ధతి అయిన UL 9540Aకి BESS లోబడి ఉండాలి.
• UL 9540 ప్రస్తుతం దాని మూడవ ఎడిషన్‌లో ఉంది.

ESSని UPSతో పోల్చడం

విధులు మరియు పరిమాణం

ESS నిర్మాణంలో UPSని పోలి ఉంటుంది కానీ దాని వినియోగంలో తేడా ఉంటుంది. UPS వలె, ESS బ్యాటరీలు, పవర్ కన్వర్షన్ పరికరాలు, ఉదా, ఇన్వర్టర్లు మరియు అనేక ఇతర ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు నియంత్రణలు వంటి శక్తి నిల్వ యంత్రాంగాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అయితే UPS వలె కాకుండా, ఒక ESS గ్రిడ్‌తో సమాంతరంగా పనిచేయవచ్చు, దీని ఫలితంగా UPS ఎప్పుడూ అనుభవించే దానికంటే ఎక్కువ సైక్లింగ్ సిస్టమ్ వస్తుంది. ESS గ్రిడ్‌తో ఇంటరాక్టివ్‌గా లేదా స్వతంత్ర మోడ్‌లో లేదా రెండింటిలో పని చేసే పవర్ కన్వర్షన్ సిస్టమ్ రకాన్ని బట్టి పని చేస్తుంది. ఒక ESS UPS కార్యాచరణగా కూడా పని చేయవచ్చు. UPS వలె, ESS అనేది 20 kWh కంటే తక్కువ శక్తి కలిగిన చిన్న రెసిడెన్షియల్ సిస్టమ్ నుండి బహుళ-మెగావాట్ శక్తి కంటైనర్ సిస్టమ్‌లను ఉపయోగించి కంటైనర్‌లోని బహుళ బ్యాటరీ రాక్‌లతో కూడిన యుటిలిటీ అప్లికేషన్‌ల వరకు వివిధ పరిమాణాలలో రావచ్చు.

రసాయన కూర్పు మరియు భద్రత

UPSలో ఉపయోగించే సాధారణ బ్యాటరీ కెమిస్ట్రీలు ఎల్లప్పుడూ లెడ్-యాసిడ్ లేదా నికెల్-కాడ్మియం బ్యాటరీలు. UPS వలె కాకుండా, BESS మొదటి నుండి లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల వంటి సాంకేతికతలను ఉపయోగిస్తుంది ఎందుకంటే లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు మెరుగైన సైకిల్ పనితీరు మరియు అధిక శక్తి సాంద్రతను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి చిన్న భౌతిక పాదముద్రలో ఎక్కువ శక్తిని అందించగలవు. సాంప్రదాయ బ్యాటరీ టెక్నాలజీల కంటే లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు చాలా తక్కువ నిర్వహణ అవసరాలను కలిగి ఉంటాయి. కానీ ప్రస్తుతం, UPS అప్లికేషన్లలో లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు కూడా ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

ఏది ఏమైనప్పటికీ, 2019లో అరిజోనాలో యుటిలిటీ అప్లికేషన్‌లలో ఉపయోగించిన ESSకి సంబంధించిన ఒక తీవ్రమైన ప్రమాదం ఫలితంగా చాలా మంది మొదటి స్పందనదారులకు తీవ్ర గాయాలయ్యాయి మరియు నియంత్రకాలు మరియు బీమా ఏజెన్సీలతో సహా వివిధ వాటాదారుల దృష్టిని ఆకర్షించింది. ఈ అభివృద్ధి చెందుతున్న క్షేత్రం తప్పించుకోదగిన భద్రతా సంఘటనల వల్ల ఆటంకం కలిగించకుండా చూసుకోవడానికి, ESS కోసం తగిన స్పెసిఫికేషన్‌లు మరియు ప్రమాణాలను అభివృద్ధి చేయాలి. ESS కోసం తగిన భద్రతా లక్షణాలు మరియు ప్రమాణాల అభివృద్ధిని ప్రోత్సహించడానికి, US డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ ఎనర్జీ (DOE) 2015లో ESS భద్రత మరియు విశ్వసనీయతపై మొదటి వార్షిక ఫోరమ్‌ను ప్రారంభించింది.

మొదటి DOE ESS ఫోరమ్ ESS స్పెసిఫికేషన్‌లు మరియు ప్రమాణాలపై పెద్ద మొత్తంలో పని చేయడానికి దోహదపడింది. NEC నం. 706 అభివృద్ధి మరియు NFPA 855 అభివృద్ధి, స్థిర శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ ఇన్‌స్టాలేషన్‌ల కోసం ఒక ప్రమాణం, ఇది ICC IFC మరియు NFPA 1లోని స్టేషనరీ బ్యాటరీ సిస్టమ్‌ల ప్రమాణాన్ని నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. నేడు, NEC మరియు NFPA 855 కలిగి ఉన్నాయి. 2023 సంస్కరణలకు కూడా నవీకరించబడింది.

ESS మరియు UPS ప్రమాణాల ప్రస్తుత స్థితి

అన్ని నియమాలు మరియు ప్రమాణాల అభివృద్ధి కార్యకలాపాల లక్ష్యం ఈ వ్యవస్థల భద్రతను తగినంతగా పరిష్కరించడం. దురదృష్టవశాత్తు, ప్రస్తుత ప్రమాణాలు పరిశ్రమలో కొంత గందరగోళాన్ని సృష్టించాయి.

1.NFPA 855. BESS మరియు UPS యొక్క ఇన్‌స్టాలేషన్‌ను ప్రభావితం చేసే కీలక పత్రం NFPA 855 యొక్క 2020 వెర్షన్, స్టేషనరీ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్స్ ఇన్‌స్టాలేషన్ కోసం ప్రామాణికమైనది. NFPA 855 శక్తి నిల్వను "భవిష్యత్తులో స్థానిక విద్యుత్ లోడ్లు, యుటిలిటీ గ్రిడ్‌లు లేదా గ్రిడ్ మద్దతు కోసం శక్తిని నిల్వ చేయగల ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పరికరాల అసెంబ్లీ"గా నిర్వచించింది. ఈ నిర్వచనం UPS మరియు ESS కోసం అప్లికేషన్‌లను కలిగి ఉంటుంది. అదనంగా, NFPA 855 మరియు ఫైర్ కోడ్‌లకు ESSలు మూల్యాంకనం చేయబడాలి మరియు UL 9540కి ధృవీకరించబడాలి. అయినప్పటికీ, UL 1778 ఎల్లప్పుడూ UPS కోసం సాంప్రదాయ ఉత్పత్తి భద్రతా ప్రమాణంగా ఉంటుంది. వర్తించే భద్రతా అవసరాలకు అనుగుణంగా సిస్టమ్ స్వతంత్రంగా మూల్యాంకనం చేయబడింది మరియు సురక్షితమైన ఇన్‌స్టాలేషన్‌కు మద్దతు ఇస్తుంది. అందువల్ల, UL 9540 యొక్క ఆవశ్యకత పరిశ్రమలో కొంత గందరగోళానికి కారణమైంది.

2. UL 9540A. UL 9540A బ్యాటరీ స్థాయి నుండి ప్రారంభించి, ఇన్‌స్టాలేషన్ స్థాయిని దాటే వరకు దశలవారీగా పరీక్షించడం అవసరం. ఈ అవసరాలు UPS వ్యవస్థలు గతంలో అవసరం లేని మార్కెటింగ్ ప్రమాణాలకు లోబడి ఉంటాయి.

3.UL 1973. UL 1973 అనేది ESS మరియు UPS కోసం బ్యాటరీ సిస్టమ్ భద్రతా ప్రమాణం. అయితే, UL 1973-2018 వెర్షన్‌లో లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీల కోసం టెస్టింగ్ ప్రొవిజన్‌లు లేవు, ఇది లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీల వంటి సాంప్రదాయ బ్యాటరీ టెక్నాలజీని ఉపయోగించే UPS సిస్టమ్‌లకు కూడా సవాలుగా ఉంది.

సారాంశం

ప్రస్తుతం, NEC (నేషనల్ ఎలక్ట్రికల్ కోడ్) మరియు NFPA 855 రెండూ ఈ నిర్వచనాలను స్పష్టం చేస్తున్నాయి.

• ఉదాహరణకు, NFPA 855 యొక్క 2023 సంస్కరణ నిర్దిష్ట లెడ్-యాసిడ్ మరియు నికెల్-కాడ్మియం బ్యాటరీలు (600 V లేదా అంతకంటే తక్కువ) UL 1973లో జాబితా చేయబడిందని స్పష్టం చేసింది.
• అదనంగా, UL 1778 ప్రకారం ధృవీకరించబడిన మరియు గుర్తించబడిన లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ వ్యవస్థలు బ్యాకప్ విద్యుత్ సరఫరాగా ఉపయోగించినప్పుడు UL 9540 ప్రకారం ధృవీకరించబడవలసిన అవసరం లేదు.

UL 1973లో లెడ్-యాసిడ్ మరియు నికెల్-కాడ్మియం బ్యాటరీల పరీక్షా ప్రమాణాల కొరత సమస్యను పరిష్కరించడానికి, అనుబంధం H (వాల్వ్-రెగ్యులేటెడ్ లేదా వెంటెడ్ లెడ్-యాసిడ్ లేదా నికెల్-కాడ్మియం బ్యాటరీలకు ప్రత్యామ్నాయాలను అంచనా వేయండి) ప్రత్యేకంగా జోడించబడింది. UL 1973 యొక్క మూడవ ఎడిషన్ ఫిబ్రవరి 2022లో విడుదలైంది.

ఈ మార్పులు UPS మరియు ESS యొక్క సురక్షిత ఇన్‌స్టాలేషన్ అవసరాలను వేరు చేయడానికి సానుకూల అభివృద్ధిని సూచిస్తాయి. లెడ్-యాసిడ్ మరియు నికెల్-కాడ్మియం కాకుండా ఇతర సాంకేతికతలకు ఇన్‌స్టాలేషన్ అవసరాలను మెరుగుపరచడానికి NEC ఆర్టికల్ 480ని నవీకరించడం తదుపరి పనిలో ఉంటుంది. అదనంగా, NFPA 855 ప్రమాణం మరింత అప్‌డేట్ చేయబడి అగ్ని రక్షణ నిబంధనలపై మరింత స్పష్టతని అందించాలి, ప్రత్యేకించి అవి UPS లేదా ESS అయినా స్థిరమైన అప్లికేషన్‌లలో ఉపయోగించే వివిధ సాంకేతికతలకు సంబంధించి.

సాంప్రదాయ UPS లేదా ESS ఉపయోగించబడినా, నిరంతర మార్పులు పరిశ్రమ యొక్క భద్రతను మెరుగుపరుస్తాయని రచయిత ఆశిస్తున్నారు. శక్తి నిల్వ పరిష్కారాలు ముఖ్యమైన మరియు వేగవంతమైన మార్గాల్లో విస్తరించడాన్ని మనం చూస్తున్నందున, భద్రతా ఆవిష్కరణలను అన్‌లాక్ చేయడానికి మరియు సమాజ అవసరాలను తీర్చడానికి ఉత్పత్తుల యొక్క అంతర్గత భద్రతను పరిష్కరించడం చాలా కీలకం.