近20年来,我国形成了规模庞大的水电系统,这些水电系统集中分布在西南地区,既包含大量发电水头高、水头变幅大的“一洞多机”式水电站,也包含上下游流量敏感的梯级库群,它们往往是电力系统中重要的调峰调频电源,其短期优化调度一直是研究的热点和难点。这些库群在短期优化计算过程中既要考虑电站本身的约束条件,又要考虑梯级之间复杂的水力和电力约束,而水头相互干扰使得建模及求解更为复杂。本文围绕西南地区敏感水头下梯级水电站群面临的关键问题进行短期优化调度研究,以红水河南盘江梯级水电站(群)为背景开展研究,主要工作及获得的结论如下:(1)构建了敏感水头下一洞多机水电站短期负荷分配MILP模型。针对一洞多机长距离引水式水电站不仅具有装机容量大、运行水头高等特点,同时同一引水隧洞中多台机组共用同一水头,水头损失计算复杂等特性,构建了考虑隧洞和机组组合负荷分配的MILP模型,模型引入0-1整数变量描述开停机状态,分段线性化水头损失,采用三维插值解析出力、水头和发电流量的复杂耦合关系。以红水河某水电站枯水期不同负荷率(枯大、枯小)的典型日计算进行验证,结果表明该方法可以获得满足约束要求的结果,可以有效地指导敏感水头的“一洞多机”电站的短期负荷分配。(2)构建了一洞多机引水式水电站短期负荷分配的两阶段求解方法。针对敏感水头下一洞多机水电站水头变幅大、机组间水力干扰复杂及MILP模型求解效率低等问题,实现了两阶段建模求解:第一阶段建立考虑持续时段约束的水电机组开停机优化模型,结合启发式搜索策略和逐步优化算法确定开机隧洞及最优开停机组合方式;以此为基础,第二阶段建立以电定水准则的负荷分配模型,采用动态规划方法进行给定开停机方式下机组间的负荷最优分配。以红水河某水电站枯水期不同负荷率(枯大、枯小)典型日分配为例进行验证,结果表明该方法具有较强的实用性,可满足实际运行要求。(3)构建了基于电量控制的梯级水电站群短期调峰优化模型。针对敏感水头下梯级电站在满足电网需求及电站本身的多重约束下合理进行调峰的问题,构建了基于电量控制的梯级电站短期调峰电量最大模型并提出对应的求解方法,该方法将下发到每个电站的合同电量作为电量控制约束,采用逐步优化算法进行求解。以红水河南盘江梯级电站群为例,计算结果表明梯级电站在满足日优化电量及控制约束下,可以充分发挥梯级电站的调峰优势。最后对全文进行简单的总结,并对未来的工作进行了展望。