Topology and Control Strategy of Soft Open Point Integrated with Photovoltaic and Energy Storage for Medium-voltage Grid Connection

WANG Jingyue; ZHU Di; LIU Chuang; SUN Heyang

doi:10.7500/AEPS20241225001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Topology and Control Strategy of Soft Open Point Integrated with Photovoltaic and Energy Storage for Medium-voltage Grid Connection

Key Technologies of Smart Distribution Network Based on Flexible Interconnection | 更新时间：2026-02-28

- Topology and Control Strategy of Soft Open Point Integrated with Photovoltaic and Energy Storage for Medium-voltage Grid Connection
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Issue 1, Pages: 51-60(2026)
- 作者机构：
  
  东北电力大学电气工程学院，吉林省吉林市 132012
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Jilin Provincial Natural Science Foundation of China(20230101354JC)
- DOI：10.7500/AEPS20241225001
  CLC：
- Received：25 December 2024，
  
  Revised：2025-05-21，
  
  Online First：29 July 2025，
  
  Published：10 January 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
王菁月,朱帝,刘闯等.集成光储中压并网的智能软开关拓扑及其控制策略[J].电力系统自动化,2026,50(1):51-60.

WANG Jingyue,ZHU Di,LIU Chuang,et al.Topology and Control Strategy of Soft Open Point Integrated with Photovoltaic and Energy Storage for Medium-voltage Grid Connection[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(1):51-60.
王菁月,朱帝,刘闯等.集成光储中压并网的智能软开关拓扑及其控制策略[J].电力系统自动化,2026,50(1):51-60. DOI： 10.7500/AEPS20241225001.

WANG Jingyue,ZHU Di,LIU Chuang,et al.Topology and Control Strategy of Soft Open Point Integrated with Photovoltaic and Energy Storage for Medium-voltage Grid Connection[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(1):51-60. DOI： 10.7500/AEPS20241225001.

摘要

针对中压配电网新能源并网节点柔性互联，提出一种集成光储中压并网的智能软开关（SOP），兼具高效汇集光储资源和改善配电网潮流不均衡分布能力。首先，介绍了光储混合级联SOP（PVBH-SOP）拓扑结构，给出了单级式隔离级联子模块拓扑及其调制策略。其次，建立了PVBH-SOP平均电路模型，分析了其潮流调控原理。然后，给出了PVBH-SOP的3种运行模式，设计了相应控制策略。最后，在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建了一套10 kV/2 MW的PVBH-SOP系统，验证了所提PVBH-SOP拓扑与控制策略的有效性。

Abstract

Aiming at the flexible interconnection among renewable energy grid-connected nodes in medium-voltage distribution networks

a soft open point (SOP) integrated with photovoltaic and energy storage for medium-voltage grid connection is proposed. This SOP has the capability to efficiently aggregate photovoltaic and energy storage resources and to improve the uneven distribution of power flow in distribution networks. Firstly

the topological structure of the photovoltaic-battery-hybrid cascaded SOP (PVBH-SOP) is proposed and the topology and modulation strategy of its single-stage isolated cascaded sub-modules are presented. Secondly

an average circuit model of the PVBH-SOP is established to analyze the control principle of its power flow. Then

three operation modes of the PVBH-SOP are described

along with their corresponding control strategies. Finally

a 10 kV/2 MW simulation platform for the PVBH-SOP system is established in MATLAB/Simulink to verify the effectiveness of the proposed PVBH-SOP topology and control strategy.

关键词

Keywords

references

王成山，季节，冀浩然，等 . 配电系统智能软开关技术及应用［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 4 ）： 1 - 14 .

WANG Chengshan ， JI Jie ， JI Haoran ， et al . Technologies and application of soft open points in distribution networks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 4 ）： 1 - 14 .

周剑桥，张建文，施刚，等 . 应用于配电网柔性互联的变换器拓扑［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 1 ）： 277 - 288 .

ZHOU Jianqiao ， ZHANG Jianwen ， SHI Gang ， et al . Exploration on power converter topologies applied in flexible interconnection of distribution system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 1 ）： 277 - 288 .

孙勇，张建文，周剑桥，等 . 适用于交直流混联配电网的多端口柔性互联开关［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 13 ）： 5151 - 5163 .

SUN Yong ， ZHANG Jianwen ， ZHOU Jianqiao ， et al . A novel multiport flexible interconnection switch for AC/DC hybrid distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 13 ）： 5151 - 5163 .

吕知彼，裴雪军，王朝亮，等 . 基于柔性多状态开关的配电网电压波动越限抑制方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 12 ）： 150 - 157 .

LYU Zhibi ， PEI Xuejun ， WANG Chaoliang ， et al . A voltage over-limit suppression method based on soft normally-open point in distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 12 ）： 150 - 157 .

王成山，王瑞，冀浩然，等 . 多电压等级配电系统智能软开关协同配置［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 17 ）： 6831 - 6844 .

WANG Chengshan ， WANG Rui ， JI Haoran ， et al . Coordinated allocation of SOP in multi-voltage distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 17 ）： 6831 - 6844 .

王成山，孙充勃，李鹏，等 . 基于SNOP的配电网运行优化及分析［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 9 ）： 82 - 87 .

WANG Chengshan ， SUN Chongbo ， LI Peng ， et al . SNOP-based operation optimization and analysis of distribution networks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 9 ）： 82 - 87 .

胡鹏飞，朱乃璇，江道灼，等 . 柔性互联智能配电网关键技术研究进展与展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 8 ）： 2 - 12 .

HU Pengfei ， ZHU Naixuan ， JIANG Daozhuo ， et al . Research progress and prospects of key technologies of flexible interconnected smart distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 2 - 12 .

JIANG X ， ZHOU Y ， MING W ， et al . An overview of soft open points in electricity distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2022 ， 13 （ 3 ）： 1899 - 1910 .

杨欢，蔡云旖，屈子森，等 . 配电网柔性开关设备关键技术及其发展趋势［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 7 ）： 153 - 165 .

YANG Huan ， CAI Yunyi ， QU Zisen ， et al . Key techniques and development trend of soft open point for distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 153 - 165 .

BLOEMINK J M ， GREEN T C . Benefits of distribution-level power electronics for supporting distributed generation growth ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2013 ， 28 （ 2 ）： 911 - 919 .

王成山，宋关羽，李鹏，等 . 基于智能软开关的智能配电网柔性互联技术及展望［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 22 ）： 168 - 175 .

WANG Chengshan ， SONG Guanyu ， LI Peng ， et al . Research and prospect for soft open point based flexible interconnection technology for smart distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 22 ）： 168 - 175 .

PEREDA J ， GREEN T C . Direct modular multilevel converter with six branches for flexible distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2016 ， 31 （ 4 ）： 1728 - 1737 .

OUYANG S ， LIU J ， YANG Y ， et al . DC voltage control strategy of three-terminal medium-voltage power electronic transformer-based soft normally open points ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2020 ， 67 （ 5 ）： 3684 - 3695 .

冯欣，张建文，周剑桥，等 . 串并联型多端口配电网柔性互联开关［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 18 ）： 6599 - 6611 .

FENG Xin ， ZHANG Jianwen ， ZHOU Jianqiao ， et al . Series-shunt multi-port flexible interconnection switch for distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 18 ）： 6599 - 6611 .

张国驹，裴玮，杨鹏，等 . 中压配电网柔性互联设备的电路拓扑与控制技术综述［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 6 ）： 18 - 29 .

ZHANG Guoju ， PEI Wei ， YANG Peng ， et al . Review on circuit topology and control technology of flexible interconnection devices in medium-voltage distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 6 ）： 18 - 29 .

白浩，于力，姜臻，等 . 基于四端E-SOP的有源配电网运行效率优化［J］. 电力系统及其自动化学报， 2020 ， 32 （ 3 ）： 89 - 98 .

BAI Hao ， YU Li ， JIANG Zhen ， et al . Operating efficiency optimization for active distribution network based on four-terminal E-SOPs ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2020 ， 32 （ 3 ）： 89 - 98 .

宋关羽，于川航，冀浩然，等 . 考虑量测数据质量的集成储能智能软开关数据驱动电压控制［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 6 ）： 90 - 100 .

SONG Guanyu ， YU Chuanhang ， JI Haoran ， et al . Data-driven voltage control of energy storage integrated soft open point considering quality of measurement data ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 6 ）： 90 - 100 .

张学，裴玮，范士雄，等 . 含多端柔性互联装置的交直流混合配电网协调控制方法［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 7 ）： 185 - 191 .

ZHANG Xue ， PEI Wei ， FAN Shixiong ， et al . Coordinated control method of AC/DC hybrid distribution network with multi-terminal flexible interconnection devices ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 185 - 191 .

宋亮，邢志同，毛晨旭，等 . 基于智能光储软开关的柔性有源配电网潮流优化［J］. 山东电力技术， 2024 ， 51 （ 6 ）： 36 - 42 .

SONG Liang ， XING Zhitong ， MAO Chenxu ， et al . Power flow optimization of flexible active distribution network based on photovoltaic-energy storage SNOP ［J］. Shandong Electric Power ， 2024 ， 51 （ 6 ）： 36 - 42 .

赵涛 . 基于级联H桥拓扑的光伏并网逆变器及其应用中的关键技术研究［D］. 合肥：合肥工业大学， 2020 .

ZHAO Tao . Research on key technologies of PV grid-connected inverters based on cascaded H-bridge topology and their applications ［D］. Hefei ： Hefei University of Technology ， 2020 .

ZHAO T ， CHEN D . Research on the module power equalization control strategy of three-phase common DC-bus cascaded H-bridge multilevel inverter for large-scale PV power plants ［J］. IEEE Access ， 2020 ， 8 ： 181904 - 181915 .

孙孝峰，刘鑫磊，滕甲训，等 . 基于光储混合配置的级联H桥型光伏逆变器功率平衡策略［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 5 ）： 1948 - 1962 .

SUN Xiaofeng ， LIU Xinlei ， TENG Jiaxun ， et al . Power balance strategy of cascaded H-bridge photovoltaic inverter based on hybrid configuration of photovoltaic and energy storage ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 5 ）： 1948 - 1962 .

XUE H ， HE J . Flexible power control for extending operating range of PV-battery hybrid cascaded H-bridge converters under unbalanced power conditions ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2023 ， 70 （ 8 ）： 8118 - 8128 .

WU F J ， WANG K X ， HU G F ， et al . Overview of single-stage high-frequency isolated AC-DC converters and modulation strategies ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2023 ， 38 （ 2 ）： 1583 - 1598 .

顾玲 . 单级高频隔离型三相双向AC/DC变换器研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 21 ）： 7434 - 7449 .

GU Ling . A review of single-stage high-frequency-isolated three-phase bidirectional AC/DC converter ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 21 ）： 7434 - 7449 .

王菁月，刘闯，朱帝，等 . 单级式隔离型中压直挂光储混合级联并网系统［J］. 高电压技术， 2025 ， 51 （ 3 ）： 1434 - 1443 .

WANG Jingyue ， LIU Chuang ， ZHU Di ， et al . Single-stage isolated medium-voltage direct-linked PV-battery-hybrid cascade grid-connected system ［J］. High Voltage Engineering ， 2025 ， 51 （ 3 ）： 1434 - 1443 .

LIU C ， JIANG Y ， PEI Z C ， et al . Novel single-stage bidirectional isolated DC-AC converter based on inversely coupled inductor ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2022 ， 37 （ 5 ）： 5594 - 5605 .

BARANWAL R ， CASTELINO G F ， IYER K ， et al . A dual-active-bridge-based single-phase AC to DC power electronic transformer with advanced features ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2017 ， 33 （ 1 ）： 313 - 331 .

陶安琪 . 含异构智能软开关的主动配电网多阶段协同优化配置研究［D］. 重庆：重庆大学， 2023 .

TAO Anqi . Research on multi-stage coordinated optimal allocation based on heterogeneous soft open points in active distribution networks ［D］. Chongqing ： Chongqing University ， 2023 .

于金龙，赵墨林，王渊 . 基于PSCAD的智能软开关仿真分析［J］. 内蒙古电力技术， 2020 ， 38 （ 2 ）： 29 - 33 .

YU Jinlong ， ZHAO Molin ， WANG Yuan . Simulation analysis of SNOP based on PSCAD ［J］. Inner Mongolia Electric Power ， 2020 ， 38 （ 2 ）： 29 - 33 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Calculation Method for Electric Vehicle Hosting Capacity of Flexibly Interconnected Distribution Network Considering Traffic Flow

Optimal Regulation and Control Strategy for Flexible Interconnected Distribution Network Considering Loss Characteristics of Transformers and Soft Open Points

Analysis on Flexible Interconnection Operation Characteristics of Distribution Network Based on Modified Sen Transformer

Two-stage Optimal Reconstruction of Distribution Network Based on Graph Search and Path Combination Strategy

Related Author

CAO Jiachen

ZHANG Shenxi

ZHANG Lu

LIU Wenliang

CAO Yi

LIANG Yu

WEI Chengzhi

LI Junhao

Related Institution

Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion, Ministry of Education (Shanghai Jiao Tong University)

College of Information and Electrical Engineering, China Agricultural University

Xiamen Power Supply Company of State Grid Fujian Electric Power Co., Ltd.

Energy Research Institute of China Southern Power Grid Co., Ltd.

National Engineering Research Center for Electrical Energy Conversion and Control (Hunan University)

⁰