ग्रिड से बिजली की रुकावट के दौरान कुंजी भार के निरंतर संचालन का समर्थन करने के लिए कई वर्षों से विभिन्न अनुप्रयोगों में निर्बाध बिजली आपूर्ति (यूपीएस) प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया गया है। परिभाषित भार के संचालन में हस्तक्षेप करने वाली ग्रिड रुकावटों से अतिरिक्त प्रतिरक्षा प्रदान करने के लिए इन प्रणालियों का उपयोग कई अलग-अलग स्थानों में किया गया है। यूपीएस सिस्टम का उपयोग अक्सर कंप्यूटर, कंप्यूटर सुविधाओं और दूरसंचार उपकरणों की सुरक्षा के लिए किया जाता है। नई ऊर्जा प्रौद्योगिकियों के हालिया विकास के साथ, ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ (ईएसएस) तेजी से बढ़ी हैं। ईएसएस, विशेष रूप से बैटरी प्रौद्योगिकियों का उपयोग करने वाले, आमतौर पर सौर या पवन ऊर्जा जैसे नवीकरणीय स्रोतों द्वारा आपूर्ति की जाती है और अलग-अलग समय पर उपयोग के लिए इन स्रोतों द्वारा उत्पादित ऊर्जा के भंडारण को सक्षम करती है।

यूपीएस के लिए वर्तमान अमेरिकी एएनएसआई मानक यूएल 1778 है, जो निर्बाध विद्युत प्रणालियों के लिए मानक है। और कनाडा के लिए CSA-C22.2 नंबर 107.3। यूएल 9540, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों और उपकरणों के लिए मानक, ईएसएस के लिए अमेरिकी और कनाडाई राष्ट्रीय मानक है। जबकि परिपक्व यूपीएस उत्पादों और तेजी से विकसित हो रहे ईएसएस दोनों में तकनीकी समाधान, संचालन और स्थापना में कुछ समानताएं हैं, लेकिन महत्वपूर्ण अंतर भी हैं। यह पेपर महत्वपूर्ण भिन्नताओं की समीक्षा करेगा, प्रत्येक से जुड़ी लागू उत्पाद सुरक्षा आवश्यकताओं की रूपरेखा तैयार करेगा और संक्षेप में बताएगा कि दोनों प्रकार की स्थापनाओं को संबोधित करने में कोड कैसे विकसित हो रहे हैं।

परिचयऊपर

गठन

यूपीएस प्रणाली एक विद्युत प्रणाली है जिसे इलेक्ट्रिक ग्रिड विफलता या अन्य मुख्य पावर स्रोत विफलता मोड की स्थिति में महत्वपूर्ण भार के लिए तात्कालिक अस्थायी वैकल्पिक चालू-आधारित बिजली प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यूपीएस का आकार एक विशिष्ट अवधि के लिए पूर्व निर्धारित मात्रा में बिजली की तात्कालिक निरंतरता प्रदान करने के लिए किया गया है। यह एक द्वितीयक ऊर्जा स्रोत, उदाहरण के लिए, एक जनरेटर, को ऑनलाइन आने और पावर बैकअप जारी रखने की अनुमति देता है। यूपीएस अधिक महत्वपूर्ण उपकरण भारों को बिजली प्रदान करना जारी रखते हुए गैर-आवश्यक भारों को सुरक्षित रूप से बंद कर सकता है। यूपीएस सिस्टम कई वर्षों से विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए यह महत्वपूर्ण सहायता प्रदान कर रहा है। एक यूपीएस एक एकीकृत ऊर्जा स्रोत से संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करेगा। यह आमतौर पर ऊर्जा स्रोत के रूप में बैटरी बैंक, सुपरकैपेसिटर या फ्लाईव्हील की यांत्रिक गति है।

अपनी आपूर्ति के लिए बैटरी बैंक का उपयोग करने वाले एक विशिष्ट यूपीएस में निम्नलिखित मुख्य घटक होते हैं:

रेक्टिफायर/चार्जर - यह यूपीएस अनुभाग एसी मेन सप्लाई लेता है, इसे ठीक करता है और बैटरी को चार्ज करने के लिए उपयोग किए जाने वाले डीसी वोल्टेज का उत्पादन करता है।

• इन्वर्टर - मुख्य आपूर्ति विफलता की स्थिति में, इन्वर्टर बैटरी में संग्रहीत डीसी पावर को समर्थित उपकरणों के लिए उपयुक्त स्वच्छ एसी पावर आउटपुट में परिवर्तित कर देगा।

• स्थानांतरण स्विच - एक स्वचालित और तात्कालिक स्विचिंग उपकरण जो विभिन्न स्रोतों, जैसे मुख्य, यूपीएस इन्वर्टर और जनरेटर से एक महत्वपूर्ण लोड पर बिजली स्थानांतरित करता है।

• बैटरी बैंक - यूपीएस को अपना इच्छित कार्य करने के लिए आवश्यक ऊर्जा संग्रहीत करता है।

वर्तमान मानक यूपीएस सिस्टम के लिए

• यूपीएस के लिए वर्तमान अमेरिकी एएनएसआई मानक यूएल 1778/सी22.2 नंबर 107.3 है, जो अनइंटरप्टिबल पावर सिस्टम के लिए मानक है, जो यूपीएस को "कनवर्टर, स्विच और ऊर्जा भंडारण उपकरणों (जैसे बैटरी) के संयोजन के रूप में परिभाषित करता है जो एक शक्ति का निर्माण करता है।" इनपुट पावर विफलता के मामले में लोड पर पावर की निरंतरता बनाए रखने के लिए प्रणाली।

• IEC 62040-1 और IEC 62477-1 के नए संस्करण विकासाधीन हैं। यूएल/सीएसए 62040-1 (संदर्भ मानक के रूप में यूएल/सीएसए 62477-1 का उपयोग करके) इन मानकों के अनुरूप होगा।

परिचय ऊर्जा भंडारण सिस्टम (ईएसएस)

उपलब्धता के सामने आने वाली कई चुनौतियों के उत्तर के रूप में ईएसएस का चलन बढ़ रहा है

आज के ऊर्जा बाजार में विश्वसनीयता। ईएसएस, विशेष रूप से बैटरी प्रौद्योगिकियों का उपयोग करने वाले, सौर या पवन ऊर्जा जैसे नवीकरणीय स्रोतों की परिवर्तनशील उपलब्धता को कम करने में मदद करते हैं। ईएसएस चरम उपयोग के समय के दौरान विश्वसनीय बिजली का एक स्रोत है और लोड प्रबंधन, बिजली के उतार-चढ़ाव और अन्य ग्रिड-संबंधित कार्यों में सहायता कर सकता है। ईएसएस का उपयोग उपयोगिता, वाणिज्यिक, औद्योगिक और आवासीय अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।

ईएसएस के लिए वर्तमान मानक

यूएल 9540, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों और उपकरणों के लिए मानक, ईएसएस के लिए अमेरिकी और कनाडाई राष्ट्रीय मानक है।

• पहली बार 2016 में प्रकाशित, यूएल 9540 में बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली (बीईएसएस) सहित ईएसएस के लिए कई प्रौद्योगिकियां शामिल हैं। यूएल 9540 में अन्य भंडारण प्रौद्योगिकियों को भी शामिल किया गया है: यांत्रिक ईएसएस, उदाहरण के लिए, जनरेटर के साथ जोड़ा गया फ्लाईव्हील भंडारण, रासायनिक ईएसएस, उदाहरण के लिए, ईंधन सेल प्रणाली के साथ जोड़ा गया हाइड्रोजन भंडारण, और थर्मल ईएसएस, उदाहरण के लिए, जनरेटर के साथ जोड़ा गया गुप्त ताप भंडारण।
• यूएल 9540, इसका दूसरा संस्करण एक ऊर्जा भंडारण प्रणाली को इस प्रकार परिभाषित करता है "वह उपकरण जो ऊर्जा प्राप्त करता है और फिर जरूरत पड़ने पर विद्युत ऊर्जा की आपूर्ति के लिए बाद में उपयोग के लिए उस ऊर्जा को किसी न किसी रूप में संग्रहीत करने का साधन प्रदान करता है।" UL 9540 के दूसरे संस्करण के लिए यह आवश्यक है कि यदि कोड में अपवादों को पूरा करने के लिए आवश्यक हो तो BESS को UL 9540A के अधीन किया जाए, जो बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में थर्मल रनवे फायर प्रसार के मूल्यांकन के लिए मानक परीक्षण विधि है।
• यूएल 9540 वर्तमान में अपने तीसरे संस्करण में है।

यूपीएस के साथ ईएसएस की तुलना

कार्य और आयाम

ईएसएस निर्माण में यूपीएस के समान है लेकिन इसके उपयोग में भिन्न है। यूपीएस की तरह, ईएसएस में ऊर्जा भंडारण तंत्र जैसे बैटरी, बिजली रूपांतरण उपकरण, जैसे, इनवर्टर, और विभिन्न अन्य इलेक्ट्रॉनिक्स और नियंत्रण शामिल हैं। हालाँकि, यूपीएस के विपरीत, एक ईएसएस ग्रिड के समानांतर काम कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप यूपीएस की तुलना में सिस्टम की अधिक चक्रीयता होती है। एक ईएसएस नियोजित बिजली रूपांतरण प्रणाली के प्रकार के आधार पर ग्रिड के साथ या स्टैंडअलोन मोड में या दोनों में इंटरैक्टिव सहयोग कर सकता है। एक ईएसएस यूपीएस कार्यक्षमता के रूप में भी काम कर सकता है। यूपीएस की तरह, ईएसएस एक छोटी आवासीय प्रणाली से विभिन्न आकारों में आ सकता है जो कंटेनर के भीतर कई बैटरी रैक के साथ बहु-मेगावाट ऊर्जा कंटेनर सिस्टम का उपयोग करके उपयोगिता अनुप्रयोगों के लिए 20 किलोवाट से कम ऊर्जा है।

रासायनिक संरचना और सुरक्षा

यूपीएस में उपयोग की जाने वाली विशिष्ट बैटरी रसायन हमेशा सीसा-एसिड या निकल-कैडमियम बैटरी रही हैं। यूपीएस के विपरीत, बीईएसएस शुरू से ही लिथियम-आयन बैटरी जैसी प्रौद्योगिकियों का उपयोग करता है क्योंकि लिथियम-आयन बैटरी में बेहतर चक्र प्रदर्शन और उच्च ऊर्जा घनत्व होता है, जो छोटे भौतिक पदचिह्न में अधिक ऊर्जा प्रदान कर सकता है। पारंपरिक बैटरी प्रौद्योगिकियों की तुलना में लिथियम-आयन बैटरियों की रखरखाव आवश्यकताएं भी बहुत कम होती हैं। लेकिन वर्तमान में, यूपीएस अनुप्रयोगों में लिथियम-आयन बैटरियों का भी तेजी से उपयोग किया जा रहा है।

हालाँकि, 2019 में एरिज़ोना में उपयोगिता अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले ईएसएस से जुड़ी एक गंभीर दुर्घटना के परिणामस्वरूप कई प्रथम उत्तरदाताओं को गंभीर चोटें आईं और नियामकों और बीमा एजेंसियों सहित विभिन्न हितधारकों का ध्यान आकर्षित किया। यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह बढ़ता हुआ क्षेत्र टालने योग्य सुरक्षा घटनाओं से बाधित न हो, ईएसएस के लिए उचित विशिष्टताओं और मानकों को विकसित करने की आवश्यकता है। ईएसएस के लिए उपयुक्त सुरक्षा विशिष्टताओं और मानकों के विकास को प्रोत्साहित करने के लिए, अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) ने 2015 में ईएसएस सुरक्षा और विश्वसनीयता पर पहला वार्षिक फोरम लॉन्च किया।

पहले डीओई ईएसएस फोरम ने ईएसएस विनिर्देशों और मानकों पर बड़ी मात्रा में काम में योगदान दिया। सबसे उल्लेखनीय एनईसी नंबर 706 का विकास और एनएफपीए 855 का विकास है, जो स्थिर ऊर्जा भंडारण प्रणाली प्रतिष्ठानों के लिए एक मानक है, जो सीधे आईसीसी आईएफसी और एनएफपीए 1 में स्थिर बैटरी सिस्टम के लिए मानक को प्रभावित करता है। आज, एनईसी और एनएफपीए 855 के पास है 2023 संस्करणों के लिए भी अद्यतन किया गया है।

ईएसएस और यूपीएस मानकों की वर्तमान स्थिति

सभी नियमों और मानकों की विकास गतिविधियों का लक्ष्य इन प्रणालियों की सुरक्षा को पर्याप्त रूप से संबोधित करना है। दुर्भाग्य से, मौजूदा मानकों ने उद्योग में कुछ भ्रम पैदा कर दिया है।

1.एनएफपीए 855. बीईएसएस और यूपीएस की स्थापना को प्रभावित करने वाला मुख्य दस्तावेज एनएफपीए 855 का 2020 संस्करण है, जो स्थिर ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की स्थापना के लिए मानक है। एनएफपीए 855 ऊर्जा भंडारण को "स्थानीय विद्युत भार, उपयोगिता ग्रिड, या ग्रिड समर्थन के लिए भविष्य की आपूर्ति के लिए ऊर्जा भंडारण करने में सक्षम एक या अधिक उपकरणों की एक असेंबली" के रूप में परिभाषित करता है। इस परिभाषा में यूपीएस और ईएसएस के अनुप्रयोग शामिल हैं। इसके अतिरिक्त, एनएफपीए 855 और फायर कोड के लिए ईएसएस का मूल्यांकन और यूएल 9540 को प्रमाणित करना आवश्यक है। हालांकि, यूएल 1778 हमेशा यूपीएस के लिए पारंपरिक उत्पाद सुरक्षा मानक रहा है। लागू सुरक्षा आवश्यकताओं के अनुपालन के लिए सिस्टम का स्वतंत्र रूप से मूल्यांकन किया गया है और यह सुरक्षित स्थापना का समर्थन करता है। इसलिए, यूएल 9540 की आवश्यकता ने उद्योग में कुछ भ्रम पैदा कर दिया है।

2. यूएल 9540ए. UL 9540A को बैटरी स्तर से शुरू करने और इंस्टॉलेशन स्तर पार करने तक चरण दर चरण परीक्षण करने की आवश्यकता होती है। इन आवश्यकताओं के परिणामस्वरूप यूपीएस सिस्टम विपणन मानकों के अधीन हो गए हैं जिनकी अतीत में आवश्यकता नहीं थी।

3.यूएल 1973. यूएल 1973 ईएसएस और यूपीएस के लिए बैटरी सिस्टम सुरक्षा मानक है। हालाँकि, UL 1973-2018 संस्करण में लेड-एसिड बैटरियों के लिए परीक्षण प्रावधान शामिल नहीं हैं, जो लेड-एसिड बैटरियों जैसी पारंपरिक बैटरी तकनीक का उपयोग करने वाले यूपीएस सिस्टम के लिए भी एक चुनौती है।

सारांश

वर्तमान में, एनईसी (नेशनल इलेक्ट्रिकल कोड) और एनएफपीए 855 दोनों इन परिभाषाओं को स्पष्ट कर रहे हैं।

• उदाहरण के लिए, एनएफपीए 855 का 2023 संस्करण स्पष्ट करता है कि विशिष्ट लेड-एसिड और निकल-कैडमियम बैटरी (600 वी या उससे कम) यूएल 1973 में सूचीबद्ध हैं।
• इसके अलावा, यूएल 1778 के अनुसार प्रमाणित और चिह्नित लेड-एसिड बैटरी सिस्टम को बैकअप बिजली आपूर्ति के रूप में उपयोग किए जाने पर यूएल 9540 के अनुसार प्रमाणित करने की आवश्यकता नहीं है।

यूएल 1973 में लेड-एसिड और निकल-कैडमियम बैटरियों के लिए परीक्षण मानकों की कमी की समस्या को हल करने के लिए, परिशिष्ट एच (वाल्व-विनियमित या वेंटेड लेड-एसिड या निकल-कैडमियम बैटरियों के विकल्पों का मूल्यांकन करें) को विशेष रूप से जोड़ा गया था। यूएल 1973 का तीसरा संस्करण फरवरी 2022 में जारी किया गया।

यूपीएस और ईएसएस की सुरक्षित स्थापना आवश्यकताओं को अलग करने के लिए ये परिवर्तन एक सकारात्मक विकास का प्रतिनिधित्व करते हैं। आगे के काम में सीसा-एसिड और निकल-कैडमियम के अलावा अन्य प्रौद्योगिकियों के लिए स्थापना आवश्यकताओं को बेहतर ढंग से संबोधित करने के लिए एनईसी अनुच्छेद 480 को अद्यतन करना शामिल है। इसके अतिरिक्त, अग्नि सुरक्षा नियमों पर अधिक स्पष्टता प्रदान करने के लिए एनएफपीए 855 मानक को और अधिक अद्यतन करने की आवश्यकता है, विशेष रूप से स्थिर अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली विभिन्न तकनीकों के संबंध में, चाहे वे यूपीएस हों या ईएसएस।

लेखक को उम्मीद है कि निरंतर परिवर्तन से उद्योग की सुरक्षा में सुधार होगा, भले ही पारंपरिक यूपीएस या ईएसएस का उपयोग किया जाए। जैसा कि हम देखते हैं कि ऊर्जा भंडारण समाधान महत्वपूर्ण और तेजी से फैल रहे हैं, उत्पादों की आंतरिक सुरक्षा को संबोधित करना सुरक्षा नवाचार को अनलॉक करने और समाज की जरूरतों को पूरा करने के लिए महत्वपूर्ण है।