《鋰電池與鉛酸電池計算器》比較了兩種用于靜態(tài)UPS系統(tǒng)的儲能技術(shù)的總擁有成本（TCO)，通過輸入相關(guān)參數(shù)來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電池實際的解決方案以及用戶測量值或電池廠商提供的規(guī)格參數(shù)。該工具時可通過調(diào)整輸入?yún)?shù)來分析對TCO的影響。 值得注意的是其它的參數(shù)也會對結(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。為了簡化計算，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

• 不包含電池的運輸成本

• 鋰電池的運維成本假定為投資成本的1.5%；而鉛酸電池的運維的成本假定為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、計算器輸入?yún)?shù)

通過權(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算器》，下圖所示為該計算器的界面。該計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)（包含后備時間和更換周期）以及兩個財務(wù)分析參數(shù)。下面將為大家詳細(xì)介紹每個選項的含義以及對兩種解決方案的影響。

1.數(shù)據(jù)中心位置

UPS系統(tǒng)所處的地理位置會影響幣種及默認(rèn)用電價格。一般來講，地理位置也會影響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)的用電價格。用電價格指的是每度電電力公司需要收取的價格平均值。一旦項目所處位置選定，即彈出默認(rèn)用電價格。用戶也可自行更改用電價格。該電價參數(shù)是用來計算電池?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)用于計算鋰電池和鉛酸電池的尺寸和成本， 也用來計算電池的損耗（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。工具中計算的年度現(xiàn)金流和TCO都與UPS的使用年限有關(guān)。即UPS過了使用年限后，將不會產(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)載提供的后備時間。一般UPS的后備時間會在5到15分鐘之間。該參數(shù)用來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的容量和后備時間參數(shù)，由于客觀原因，計算得到的電池解決方案往往提供的后備時間比用戶所需要的后備時間要長。因此，在有些情況下，當(dāng)所需的后備時間降低時，計算出的TCO結(jié)果并沒有減少，第229號白皮書會就這種情況做詳細(xì)說明。

電池更換周期，即電池更新時間，指的是舊電池替換新的電池的時間跨度。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)時間一般為3到6年，而鋰電池則長達(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年時替換（即10年的服務(wù)年限），則不需要在第9年和第10年來替換新的電池。實際上，UPS的服務(wù)年限往往會延長若干年。同樣也可以通過增加UPS的使用年限來得到所需的分析結(jié)果。

4.財務(wù)分析參數(shù)

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

二、計算器輸出結(jié)果

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

1.累計成本

如下圖所示，累計成本曲線給出VRLA電池和鋰電池最多15年累計的現(xiàn)金流。曲線中的每個年度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。 可通過拖動虛線選擇評估兩種電池解決方案在任一年度的TCO。累計成本僅僅累計至UPS的可使用年限。曲線圖下的文字說明總結(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行成本。每類運行成本都是基于累計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)中心科研中心開發(fā)的數(shù)學(xué)模型?？赏ㄟ^施耐德電氣白皮書庫查閱有關(guān)開發(fā)權(quán)衡工具的科學(xué)原理。