[0001] 本发明属于电化学储能技术领域，具体涉及电化学储能装置及储能系统。

[0002] 随着新能源技术和储能技术的快速发展，电化学储能系统逐渐走向市场化应用，电化学储能可以应用在电力调频调峰、平滑新能源发电波动、微电网、后备电源等多个方面。

[0003] 在公开号为CN 109309245 A的中国专利中，提到了一种电解液及电化学储能装置。所述电解液包括电解质盐以及添加剂。所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及二氧杂环化合物。在两者的共同作用下，可以使电化学储能装置的正、负极表面均形成一层致密、均匀且稳定的钝化膜，尤其是在负极表面能够形成低阻抗且致密的固态电解质界面膜，可减少正、负极与电解液的接触，从而避免电解液在正、负极表面发生持续氧化和还原反应，进而减弱了电解液的分解和电化学储能装置的内阻上升，使电化学储能装置具有较好的高温存储性能和高温循环性能，尽管上述方案有益效果诸多，但是该方案中对于电化学装置中能量密度较低，且装置中产生的电能无法直接与电网连接，能量无法合理分配，经济效益较低。

[0004] 对此，发明人提出电化学储能装置及储能系统，用以解决上述问题。

[0039] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0040] 实施例一：

[0041] 请参阅图1至图4所示，电化学储能系统，包括：

[0042] 多功能电极板模块，采用柔性基材和纳米结构电极材料，可以实现柔性设计和高能量密度，采用流动电池设计，使用离子液体电解质，电解质流动性能良好，进行散热和提高电池循环寿命，同时提高电池的能量密度和稳定性，纳米结构电极材料能够提高能量转换效率和循环寿命；

[0043] 电池模块，电池作为主要能量存储介质，包括锂离子电池、钠硫电池或流动电池，通过电网连接装置，连接电池模块与电网，实现电能的双向输送；

[0044] 智能能量管理模块，包括智能控制单元、通信接口、电池保护单元和能量管理单元，用于控制整个系统的运行，监控电池状态和温度，并优化电池充放电过程，以最大化能源转换效率和延长电池寿命；

[0045] 智能控制单元是智能能量管理模块的核心，通常由嵌入式系统或微控制器构成，具有高度的计算能力和控制功能，智能控制单元负责实时监测电池模块的状态参数，如电压、电流、温度等，并根据系统需求采取相应的控制策略；

[0046] 电池保护单元是用于监测和保护电池模块的安全性和稳定性的重要部件，包括过压保护、欠压保护、过流保护、温度监测和均衡管理等功能，以防止电池发生过充、过放、短路等故障，保障电池的安全运行；

[0047] 能量管理单元负责制定并执行电池模块的充放电策略，以最大限度地提高系统的能量利用率和运行效率，包括充放电控制算法、能量转换和分配逻辑等功能，通过动态调整电池的充放电参数来适应不同的能源需求和电网条件；

[0048] 通信模块，用于连接智能能量管理模块与其他系统组件、外部设备或网络进行通信，与电网和能源管理中心进行通信，实现对电池模块的远程监控和控制，通过互联网连接，实现对系统的远程监控、诊断和控制，用户可以通过手机App或网页进行实时监测和管理；

[0049] 用于连接智能能量管理模块与其他系统组件、外部设备或网络进行通信。常见的通信接口包括以太网接口、Wi‑F i、蓝牙、CAN总线等，通过这些接口可以实现与电网、能源管理中心或其他储能系统的数据交换和远程控制；

[0050] 可再生能源集成模块，与太阳能光伏板、风力发电机组再生能源设备集成，对可再生能源进行收集、转换和储存，提高系统的可持续性。

[0051] 具体的，柔性基材为聚合物薄膜或碳纳米管布，使电极具有柔性和可塑性，将纳米结构电极材料均匀分散在柔性基材上，以形成柔性电极，同时保证良好的电导率和稳定性。

[0052] 具体的，纳米结构电极材料中正极材料采用具有纳米结构的氧化物或磷酸盐，以提高电池的能量密度和循环寿命；

[0053] 负极材料采用纳米结构设计的硅或锂合金，以增加电池的储能容量和充放电速率。

[0054] 具体的，所述电网连接装置包括逆变器、电网连接器、动态功率响应装置和能量转换装置。

[0055] 具体的，所述逆变器为双向逆变器，将直流电能从电池系统转换为交流电能，并能实现电能的双向流动，以满足电网与电池系统之间的能量交换需求。

[0056] 具体的，所述动态功率响应装置快速响应电网信号，并根据电网负载和频率变化，调整电池系统的功率输出，提供灵活的电能支持。

[0057] 具体的，智能控制单元包括微处理器、控制算法和决策逻辑；

[0058] 通信接口包括以太网接口、Wi‑F i模块和蓝牙连接；

[0059] 电池保护单元包括电池管理芯片(BMS)和保护电路，用于监测电池的状态和健康状况，以防止过充、过放、过流或短路等异常情况的发生；

[0060] 能量管理单元对电池系统的充放电过程进行优化控制，通过监测电池的状态、负载需求和外部环境等因素，实时调整电池的充放电策略，以最大化能源利用效率和延长电池寿命。

[0061] 所述智能能量管理模块包括电池保护单元、放电功率控制单元和能量管理单元，所述电池保护单元包括电池充放电控制、过压保护、过放保护和温度保护；

[0062] 过压保护具体为：

[0063] Vb＜Vmax

[0064] Vb：电池电压，单位为伏特(V)，Vmax：设定的最大电压阈值，单位为伏特(V)；

[0065] 过放保护具体为：

[0066] Vb＞Vmin

[0067] Vb：电池电压，单位为伏特(V)，Vmin：设定的最大电压阈值，单位为伏特(V)；

[0068] 设定合适的最小和最大电压阈值，以确保电池在充电或放电过程中不会受到过压或者放电过度损害，同时避免因充电过度而导致的电池老化，保证电池的安全运行；

[0069] 温度保护具体为：

[0070] Tb＞TminandTb＜Tmax

[0071] Tb：电池温度，单位为摄氏度(℃)，Tmax：设定的最大温度阈值，单位为摄氏度(℃)，Tmin：设定的最小温度阈值，单位为摄氏度(℃)，设定适当的温度阈值，以保护电池免受高温或低温环境的影响，延长电池的使用寿命；

[0072] 电池充放电控制单元具体为：

[0073] Pc＝f(Vb,Ib,Tb,t)

[0074] 其中Pc：充电功率或放电功率，单位为瓦特(W)，Vb：电池电压，单位为伏特(V)，I b：电池电流，单位为安培(A)，Tb：电池温度，单位为摄氏度(℃)，t：时间，单位为秒(s)，优化充电策略，以实现最大化充放电效率和电池寿命，减少充放电过程中的能量损失和电池的热量生成；

[0075] 能量管理单元具体为：

[0076] Po＝h(Vg,Pl,t)

[0077] Po：控制的充放电功率，单位为瓦特(W)，Vg：电网电压，单位为伏特(V)，P l：负载功率，单位为瓦特(W)，t：时间，单位为秒(s)；

[0078] 根据电网需求和负载情况，优化充放电策略，以实现电网与负载之间的平衡，并最大化系统的能量利用率和效率。

[0079] 由上可知，本发明采用纳米结构电极材料和柔性电极技术，可以提高电池的能量密度和功率密度，同时纳米结构电极材料也有助于提高能量转换效率；柔性电极技术使得电池模块更加柔软和可塑，适应性更强，可以适应不同形状和尺寸的应用场景，提高了系统的灵活性和可靠性；采用多功能电池管理系统，能够实现对电池的智能化管理和保护，监测电池状态并实时调整充放电策略，提高了系统的安全性和稳定性；

[0080] 电池模块作为电网储能装置，能够在电网负载高峰时释放存储的电能，帮助平衡电网负载，提高电网稳定性和可靠性，减少因电力波动而引发的故障和停电风险；通过智能能量管理系统，实现对电池充放电过程的智能化管理和优化，根据电网需求和能源市场价格等因素进行智能调度，最大化电池系统的经济效益和环境效益；

[0081] 此外结合可再生能源集成和智能能量管理系统，可以最大程度地利用可再生能源，并通过智能化管理和优化，降低能源浪费，减少对传统能源的依赖，促进环境保护和可持续发展，而智能能量管理系统，能够实现对电池系统的智能化管理和优化，根据系统需求和外部环境因素进行实时调整，提高了系统的性能和效率。

[0082] 实施例二：

[0083] 请参阅图1至图3所示，电化学储能装置，包括：

[0084] 多功能电极板，由柔性基材和纳米结构电极材料制成的电极板；

[0085] 电解质流动电池，包含正极、负极以及电解质流动通道，电解质通过流动通道与电极板接触，进行电化学反应，产生电能；

[0086] 电池组件，电池组件作为主要能量存储介质，包括锂离子电池、钠硫电池或流动电池，通过电网连接装置，连接电池组件与电网，实现电能的双向输送；

[0087] 智能能量管理组件，包括智能控制单元、通信接口、电池保护装置和能量管理装置，用于监控和控制电池的运行，并优化电池组件的充放电过程，以适应电网需求；

[0088] 智能控制单元是智能能量管理模块的核心，通常由嵌入式系统或微控制器构成，具有高度的计算能力和控制功能，智能控制单元负责实时监测电池模块的状态参数，如电压、电流、温度等，并根据系统需求采取相应的控制策略；

[0089] 电池保护单元是用于监测和保护电池模块的安全性和稳定性的重要部件，包括过压保护、欠压保护、过流保护、温度监测和均衡管理等功能，以防止电池发生过充、过放、短路等故障，保障电池的安全运行；

[0090] 能量管理单元负责制定并执行电池模块的充放电策略，以最大限度地提高系统的能量利用率和运行效率，包括充放电控制算法、能量转换和分配逻辑等功能，通过动态调整电池的充放电参数来适应不同的能源需求和电网条件；

[0091] 通信模块，用于连接智能能量管理模块与其他系统组件、外部设备或网络进行通信，与电网和能源管理中心进行通信，实现对电池模块的远程监控和控制，通过互联网连接，实现对系统的远程监控、诊断和控制，用户可以通过手机App或网页进行实时监测和管理；

[0092] 用于连接智能能量管理模块与其他系统组件、外部设备或网络进行通信。常见的通信接口包括以太网接口、Wi‑F i、蓝牙、CAN总线等，通过这些接口可以实现与电网、能源管理中心或其他储能系统的数据交换和远程控制；

[0093] 可再生能源集成装置，与太阳能光伏板、风力发电机组可再生能源设备集成，对可再生能源进行收集、转换和储存。

[0094] 其有益效果同电化学储能系统实施例的技术效果，在此不再赘述。

[0095] 上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络，或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)，或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。

[0096] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件，或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

[0097] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read‑on ly memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0098] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置、算法或单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0099] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”“一些实施例”“示例”“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0100] 本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合。

[0101] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。