光伏发电最显著的特征是由于环境变化而产生的间歇性和波动性,不同类型光伏跟踪系统的联合运行是保证光伏发电稳定输出的可行方案。本研究的主要目的是探索水-光互补电站多种光伏跟踪系统的最优容量配置和相应的储能容量大小。因此,本文建立了光伏跟踪系统容量配比多目标优化模型和储能容量计算模型,并以国际上光伏组件种类及系统运行方式最全、容量最大的实证性研究基地——青海共和光伏实证基地为案例进行研究。主要内容和结果如下:(1)本文在总结了国内外学者对光伏发电理论的基础上,分析了太阳能辐照模型和光伏组件模型。太阳散射辐照计算采用的佩雷斯模型,预测的倾斜面辐照度是最准确的。光伏组件仿真结果表明,温度和光照强度是影响光伏电池输出特性的两个主要因素。(2)本文分析水-光互补电站光伏出力特性,与固定单面光伏系统相比,垂直双轴跟踪系统的年发电量最大,在典型的天气条件下年平均发电增益为28.4%。在所有的太阳能跟踪系统中,年平均波动率最小的为平单双面跟踪系统,其比固定单面光伏系统低11%。不同规格的组串式光伏逆变器输出功率相差在3%以内,其对光伏电站输出特性的影响很小。(3)本文提出了取值范围在0~1之间的光伏跟踪系统互补系数计算方法和初期比选方法,提出了考虑经济性和波动性目标的光伏跟踪系统容量配置方法,建立了多目标优化模型,并以遗传算法进行求解。容量配置结果表明,平单双面、固定双面、垂直单轴30°和垂直双轴四种跟踪系统的容量占比分别是51.40%、34.46%、10.27%和1.17%。与各光伏跟踪系统单独运行时相比,最佳容量配比下的波动减少了16.02%~38.20%,有效地改善了光伏发电的电能质量。敏感性分析结果表明,上网电价和允许实时调节出力范围值对最优容量配置结果影响较大。(4)本文提出了考虑限电要求和随储随放方式的储能容量计算方法,不同限电水平对应不同的年储电量和循环次数。100MW装机容量的光伏电站限电水平为光伏电站装机容量的50%时,年储电量最高达58442MWh。实际中,还应根据资金能力、储能预期利用水平和使用寿命确定最优储能容量。