ગ્રીડમાંથી પાવરના વિક્ષેપો દરમિયાન કી લોડના સતત સંચાલનને સમર્થન આપવા માટે ઘણા વર્ષોથી વિવિધ એપ્લિકેશન્સમાં અનઇન્ટ્રપ્ટિબલ પાવર સપ્લાય (UPS) તકનીકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. નિર્ધારિત લોડ્સના સંચાલનમાં દખલ કરતા ગ્રીડ વિક્ષેપોથી વધારાની પ્રતિરક્ષા પ્રદાન કરવા માટે આ સિસ્ટમોનો ઉપયોગ ઘણાં વિવિધ સ્થળોએ કરવામાં આવ્યો છે. યુપીએસ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કમ્પ્યુટર, કમ્પ્યુટર સુવિધાઓ અને ટેલિકોમ્યુનિકેશન સાધનોને સુરક્ષિત કરવા માટે થાય છે. નવી ઉર્જા તકનીકોના તાજેતરના ઉત્ક્રાંતિ સાથે, ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલી (ESS) ઝડપથી પ્રસરી છે. ESS, ખાસ કરીને જેઓ બેટરી ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરે છે, તે સામાન્ય રીતે નવીનીકરણીય સ્ત્રોતો જેમ કે સૌર અથવા પવન ઉર્જા દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવે છે અને અલગ-અલગ સમયે ઉપયોગ માટે આ સ્ત્રોતો દ્વારા ઉત્પાદિત ઊર્જાના સંગ્રહને સક્ષમ કરે છે.

UPS માટે વર્તમાન યુએસ ANSI સ્ટાન્ડર્ડ UL 1778 છે, જે અનઇન્ટરપ્ટિબલ પાવર સિસ્ટમ્સ માટેનું ધોરણ છે. અને કેનેડા માટે CSA-C22.2 નંબર 107.3. UL 9540, એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ અને ઇક્વિપમેન્ટ માટેનું માનક, ESS માટે અમેરિકન અને કેનેડિયન રાષ્ટ્રીય ધોરણ છે. જ્યારે પરિપક્વ UPS ઉત્પાદનો અને ઉત્પાદિત ઝડપથી વિકસતા ESS બંનેમાં ટેકનિકલ સોલ્યુશન્સ, ઓપરેશન્સ અને ઇન્સ્ટોલેશનમાં કેટલીક સમાનતા છે, ત્યાં મહત્વપૂર્ણ તફાવતો છે. આ પેપર નિર્ણાયક ભિન્નતાઓની સમીક્ષા કરશે, દરેક સાથે સંકળાયેલ લાગુ પડતી ઉત્પાદન સલામતી આવશ્યકતાઓની રૂપરેખા આપશે અને સંક્ષિપ્તમાં જણાવશે કે બંને પ્રકારના ઇન્સ્ટોલેશનને સંબોધવામાં કોડ્સ કેવી રીતે વિકસિત થઈ રહ્યા છે.

પરિચયયુપીએસ

રચના

UPS સિસ્ટમ એ ઇલેક્ટ્રિકલ સિસ્ટમ છે જે ઇલેક્ટ્રિક ગ્રીડ નિષ્ફળતા અથવા અન્ય મુખ્ય પાવર સ્રોત નિષ્ફળતાના મોડની સ્થિતિમાં ગંભીર લોડ માટે તાત્કાલિક કામચલાઉ વૈકલ્પિક વર્તમાન-આધારિત પાવર પ્રદાન કરવા માટે રચાયેલ છે. ચોક્કસ સમયગાળા માટે પૂર્વનિર્ધારિત શક્તિની ત્વરિત ચાલુ રાખવા માટે UPS માપવામાં આવે છે. આનાથી સેકન્ડરી પાવર સ્ત્રોત, દા.ત., જનરેટર, ઓનલાઈન આવવા અને પાવર બેકઅપ સાથે ચાલુ રાખવા માટે પરવાનગી આપે છે. UPS બિન-આવશ્યક લોડને સુરક્ષિત રીતે બંધ કરી શકે છે જ્યારે વધુ મહત્વપૂર્ણ સાધનોના ભારને પાવર આપવાનું ચાલુ રાખે છે. યુપીએસ સિસ્ટમ્સ ઘણા વર્ષોથી વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે આ મહત્વપૂર્ણ આધાર પૂરો પાડે છે. યુપીએસ સંકલિત ઉર્જા સ્ત્રોતમાંથી સંગ્રહિત ઊર્જાનો ઉપયોગ કરશે. આ સામાન્ય રીતે બેટરી બેંક, સુપરકેપેસિટર અથવા ઉર્જા સ્ત્રોત તરીકે ફ્લાયવ્હીલની યાંત્રિક હિલચાલ છે.

તેના પુરવઠા માટે બેટરી બેંકનો ઉપયોગ કરતી લાક્ષણિક યુપીએસમાં નીચેના મુખ્ય ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે:

રેક્ટિફાયર/ચાર્જર - આ UPS વિભાગ AC મેઈન સપ્લાય લે છે, તેને સુધારે છે અને બેટરી ચાર્જ કરવા માટે વપરાતા DC વોલ્ટેજનું ઉત્પાદન કરે છે.

• ઇન્વર્ટર - મુખ્ય પુરવઠામાં નિષ્ફળતાના કિસ્સામાં, ઇન્વર્ટર બેટરીમાં સંગ્રહિત ડીસી પાવરને સપોર્ટેડ સાધનો માટે યોગ્ય સ્વચ્છ AC પાવર આઉટપુટમાં રૂપાંતરિત કરશે.

• ટ્રાન્સફર સ્વીચ - એક સ્વચાલિત અને ત્વરિત સ્વિચિંગ ઉપકરણ જે વિવિધ સ્ત્રોતોમાંથી પાવર ટ્રાન્સફર કરે છે, દા.ત. મેઈન, યુપીએસ ઈન્વર્ટર અને જનરેટર, ગંભીર લોડ પર.

• બૅટરી બૅન્ક - UPS માટે તેનું ઇચ્છિત કાર્ય કરવા માટે જરૂરી ઊર્જાનો સંગ્રહ કરે છે.

વર્તમાન ધોરણો યુપીએસ સિસ્ટમ માટે

• UPS માટે વર્તમાન યુએસ ANSI સ્ટાન્ડર્ડ UL 1778/C22.2 નંબર 107.3 છે, જે અનઇન્ટ્રપ્ટિબલ પાવર સિસ્ટમ્સ માટેનું ધોરણ છે, જે UPS ને "કન્વર્ટર્સ, સ્વીચો અને ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો (જેમ કે બેટરી) નું સંયોજન" તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે. ઇનપુટ પાવર નિષ્ફળતાના કિસ્સામાં લોડમાં પાવરની સાતત્ય જાળવવા માટેની સિસ્ટમ."

• IEC 62040-1 અને IEC 62477-1 ની નવી આવૃત્તિઓ વિકાસ હેઠળ છે. UL/CSA 62040-1 (સંદર્ભ માનક તરીકે UL/CSA 62477-1 નો ઉપયોગ કરીને) આ ધોરણો સાથે સુસંગત રહેશે.

પરિચય ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમ્સ (ESS)

ESSs ઉપલબ્ધતાનો સામનો કરી રહેલા સંખ્યાબંધ પડકારોના જવાબ તરીકે ટ્રેક્શન મેળવી રહ્યાં છે અને

આજના ઊર્જા બજારમાં વિશ્વસનીયતા. ESS, ખાસ કરીને જેઓ બેટરી ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરે છે, તે સૌર અથવા પવન ઉર્જા જેવા નવીનીકરણીય સ્ત્રોતોની ચલ ઉપલબ્ધતાને ઘટાડવામાં મદદ કરે છે. ESS એ પીક યુઝ સમય દરમિયાન વિશ્વસનીય પાવરનો સ્ત્રોત છે અને લોડ મેનેજમેન્ટ, પાવર વધઘટ અને અન્ય ગ્રીડ-સંબંધિત કાર્યોમાં મદદ કરી શકે છે. ESS નો ઉપયોગ ઉપયોગિતા, વ્યાપારી, ઔદ્યોગિક અને રહેણાંક કાર્યક્રમો માટે થાય છે.

ESS માટે વર્તમાન ધોરણો

UL 9540, એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ અને ઇક્વિપમેન્ટ માટેનું માનક, ESS માટે અમેરિકન અને કેનેડિયન રાષ્ટ્રીય ધોરણ છે.

• સૌપ્રથમ 2016 માં પ્રકાશિત, UL 9540 માં ESS માટે બેટરી એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ (BESS) સહિત બહુવિધ તકનીકોનો સમાવેશ થાય છે. UL 9540 અન્ય સ્ટોરેજ ટેક્નોલોજીઓને પણ આવરી લે છે: યાંત્રિક ESS, દા.ત., જનરેટર સાથે જોડાયેલ ફ્લાયવ્હીલ સ્ટોરેજ, રાસાયણિક ESS, દા.ત., ફ્યુઅલ સેલ સિસ્ટમ સાથે જોડી હાઇડ્રોજન સ્ટોરેજ, અને થર્મલ ESS, દા.ત., જનરેટર સાથે જોડાયેલ સુપ્ત ગરમી સંગ્રહ.
• UL 9540, તેની બીજી આવૃત્તિ ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીને "ઉર્જા મેળવે છે અને પછી જરૂર પડ્યે વિદ્યુત ઉર્જાનો પુરવઠો પૂરો પાડવા માટે પછીના ઉપયોગ માટે તે ઉર્જાનો સંગ્રહ કરવા માટેનું સાધન પૂરું પાડે છે" તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે. UL 9540 ની બીજી આવૃત્તિ માટે વધુ જરૂરી છે કે BESS UL 9540A, બેટરી એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સમાં થર્મલ રનઅવે ફાયર પ્રચારનું મૂલ્યાંકન કરવા માટેની માનક પરીક્ષણ પદ્ધતિ, જો કોડમાં અપવાદોને પૂર્ણ કરવા માટે જરૂરી હોય તો.
• UL 9540 હાલમાં તેની ત્રીજી આવૃત્તિમાં છે.

ESS ને UPS સાથે સરખાવી

કાર્યો અને પરિમાણ

ESS બાંધકામમાં UPS જેવું જ છે પરંતુ તેના વપરાશમાં અલગ છે. UPS ની જેમ, ESSમાં બેટરી, પાવર કન્વર્ઝન સાધનો, દા.ત., ઇન્વર્ટર અને અન્ય વિવિધ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને નિયંત્રણો જેવી ઊર્જા સંગ્રહ પદ્ધતિનો સમાવેશ થાય છે. જો કે, યુપીએસથી વિપરીત, એક ESS ગ્રીડની સમાંતર રીતે કાર્ય કરી શકે છે, જેનું પરિણામ એ છે કે યુપીએસ ક્યારેય અનુભવે તે કરતાં સિસ્ટમની વધુ સાયકલિંગમાં પરિણમે છે. ESS ગ્રીડ સાથે અરસપરસ સહયોગ કરી શકે છે અથવા સ્ટેન્ડઅલોન મોડમાં અથવા બંનેમાં, પાવર કન્વર્ઝન સિસ્ટમના પ્રકારને આધારે કાર્યરત છે. ESS UPS કાર્યક્ષમતા તરીકે પણ કામ કરી શકે છે. યુપીએસની જેમ, ESS નાની રહેણાંક સિસ્ટમથી વિવિધ કદમાં આવી શકે છે જે કન્ટેનરની અંદર બહુવિધ બેટરી રેક્સ સાથે મલ્ટિ-મેગાવોટ એનર્જી કન્ટેનર સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ કરીને ઉપયોગિતા એપ્લિકેશનો માટે 20 kWh કરતાં ઓછી ઊર્જા ધરાવે છે.

રાસાયણિક રચના અને સલામતી

યુપીએસમાં વપરાતી લાક્ષણિક બેટરી રસાયણશાસ્ત્ર હંમેશા લીડ-એસિડ અથવા નિકલ-કેડમિયમ બેટરીઓ છે. UPS થી વિપરીત, BESS શરૂઆતથી જ લિથિયમ-આયન બેટરી જેવી ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરે છે કારણ કે લિથિયમ-આયન બેટરીમાં સારી સાયકલ પરફોર્મન્સ અને ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા હોય છે, જે નાના ભૌતિક પદચિહ્નમાં વધુ ઊર્જા પૂરી પાડી શકે છે. લિથિયમ-આયન બેટરીમાં પરંપરાગત બેટરી તકનીકો કરતાં ઘણી ઓછી જાળવણી જરૂરિયાતો પણ હોય છે. પરંતુ હાલમાં, લિથિયમ-આયન બેટરીઓ પણ UPS એપ્લિકેશન્સમાં વધુને વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે.

જો કે, એરિઝોનામાં 2019માં યુટિલિટી એપ્લીકેશનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ESSને સંડોવતા એક ગંભીર અકસ્માતના પરિણામે કેટલાક પ્રથમ પ્રતિભાવકર્તાઓને ગંભીર ઈજાઓ થઈ હતી અને નિયમનકારો અને વીમા એજન્સીઓ સહિત વિવિધ હિસ્સેદારોનું ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું હતું. ટાળી શકાય તેવી સલામતી ઘટનાઓ દ્વારા આ વિકસતા ક્ષેત્રને અવરોધ ન આવે તેની ખાતરી કરવા માટે, ESS માટે યોગ્ય વિશિષ્ટતાઓ અને ધોરણો વિકસાવવાની જરૂર છે. ESS માટે યોગ્ય સુરક્ષા સ્પષ્ટીકરણો અને ધોરણોના વિકાસને પ્રોત્સાહિત કરવા માટે, યુએસ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ એનર્જી (DOE) એ 2015 માં ESS સલામતી અને વિશ્વસનીયતા પર પ્રથમ વાર્ષિક ફોરમ શરૂ કર્યું.

પ્રથમ DOE ESS ફોરમે ESS સ્પષ્ટીકરણો અને ધોરણો પર મોટા પ્રમાણમાં કામ કરવામાં યોગદાન આપ્યું. સૌથી નોંધપાત્ર NEC નંબર 706 નો વિકાસ અને NFPA 855 નો વિકાસ છે, જે સ્થિર ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમ ઇન્સ્ટોલેશન માટેનું એક માનક છે, જે ICC IFC અને NFPA 1 માં સ્થિર બેટરી સિસ્ટમ્સ માટેના ધોરણને સીધી અસર કરે છે. આજે, NEC અને NFPA 855 પાસે છે. 2023 વર્ઝન માટે પણ અપડેટ કરવામાં આવ્યું છે.

ESS અને UPS ધોરણોની વર્તમાન સ્થિતિ

તમામ નિયમો અને ધોરણોની વિકાસ પ્રવૃત્તિઓનો ધ્યેય આ સિસ્ટમોની સુરક્ષાને પર્યાપ્ત રીતે સંબોધવાનો છે. કમનસીબે, વર્તમાન ધોરણોએ ઉદ્યોગમાં થોડી મૂંઝવણ ઊભી કરી છે.

1.NFPA 855. BESS અને UPS ના ઇન્સ્ટોલેશનને અસર કરતો મુખ્ય દસ્તાવેજ NFPA 855 નું 2020 વર્ઝન છે, જે સ્ટેશનરી એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સના ઇન્સ્ટોલેશન માટેનું માનક છે. NFPA 855 ઉર્જા સંગ્રહને "સ્થાનિક વિદ્યુત લોડ, યુટિલિટી ગ્રીડ અથવા ગ્રીડ સપોર્ટને ભાવિ સપ્લાય માટે ઊર્જા સંગ્રહિત કરવા સક્ષમ એક અથવા વધુ ઉપકરણોની એસેમ્બલી" તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે. આ વ્યાખ્યામાં UPS અને ESS માટેની અરજીઓનો સમાવેશ થાય છે. વધુમાં, NFPA 855 અને ફાયર કોડ માટે ESSsનું મૂલ્યાંકન કરવું અને UL 9540 ને પ્રમાણિત કરવું જરૂરી છે. જો કે, UL 1778 હંમેશા UPS માટે પરંપરાગત ઉત્પાદન સલામતી ધોરણ રહ્યું છે. લાગુ સલામતી આવશ્યકતાઓનું પાલન કરવા માટે સિસ્ટમનું સ્વતંત્ર રીતે મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું છે અને સલામત ઇન્સ્ટોલેશનને સમર્થન આપે છે. તેથી, UL 9540 ની આવશ્યકતાએ ઉદ્યોગમાં થોડી મૂંઝવણ ઊભી કરી છે.

2. UL 9540A. UL 9540A ને બેટરી લેવલથી શરૂ કરીને ઇન્સ્ટોલેશન લેવલને પસાર ન થાય ત્યાં સુધી સ્ટેપ બાય ટેસ્ટિંગની જરૂર છે. આ જરૂરિયાતોનું પરિણામ એ છે કે UPS સિસ્ટમ માર્કેટિંગ ધોરણોને આધીન છે જે ભૂતકાળમાં જરૂરી ન હતા.

3.UL 1973. UL 1973 એ ESS અને UPS માટે બેટરી સિસ્ટમ સલામતી ધોરણ છે. જો કે, UL 1973-2018 સંસ્કરણમાં લીડ-એસિડ બેટરી માટે પરીક્ષણની જોગવાઈઓ શામેલ નથી, જે લીડ-એસિડ બેટરી જેવી પરંપરાગત બેટરી તકનીકનો ઉપયોગ કરતી UPS સિસ્ટમ્સ માટે પણ એક પડકાર છે.

સારાંશ

હાલમાં, NEC (નેશનલ ઇલેક્ટ્રિકલ કોડ) અને NFPA 855 બંને આ વ્યાખ્યાઓને સ્પષ્ટ કરી રહ્યાં છે.

• ઉદાહરણ તરીકે, NFPA 855 નું 2023 સંસ્કરણ સ્પષ્ટ કરે છે કે ચોક્કસ લીડ-એસિડ અને નિકલ-કેડમિયમ બેટરીઓ (600 V અથવા ઓછી) UL 1973 માં સૂચિબદ્ધ છે.
• વધુમાં, જ્યારે બેકઅપ પાવર સપ્લાય તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે UL 1778 અનુસાર પ્રમાણિત અને ચિહ્નિત થયેલ લીડ-એસિડ બેટરી સિસ્ટમ્સને UL 9540 અનુસાર પ્રમાણિત કરવાની જરૂર નથી.

UL 1973 માં લીડ-એસિડ અને નિકલ-કેડમિયમ બેટરી માટેના પરીક્ષણ ધોરણોના અભાવની સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, પરિશિષ્ટ H (વાલ્વ-રેગ્યુલેટેડ અથવા વેન્ટેડ લીડ-એસિડ અથવા નિકલ-કેડમિયમ બેટરીના વિકલ્પોનું મૂલ્યાંકન કરો) ખાસ કરીને ઉમેરવામાં આવ્યું હતું. UL 1973 ની ત્રીજી આવૃત્તિ ફેબ્રુઆરી 2022 માં રિલીઝ થઈ.

આ ફેરફારો UPS અને ESS ની સલામત ઇન્સ્ટોલેશન આવશ્યકતાઓને અલગ પાડવા માટે હકારાત્મક વિકાસનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. આગળના કામમાં લીડ-એસિડ અને નિકલ-કેડમિયમ સિવાયની ટેક્નોલોજી માટે ઇન્સ્ટોલેશનની જરૂરિયાતોને વધુ સારી રીતે સંબોધવા માટે NEC કલમ 480ને અપડેટ કરવાનો સમાવેશ થાય છે. વધુમાં, NFPA 855 સ્ટાન્ડર્ડને આગ સુરક્ષા નિયમો પર વધુ સ્પષ્ટતા પ્રદાન કરવા માટે વધુ અપડેટ કરવાની જરૂર છે, ખાસ કરીને સ્થિર એપ્લિકેશન્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતી વિવિધ તકનીકો વિશે, પછી ભલે તે UPS હોય કે ESS.

લેખક આશા રાખે છે કે પરંપરાગત UPS અથવા ESS નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે કે કેમ તે ધ્યાનમાં લીધા વિના સતત ફેરફારો ઉદ્યોગની સલામતીમાં સુધારો કરશે. જેમ જેમ આપણે જોઈએ છીએ કે ઉર્જા સંગ્રહ ઉકેલો નોંધપાત્ર અને ઝડપી રીતે ફેલાય છે, ત્યારે ઉત્પાદનોની આંતરિક સલામતીને સંબોધિત કરવી સલામતી નવીનીકરણને અનલૉક કરવા અને સમાજની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે.