《鋰電池與鉛酸電池計(jì)算器》比較了兩種用于靜態(tài)UPS系統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)的總擁有成本（TCO)，通過(guò)輸入相關(guān)參數(shù)來(lái)決定哪種解決方案更為經(jīng)濟(jì)。成本分析是建立在靜態(tài)UPS電池實(shí)際的解決方案以及用戶測(cè)量值或電池廠商提供的規(guī)格參數(shù)。該工具時(shí)可通過(guò)調(diào)整輸入?yún)?shù)來(lái)分析對(duì)TCO的影響。 值得注意的是其它的參數(shù)也會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響：比如環(huán)境溫度、電池的充放電狀況、所需制冷條件等等。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，本工具采用如下假設(shè)條件：

• 環(huán)境溫度為25°C

• 使用相同的三相UPS系統(tǒng)

• 忽略UPS系統(tǒng)損耗

• UPS負(fù)載率為100%

• 鋰電池芯采用的是LMO/NMC

• 電池在微小電流充電的損耗分別為：鋰電池為UPS容量的0.1%；而鉛酸電池為UPS容量0.2%

• 分析中不包含電池的暫態(tài)損耗，即市電斷電后電池的放電和隨之的充電過(guò)程的損耗

• 電池占地面積僅僅考慮電池柜或電池架的占地面積

• 不包含安裝成本

• 不包含電池的運(yùn)輸成本

• 鋰電池的運(yùn)維成本假定為投資成本的1.5%；而鉛酸電池的運(yùn)維的成本假定為8%

• 鋰電池成本中已包含有電池管理系統(tǒng)（BMS）成本

• 鉛酸電池BMS成本假定為鉛酸電池本體的20%

• 制冷系統(tǒng)用來(lái)排除電池系統(tǒng)損耗所產(chǎn)生的熱量，假定每排除一千瓦的熱量需要0.33千瓦的能量

一、計(jì)算器輸入?yún)?shù)

通過(guò)權(quán)衡工具網(wǎng)址：http://tools.apc.com , 我們可以很容易找到《鋰電池與鉛酸電池計(jì)算器》，下圖所示為該計(jì)算器的界面。該計(jì)算器的輸入部分包括數(shù)據(jù)中心所處的地理位置、UPS參數(shù)（包含容量和使用年限）、電池參數(shù)（包含后備時(shí)間和更換周期）以及兩個(gè)財(cái)務(wù)分析參數(shù)。下面將為大家詳細(xì)介紹每個(gè)選項(xiàng)的含義以及對(duì)兩種解決方案的影響。

1.數(shù)據(jù)中心位置

UPS系統(tǒng)所處的地理位置會(huì)影響幣種及默認(rèn)用電價(jià)格。一般來(lái)講，地理位置也會(huì)影響UPS及電池系統(tǒng)的總擁有成本。但在該工具中的成本模型中，地理位置僅改變幣種和默認(rèn)的用電價(jià)格。用電價(jià)格指的是每度電電力公司需要收取的價(jià)格平均值。一旦項(xiàng)目所處位置選定，即彈出默認(rèn)用電價(jià)格。用戶也可自行更改用電價(jià)格。該電價(jià)參數(shù)是用來(lái)計(jì)算電池?fù)p耗及制冷所需的能量消耗。

2.UPS參數(shù)

UPS容量是指UPS的可帶載量，單位為kW。該參數(shù)用于計(jì)算鋰電池和鉛酸電池的尺寸和成本， 也用來(lái)計(jì)算電池的損耗（UPS容量的百分比）。UPS使用年限是指在UPS更換之前期望的使用年限。工具中計(jì)算的年度現(xiàn)金流和TCO都與UPS的使用年限有關(guān)。即UPS過(guò)了使用年限后，將不會(huì)產(chǎn)生新的現(xiàn)金流。一般而言，UPS的使用年限在10到15年之間。該參數(shù)可以確定在UPS的使用年限內(nèi)到底需要幾次的電池更新（及更換）。

3.電池參數(shù)

后備時(shí)間是指在電池電量放完之前，UPS可以給負(fù)載提供的后備時(shí)間。一般UPS的后備時(shí)間會(huì)在5到15分鐘之間。該參數(shù)用來(lái)決定鋰電池和鉛酸電池的尺寸和成本。需要注意的是根據(jù)輸入的UPS的容量和后備時(shí)間參數(shù)，由于客觀原因，計(jì)算得到的電池解決方案往往提供的后備時(shí)間比用戶所需要的后備時(shí)間要長(zhǎng)。因此，在有些情況下，當(dāng)所需的后備時(shí)間降低時(shí)，計(jì)算出的TCO結(jié)果并沒(méi)有減少，第229號(hào)白皮書(shū)會(huì)就這種情況做詳細(xì)說(shuō)明。

電池更換周期，即電池更新時(shí)間，指的是舊電池替換新的電池的時(shí)間跨度。周期越短，在UPS的生命周期內(nèi)所需要的更換頻率越高。另外，更換周期與溫度、充放電循環(huán)次數(shù)以及放電深度都有關(guān)系。VRLA電池的服務(wù)時(shí)間一般為3到6年，而鋰電池則長(zhǎng)達(dá)10到15年。需要注意的是，在UPS即將結(jié)束其服務(wù)年限時(shí)替換電池是不經(jīng)濟(jì)的。因此，該工具的模型假定的在UPS服務(wù)年限結(jié)束前兩年不需要更換電池。舉例，如果UPS將在第10年時(shí)替換（即10年的服務(wù)年限），則不需要在第9年和第10年來(lái)替換新的電池。實(shí)際上，UPS的服務(wù)年限往往會(huì)延長(zhǎng)若干年。同樣也可以通過(guò)增加UPS的使用年限來(lái)得到所需的分析結(jié)果。

4.財(cái)務(wù)分析參數(shù)

資金成本是評(píng)估投資資金的折返率，用于計(jì)算給定年限內(nèi)運(yùn)行所需現(xiàn)金流的凈現(xiàn)值（NPV）。建筑月度租賃成本用于計(jì)算電池間占地所需的租賃成本，用于計(jì)算兩種電池的部分運(yùn)行成本。

二、計(jì)算器輸出結(jié)果

該工具的計(jì)算結(jié)果是根據(jù)使用者的輸入?yún)?shù)為其計(jì)算兩種解決方案的累計(jì)成本并進(jìn)行比較，同時(shí)，還提供了10年TCO的明細(xì)分析。

1.累計(jì)成本

如下圖所示，累計(jì)成本曲線給出VRLA電池和鋰電池最多15年累計(jì)的現(xiàn)金流。曲線中的每個(gè)年度TCO，即包含當(dāng)年在內(nèi)之前的年度累加的現(xiàn)金流的凈現(xiàn)值。 可通過(guò)拖動(dòng)虛線選擇評(píng)估兩種電池解決方案在任一年度的TCO。累計(jì)成本僅僅累計(jì)至UPS的可使用年限。曲線圖下的文字說(shuō)明總結(jié)了兩種電池解決方案的TCO及百分比的差異。

2.10年TCO明細(xì)

TCO明細(xì)圖將TCO分為投資成本和四類運(yùn)行成本。每類運(yùn)行成本都是基于累計(jì)成本曲線中虛線所選擇的年份折合的凈現(xiàn)值。下圖所示為VRLA和鋰電池儲(chǔ)能解決方案中TCO的主要成本構(gòu)成。

三、參考資料

本工具的模型主要是基于施耐德電氣數(shù)據(jù)中心科研中心開(kāi)發(fā)的數(shù)學(xué)模型。可通過(guò)施耐德電氣白皮書(shū)庫(kù)查閱有關(guān)開(kāi)發(fā)權(quán)衡工具的科學(xué)原理。