隨著冬季寒潮的來臨，氣溫持續(xù)走低，磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在低溫環(huán)境下的運(yùn)行表現(xiàn)成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。尤其是在我國西北地區(qū)，如甘肅、寧夏、新疆等地，冬季氣溫普遍低于-20℃，部分地區(qū)極端最低氣溫甚至達(dá)到-40℃，這對儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

西北地區(qū)的儲(chǔ)能需求與挑戰(zhàn)

西北地區(qū)是我國新能源發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域，因其豐富的風(fēng)能、光能資源和廣袤的土地而成為新型電力系統(tǒng)建設(shè)的重要陣地。近年來，隨著國家大力推進(jìn)沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)的大型風(fēng)光儲(chǔ)能基地建設(shè)，西北各省份新能源裝機(jī)容量快速增長。為了提高電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力，磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)或共享儲(chǔ)能電站的配套應(yīng)用成為主要技術(shù)路徑之一。

然而，磷酸鐵鋰電池作為當(dāng)前市場占有率超過90%的電化學(xué)儲(chǔ)能電池，其低溫性能較差的問題不容忽視。該類型電池的最佳運(yùn)行溫度為25℃左右，在低溫環(huán)境下，其電解質(zhì)黏度增加，結(jié)晶現(xiàn)象加重，導(dǎo)致離子電導(dǎo)率下降、負(fù)極脫嵌鋰?yán)щy以及內(nèi)阻增大等問題，進(jìn)而影響電池性能并增加安全風(fēng)險(xiǎn)。

低溫對電池性能的影響

以某品牌磷酸鐵鋰電池為例，其安全運(yùn)行溫度范圍為-30℃至55℃，但這一范圍主要指電池的安全使用區(qū)間，并非最佳性能溫度。在0℃環(huán)境下，該電池以0.25P功率充放電時(shí)，可放電容量約為額定值的80%；當(dāng)溫度降至-10℃時(shí)，容量下降至65%；而在-20℃時(shí)，容量僅剩50%。隨著環(huán)境溫度的進(jìn)一步下降，電池的放電性能大幅衰減，甚至可能在極寒環(huán)境下造成不可逆的永久性損傷，帶來安全和經(jīng)濟(jì)上的雙重?fù)p失。

提升低溫運(yùn)行性能的對策

為確保磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在低溫環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行，需從環(huán)境溫控和電池材料改性兩個(gè)層面入手：

1. 環(huán)境溫控措施

? 艙體設(shè)計(jì)：通過在儲(chǔ)能系統(tǒng)艙體中應(yīng)用保溫隔熱材料、安裝工業(yè)空調(diào)或液冷設(shè)備，以及優(yōu)化風(fēng)道設(shè)計(jì)等方式，將運(yùn)行環(huán)境溫度維持在15℃至25℃之間。

? 風(fēng)冷熱管理：常見的儲(chǔ)能預(yù)制艙采用風(fēng)冷方式，通過工業(yè)空調(diào)調(diào)控溫度，同時(shí)結(jié)合熱仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)風(fēng)道布局，保障電池簇的溫度均勻性。在極寒條件下，可增設(shè)電加熱器輔助提升艙內(nèi)溫度。

? 液冷技術(shù)：液冷熱管理方式逐步普及，通過乙二醇水溶液對電池加熱維持運(yùn)行溫度是一種有效手段。目前主流液冷設(shè)備的最低適應(yīng)溫度為-25℃至-30℃，但在更低溫條件下的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性仍需進(jìn)一步研究。

2. 材料改性研究

從電池內(nèi)部材料著手，通過研發(fā)低溫電解質(zhì)、正極材料摻雜改性以及負(fù)極材料表面包覆處理等技術(shù)，可顯著提升電池在低溫環(huán)境下的性能表現(xiàn)。

用與展望

目前，在甘肅、寧夏、新疆等風(fēng)光資源豐富的西北省份，磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于新能源并網(wǎng)項(xiàng)目，多個(gè)儲(chǔ)能電站已順利投入運(yùn)營。然而，為保障這些系統(tǒng)在極端低溫環(huán)境中的安全與高效運(yùn)行，仍需進(jìn)一步優(yōu)化電池固有性能，并加快推進(jìn)溫控技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。

【小航結(jié)語】

伴隨著低溫適應(yīng)技術(shù)的逐步完善和溫控管理水平的提升，磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將在寒冷地區(qū)展現(xiàn)更強(qiáng)的適應(yīng)能力，為西北地區(qū)的新能源開發(fā)和清潔能源高效利用提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。