来自斯科尔科沃科技学院、哈尔滨工业大学和莫斯科物理技术学院的科学家，针对基于钒氧化还原液流电池的储能系统在较大环境温度范围内的运行情况展开研究。研究人员开发了一个钒氧化还原液流电池的数学模型，该模型可描述其在5至40°C不同温度及各种运行参数下的动态行为。

此研究结果发表于《电源杂志》，将为开发先进电池管理算法奠定基础，有助于在低温条件下保持系统最高效率，且该模型也适用于其他类型的液流电池和燃料电池。

液流电池主要用于大规模能源系统，可实现长期电力存储，支持自主供电并确保电网稳定可靠运行，还能应对可再生能源的频率和功率波动问题，为电网提供稳定电力。不过，储能系统通常占地面积大且多安装在室外，易受季节性温度变化影响，进而影响能源效率、功率和容量等关键性能指标。因此，研究环境温度对储能系统运行的影响，是确保其在各种气候条件下可靠、稳定运行的重要任务。

研究小组负责人、斯科尔科沃科技学院能源中心高级研究员米哈伊尔·普加奇介绍，团队根据能量和质量守恒定律，开发了钒液流电池的非等温动态模型。该模型考虑了电解质粘度的温度依赖性，能模拟储能系统在不同工作温度下的各种液压特性，还可预测钒氧化还原液流电池关键参数的变化，包括电压、钒离子浓度、电池组和储罐温度、压降、电解质流速、容量和功率。

研究人员使用从两个功率分别为9kW和35kW的大型钒氧化还原液流电池获得的实验数据验证了该模型，结果显示，模型在预测电解质温度、输出电压和系统压力损失方面准确性很高(误差小于1%)。随后，他们利用该模型对5kW系统在不同电解质流速(4至16L/min)、负载电流密度(20至140mA/cm²)和环境温度(5至25°C)下进行参数分析。

分析结果表明，在较低环境温度下，电解液粘度显著增加，减缓了其在系统内的循环，导致容量大幅损失，因为浓度损失增加，电解液转化率增强。然而，在高负载电流(高于95mA/cm²)下，电解液温度在10次充放电循环中可上升15°C以上，从而稳定流动和容量。论文第一作者、斯科尔科沃科技学院能源中心的初级研究科学家斯坦尼斯拉夫·博格达诺夫称，这意味着通过自热，电池即使在较低环境温度下也能稳定运行。

此外，作者还分析了钒氧化还原液流电池在恒定流速和恒定泵功率两种运行模式下的容量和功率损失情况。在恒定流速模式下，由于电解液粘度高，泵频繁运行导致初始循环中观察到高达10%的显著功率损失;恒泵功率模式避免了系统功率损失，但在低环境温度下的初始循环中会观察到电池容量下降，经过几次循环后，电解质升温，容量水平恢复。

该研究能够确定钒氧化还原液流电池在不同气候和温度下的最佳运行条件。了解温度对性能和耐用性的影响，将有助于设计能够适应不利操作条件的系统，调节电池操作参数可防止过早磨损并降低故障可能性。

更多信息：Stanislav Bogdanov 等人，《低温条件下钒氧化还原液流电池的非等温建模》，《电源杂志》(2025 年)