本公开提供一种具有冷源的二氧化碳储能系统及其控制方法。具有冷源的二氧化碳储能系统包括依次闭环连接的储液罐、释能组件、储气库和储能组件，以及包括与储能组件连通的冷源组件；其中，储能组件包括冷凝器，冷凝器具有与储液罐连通的二氧化碳通道和用于冷却二氧化碳的冷源通道；冷源组件包括：介质容器，用于存储液体和高压空气；膨胀组件，膨胀组件和介质容器、冷源通道均连接，介质容器内的高压空气能够流入膨胀组件膨胀降温后形成低温空气并进入冷源通道以冷却二氧化碳。本公开的具有冷源的二氧化碳储能系统能够提高具有冷源的二氧化碳储能系统的系统效率。