“锂电池在低温环境下失电严重，电都跑了”。一名在青海建设储能电站的从业者抱怨道。
青海、甘肃、内蒙、吉林等寒冷地区，亦是新能源和储能大规模发展的重点地区，但冬季的严寒正在考验着储能项目的运行表现。
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储能系统的温度耐受性要求
近年来，风、光资源丰富的西北地区实现了储能装机的超预期发展。
据最新数据显示，2023年中国新增投运新型储能21.5GW/46.6GWh，其中新疆的新增投运装机规模领先全国，总计超8GWh，其次为内蒙古和甘肃。
这些地区都具有季节温差大、昼夜温差大的特点，特别是在严寒的冬季，部分地区极端最低温度可达-40℃左右，甚至还会更低，这对储能系统的温度耐受性（尤其是电化学储能电站的运行条件）是严苛的考验。
相关项目在招标文件中对运行温度参数已经给出了要求。
以新疆察布查尔县25万千瓦/100万千瓦时全钒液流电池储能+100万千瓦市场化并网光伏发电项目一期30万千瓦项目—7.5万千瓦/30万千瓦时光伏储能系统总承包招标为例，其招标文件中明确给出了户外环境的最高温度与最低温度要求，其中低温达到零下40度。
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锂电池储能如何耐低温
磷酸铁锂电池作为当前最广泛使用的电化学储能电池类型，市场占比超过90%。但磷酸铁锂电池最佳运行环境温度在25℃左右，低温性能差是磷酸铁锂电池储能电站的主要缺点。
低温环境下，磷酸铁锂电池的性能会受到一系列不利因素的影响。首先，低温会降低电池的离子迁移速率，导致电池的放电容量下降。其次，低温会增加电池的内阻，导致电池在高功率放电时无法提供足够的电流。此外，低温还会导致电池的循环寿命减少，这是由于低温下电池内部化学反应的速率减慢。
如某品牌磷酸铁锂电池的允许运行环境温度在-30~55℃左右，需要注意的是，此温度区间主要指其安全运行温度，并非电池的最佳性能运行温度，在0.25P的充放电功率下，0℃时可放电能量在80%左右，-10℃时可放电能量在65%左右，而在-20℃时可放电能量仅在50%左右，随着运行环境温度的下降，其可放电能量急剧下降。
更为重要的是，磷酸铁锂电池若长期储存或运行在极端低温环境下，可能会造成不可逆的永久损伤，造成巨大的安全风险和经济损失。
为了应对这一问题，锂电池储能系统一般通过在舱体内加置保温隔热材料、配置空调等措施，维持运行环境温度在15-25℃左右。但在实际的项目运行上，部分锂电池项目为降低运行成本，并未采取严格的温度控制策略。且大多数空调在零下30℃以下的极低温度下制热能力亦大打折扣。
同时，锂电池也在不断通过技术革新来提升其低温性能，如中国科学院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所先进储能技术中心研究团队通过锂电池负极材料创新和电解液体系创新，直接扩大了电池的工作温度范围，其中最低工作温度达零下70℃、最高工作温度达零上80℃，实现了高寒酷暑的宽温域应用场景。
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液流电池的耐低温能力
液流电池的温度耐受性主要体现在电解液方面。
以最为成熟的钒电池为例，常见的硫酸基电解液对工作环境温度的要求一般在5℃~45℃范围，过高或者过低都需要温控系统调节。
▲山东海化1MW/4MWh盐酸基全钒液流电池储能电站
但盐酸基电解液的表现有了很大提升。2022年7月，液流储能科技有限公司建成国内首个盐酸基全钒液流电池储能电站，其宣称可在-35～65℃的温度范围内稳定工作。在通常情况下温控装置都无需启动。
当然，和锂电池系统一样，几乎所有的储能舱内都配置有保温系统，温控等系统。在环境温度过低时，启动温控系统维持运行温度。相较而言，钒电池的冗余度更大，不用过度依赖温控调节，同时节约更多系统运行成本。
如上文所述的察布查尔县钒电池储能项目，大连融科储能技术发展有限公司中标，也说明了其钒电池产品可以满足低温环境的运行条件。
▲张家口战石沟250kW/1.5MWh示范项目
在液流电池的其他常见技术体系中，铁铬液流电池的运行温区相对较大，电解液可以在-20℃~70℃范围内运行。2020年底，国家电投成功试制“容和一号”大容量铁铬液流电池电堆，并在河北张家口战石沟250kW/1.5MWh示范项目上成功应用，经受了张家口地区-40℃的极寒考验。
目前，“长寿命宽温域有机储能电池”项目已被列入国家重点研发计划储能与智能电网技术重点专项，说明了从技术角度解决这一问题的必要性。在实际的市场层面，能否“抗冻”将成为储能电站的一道必答题，当下，无论是锂电池还是液流电池，其低温运行能力都还有一定的提升空间。
原文始发于微信公众号（ESPlaza长时储能网）：锂电池VS液流电池：谁更“抗冻”