WendyTorell：生命周期内蓄电池储能和飞轮储能碳足迹分析第209号白皮书（10页）.pdf

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1、 生命周期内蓄电池储能 和飞轮储能碳足迹分析 版本 0 作者 Wendy Torell 第 209 号白皮书 静态 UPS 的飞轮储能通常被认为是一种比蓄电池储能“更绿色”的技术。本文进行全生命周期内碳足迹分析后，结论恰恰相反，主要原因在于飞轮在其生命周期内运行能耗比等同的 VRLA 蓄电池解决方案要多，且这些能耗所对应的碳排放远超其原材料或所需制冷系统所能减少的碳排放。施耐德提供的权衡工具可以帮助计算并比较相对应的碳排放量。摘要 施耐德电气旗下 的白皮书现收录于施耐德电气白皮书资料库 由施耐德电气数据中心科研中心数据中心科研中心发表 DCSCSchneider-E 生命周期内蓄电池储能和飞轮

2、储能碳足迹分析 施耐德电气 数据中心科研中心 版本 0 2 现今数据中心的 UPS 大多数为使用铅酸蓄电池储能的静态 UPS。然而，人们对飞轮储能取代更为常见的蓄电池储能产生了越来越大的兴趣。将飞轮作为替代方式的原因有很多，第 65 号白皮书数据中心蓄电池、飞轮和超级电容器不同储能方式比较分别对不同储能方式做了详细的描述并分析了各自的优缺点。表表 1 总结了铅酸蓄电池和飞轮储能方式的主要区别。本白皮书深入比较了静态 UPS 储能选择的飞轮与 VRLA 蓄电池的碳足迹，并提供了明确的比较方法。飞轮通常被认为是一种 比蓄电池“更绿色”的替代方案，主要缘于以下三个因素：飞轮与蓄电池所用材料的不同 较

3、高的耐温性，因此无需对飞轮提供额外制冷 预期更长的寿命 相反，铅酸蓄电池因其有害物质及铅的使用量，通常被认为对环境有害。人们总是设想蓄电池垃圾填埋场以及其对环境所造成的相关危害。但事实上 VRLA 蓄电池中的大多数铅可以回收。根据美国国际电池理事会（BCI）的数据，实际上超过 98%的蓄电池铅被回收的蓄电池铅被回收1。本文分析并展示出整个数据中心生命周期内 VRLA 蓄电池与飞轮的碳足迹。分析显示，原材料、服务更换寿命和所需的制冷消耗并不能推动“更绿色”。数据中心数据中心生命周期生命周期内内的的运行能耗的运行能耗的差异差异得得到的到的结论结论是是 VRLA 蓄电池蓄电池在在生命周期生命周期的的

4、碳足迹比飞轮碳足迹比飞轮储能储能更更少少。1 http:/batterycouncil.org/?page=battery_recycling 属性 铅酸蓄电池 飞轮 运行时间 5 分钟-8 小时 1 秒钟-1 分钟 运行条件 运行温度范围窄 运行温度范围宽 维护成本 预防性维护，每 3-5 年更换一次电池 预防性维护，更换轴承（取决于供应商）占地面积 较大占地面积 较小占地面积 能耗 蓄电池浮充充电消耗能量=较低损耗 维持飞轮旋转的能量=较高损耗 碳足迹 生命周期内碳足迹较低 生命周期内碳足迹较高 简介 飞轮和旋转式不同 飞轮 UPS 和旋转式 UPS 经常交替使用，然而这两个术语并不相同

5、“飞轮飞轮”UPS 是一种静态UPS，通过直流电源供电的飞轮动能储能取代直流的电池串。旋转式旋转式 UPS 之所以称为“旋转式”，因为 UPS 的旋转组件（如电动发电机）用于将能量传输给负荷。旋转式UPS 储能既可以是飞轮，也可以是蓄电池。第 92 号白皮书静态式 UPS 和旋转式 UPS 的比较详细解释了这两者的区别。表 1 储能VRLA蓄电池与飞轮的概要性比较 生命周期内蓄电池储能和飞轮储能碳足迹分析 施耐德电气 数据中心科研中心 版本 0 3 在比较备选储能方式的碳足迹时，考虑全生命周期内的碳排放是非常重要的。本文在分析时考虑到“从摇篮到坟墓”的总体碳排放（图图 1），有时又称“隐性”碳

6、排放。产生碳排放的主要环节包括原材料提取、生产流程、运输、系统运行能耗、配套系统（UPS 情况中的制冷）以及材料回收处理等。分析方法 基于生命周期中的以下各个阶段，对 VRLA 蓄电池和飞轮进行建模。其中，某些环节的碳足迹未被考虑，原因是这些环节对整体碳足迹的影响很小，或者对两种储能方式的影响相同或非常相似。1.原材料原材料：通过多种产品规格书确定 VRLA 蓄电池和飞轮的典型化学成分，从而得出原材料的组成百分比。受麻省理工大学支持、由英国巴斯大学完成的一份报告收集了各种原材料的隐性碳比例（碳重量（kg）/原材料重量（kg）。材料的碳排放率包括原材料以及根据原材料的典型回收率计算而得到的数据2