近年来,太阳能光伏发电的大力发展,已经使其成为全球最受重视的新能源发电技术,并将逐步从补充能源向替代能源过渡。本文主要针对单级式光伏并网发电系统的运行控制进行了深入的分析与研究。首先,介绍了光伏电池的基本工作原理,对光伏电池在不同温度和光照下输出特性进行分析与研究；然后,在分析了传统最大功率点跟踪算法及其改进算法的基础上,提出了一种滞环比较和最优梯度法相结合的最大功率点跟踪算法,它很好地克服最大功率点跟踪过程中的振荡和误判问题,且能够有效消除直流电压的扰动纹波；当外界环境突变时,系统能快速稳定在新的最大功率点；然后介绍了三相单级式光伏并网逆变器的拓扑结构以及在不同坐标系下的数学模型,为后续研究光伏电站的控制策略提供了基础；结合实际工程,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了屋顶光伏并网发电系统的仿真模型,并进行了相应的仿真分析和数据验证；在此基础上,以MW级实际光伏电站为例,研究了独立光伏电站在电网正常工况及异常工况下的运行控制策略：电网正常情况下研究了光伏电站的启动/退出过程以及不同工况下的并网运行方式；异常情况下研究了过/欠电压、过/欠频率、反孤岛保护以及低电压穿越过程中光伏电站的运行控制。最后,在实际工程研究的基础上,本文搭建了光储系统的仿真模型,并进行了光伏电站与储能装置综合协调控制的仿真研究。研究表明,配合储能装置的合理利用,能够实现光伏电站的孤岛运行控制及随机功率波动的抑制,从而更好地提高电网运行稳定性并保证向重要负荷供电。