近年來，隨著各種發(fā)電技術(shù)的不斷成熟，居民的日常生活用電、工廠企業(yè)的大規(guī)模用電等得到了很好地保證，但由于用電時間及用電需求量的不一致，導致電能供給不平衡，從而造成部分電能的浪費，因此電力系統(tǒng)的電能存儲成為廣泛關(guān)注的熱點。

目前已經(jīng)設(shè)計出許多類型的電能存儲系統(tǒng)，如電池儲能、超導儲能、超級電容儲能及抽水儲能等。相比于其他儲能方式，電池儲能系統(tǒng)（Battery Energy Storage System, BESS）以其安全性、技術(shù)成熟、安裝便捷和無污染等優(yōu)點更適合在電力系統(tǒng)中應用。

例如，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，BESS可以削減發(fā)電功率的波動，實現(xiàn)能量遷移，提供電力輔助電源；在風電系統(tǒng)中，BESS可以實現(xiàn)削峰填谷，穩(wěn)定風電輸出；在居民用電方面，BESS可以減少電費支出并保證供電連續(xù)性。因此，BESS的控制問題顯得十分重要。

針對這一問題，國內(nèi)外展開了廣泛研究。文獻[11]利用模型預測算法，通過鋰電池模型實現(xiàn)了BESS的電池充電再分配，從而對由預測誤差引起的功率損失進行補償；文獻[12]將最優(yōu)控制方法應用到光伏發(fā)電系統(tǒng)中的BESS上，以此削減發(fā)電過程中產(chǎn)生的能量波動，并且從調(diào)峰中獲取收益；文獻[13]采用基于模糊邏輯的協(xié)調(diào)控制器對BESS進行控制，使并網(wǎng)運行的微電網(wǎng)公共耦合點的有功功率最小化；文獻[14]提出多功能控制策略，對BESS中的并聯(lián)逆變器采用滯環(huán)比較跟蹤控制，對串聯(lián)逆變器采用電壓電流雙閉環(huán)控制，從而維持微電網(wǎng)的功率平衡。

這些方法都能夠有效地控制BESS，實現(xiàn)其特定功能。但其中大多數(shù)都需要建立系統(tǒng)具體的數(shù)學模型，而在復雜的工業(yè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)的數(shù)學模型一般較難建立，且進行系統(tǒng)辨識的過程也比較復雜，所以這些方法的適用范圍受到限制。

針對數(shù)學模型未知或較復雜的系統(tǒng)，本文提出了一種無模型自適應積分滑模控制（Mode-Free Adaptive Integral Sliding Mode Control, MFA-ISMC）策略。作為數(shù)據(jù)驅(qū)動的控制方法之一，無模型自適應控制已經(jīng)廣泛應用到各個領(lǐng)域。

與傳統(tǒng)的控制方法相比，該方法在離散時間非線性系統(tǒng)上的控制效果更為突出，它不需要得到系統(tǒng)的數(shù)學模型，僅需要輸入輸出數(shù)據(jù)便可實現(xiàn)控制。該方法通過偽偏導數(shù)將非線性系統(tǒng)進行動態(tài)線性化，得到等價的線性模型。在利用系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)估計出偽偏導數(shù)后，便可建立自適應控制律。

在其基礎(chǔ)上，本文引入了積分滑?？刂疲⊿liding Mode Control, SMC），SMC可以根據(jù)系統(tǒng)的當前狀態(tài)（如誤差及其導數(shù)）連續(xù)并且有目的地改變，從而迫使系統(tǒng)按照預定的滑動模式的狀態(tài)軌跡運動。由于滑模面的設(shè)計與對象參數(shù)及擾動無關(guān)，所以具有響應速度快、對參數(shù)變化和擾動不敏感、物理實現(xiàn)簡單等優(yōu)點。

本文將兩種控制方法相結(jié)合，并對其穩(wěn)定性進行了具體證明，最后將控制器加入并集成于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的BESS中，通過仿真并與MFAC控制方法對比，驗證了所提控制方法的有效性。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

結(jié)論

本文針對電池儲能系統(tǒng)的能量管理問題，提出了一種無模型自適應積分滑?？刂品椒?。對于電池儲能系統(tǒng)，建立了電路拓撲并分析了其數(shù)學模型。然后通過自適應觀測器對偽偏導數(shù)進行估計，并補充了重置算法以增強其對時變參數(shù)的跟蹤能力。然后通過設(shè)計積分滑模面以及反饋控制和等效控制，在控制算法中增加了補償信號來解決積分飽和與執(zhí)行器飽和的問題，并對該算法進行了穩(wěn)定性證明。

最后以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的BESS為控制對象，通過仿真分析，并且與MFAC控制器對比，驗證了所提控制方法的有效性和優(yōu)越性。

后期工作將著力于研究效率更高的儲能系統(tǒng)，并對自適應積分滑模控制策略做進一步改進，以得到更好的控制效果。