随着能源紧缺、环境污染以及气候变暖等问题的日益严重,可再生能源的大规模开发和利用已成为世界各国研究的热点和焦点。太阳能与其他可再生能源相比具有能量取之不尽且不受地域限制,没有噪声、建设周期短等特点。因此,世界上许多国家都将大规模开发和利用太阳能作为能源可持续发展的重要战略。光伏发电是太阳能开发利用的最主要的方式之一,而光伏发电的发展趋势则是并网发电。本论文围绕光伏发电系统并网运行控制策略以及光伏电站的运行性能及综合效益评估展开深入的研究,主要研究内容包括:光伏发电并网运行控制;光伏发电与混合储能协调控制策略;光伏发电与电动汽车充电协调优化调度;光伏电站运行性能与综合效益评估。具体的研究内容和取得的成果主要包括:(1)光伏发电并网运行控制策略研究。分析了光伏电池阵列在阴影条件下的多峰值输出特性,针对光伏阵列在阴影条件下存在多个局部最大功率点的实际情况,提出了一种改进的全局扫描法,能够快速准确地跟踪到全局最大功率点;对光伏并网逆变控制策略进行了研究,提出了一种基于微分进化算法的并网逆变控制策略,仿真结果表明该控制方法能够明显降低光伏并网逆变器输出波形的谐波畸变率,改善光伏并网电能质量;分析了光伏并网发电防孤岛保护控制的原理和方法,在此基础上提出了一种组合式的孤岛检测方法,能够很好的避免孤岛的误判;最后,对光伏电站低电压穿越控制策略进行了仿真研究。(2)光伏发电与混合储能系统的协调控制策略研究。首先介绍了超级电容与蓄电池的特点,建立了相应的数学模型,分析了超级电容和蓄电池组成的混合储能系统的拓扑结构。在此基础上,建立了含混合储能的光伏微电网系统仿真模型,基于混合储能系统的能量分配,研究了光伏发电输出功率波动的抑制策略,仿真结果表明采用的控制策略能够使光伏发电输出功率的波动程度明显降低,合理有效地对混合储能系统进行能量分配,在避免荷电状态越限的基础上实现较好的平抑效果。然后对含混合储能的光伏微电网系统的并离网运行模式切换进行了仿真研究。针对微电网系统在孤岛运行时冲击负荷的影响,提出了一种基于超级电容模型电流预测控制的冲击负荷跟踪补偿策略。仿真结果说明采用超级电容对冲击负荷进行跟踪补偿后,系统的电压和频率能够在允许范围内波动,与传统的PI控制相比,模型预测控制能够减少逆变器输出电流的谐波含量。(3)光伏发电与电动汽车充电协调优化调度问题研究。首先对光伏电站与电动汽车充电基础设施的集成模式进行了介绍分析,然后针对光伏发电与电动汽车充电站的协调调度,建立了入网功率波动最小、电动汽车充电总成本最低以及电池电量最大的三目标优化模型。对多目标优化模型的求解算法进行了研究,采用网格法对差分元胞遗传多目标优化算法进行了改进,得到一种改进的差分元胞遗传算法。通过性能测试验证了改进的多目标优化算法的可行性和优越性。采用改进的多目标优化算法对模型进行求解,在得到的Pareto解集中通过规范值计算选择最优解,从而得到光伏发电与电动汽车充电协调优化调度策略,算例的仿真结果验证了模型和算法以及协调调度策略的有效性。(4)光伏电站运行性能与综合效益评估研究。首先研究了光伏电站运行性能的评估方法和流程,提出了评估指标,对常州两座光伏电站的运行性能进行了对比分析。在此基础上,研究了光伏电站综合效益的评估方法。结合光伏电站经济效益和环境效益指标,构建了光伏电站综合效益评估指标体系。基于物元可拓模型理论,建立了光伏电站综合效益评估模型,并采用层次分析法和熵权法相结合的方法对模型中各个指标的权重系数进行计算,并通过算例进行了验证分析。算例结果表明,所建立的综合效益评估模型可以被用来对光伏电站的综合效益进行有效评价。