光伏发电具有随机波动性与不可调度性，大容量并网光伏电站对电网安全稳定运行的影响不容忽略，并网光伏发电系统的分析与规划应当充分考虑太阳辐射随机特性、光伏发电系统形式以及对电网安全稳定性影响。本文以科技部863课题、中科院知识创新工程项目和中科院西部行动计划项目为依托，深入研究了大容量并网光伏发电系统的规划与分析问题，结合时间序列分析、随机模拟技术、随机规划等随机理论与方法，重点研究了短时间尺度太阳辐射特性与模型、并网光伏发电系统数学模型、光伏发电系统优化设计以及大型并网光伏电站极限容量计算等问题，主要完成以下工作：　　 (1)研究了短时间尺度太阳辐射的时间序列模型，提出短时间尺度太阳辐射时间序列模型的建模、模拟与预测方法，并为西藏羊八井地表水平面太阳辐射建立了4种时间尺度的ARMA模型，验证了ARMA模型能够准确反映存在于短时间尺度太阳辐射数据中的相关性；　　 (2)提出考虑跟踪闭锁角与步进跟踪方式的自动跟踪式光伏阵列模型，并验证了模型的准确性，仿真研究了跟踪式光伏阵列运行特性以及跟踪闭锁现象和步进跟踪对光伏阵列运行特性的影响；提出并网光伏发电系统整体模型，并验证了模型的准确性，仿真研究了太阳辐射与并网点电压对并网光伏发电系统性能的影响；　　 (3)提出基于随机期望值模型的并网光伏发电系统随机优化设计方法，实现了蒙特卡罗模拟与遗传算法相结合的混合算法等多种计算方法，结合光伏阵列最佳安装角和光伏发电系统最佳光/逆比问题进行了算法应用与验证，仿真研究了不同气候不同纬度地区的固定式光伏阵列最佳安装角，分析了光/逆比与逆变器长期运行效率之间的关系；　　 (4)研究了满足电网正常安全运行约束及其合格率要求的并网光伏电站极限容量机会约束规划方法，提出基于两类约束的分步机会约束规划模型，并实现了多种混合算法，在IEEE30系统上进行了算法应用与验证，分析了不同跟踪形式、不同设计方案以及不同现场地表太阳辐射条件对并网光伏电站极限容量的影响，分析了电网稳态频率和电网电压幅值约束以及合格率要求的影响，并分析了光伏电站分散接入电网的极限容量与最佳接入方案问题；　　 (5)应用本文方法对光伏电站接入藏中电网的极限容量进行了计算和分析，分析了综合考虑多种运行方式后的光伏电站极限容量，并进行了暂态稳定性检验，继而分析了采取改善光伏电站接入条件、光伏电站分散接入电网以及提高系统调频能力等措施对光伏电站极限容量的影响。光伏电站接入实际电网的极限容量计算与分析在国内尚属首次，同时也表明了随机方法在解决实际并网光伏电站规划问题中的有效性。