水电能源作为我国的优势资源,在近些年的电力产业结构调整中得到了快速发展,随着诸多流域梯级水电站的建成运行,水电开始逐步成为国民经济发展的支柱性产业。当前形势下,我国的大规模水电站建设已经进入尾声,工作重点开始向水电能源优化运行转移。在不确定性来水的条件下,充分利用径流预报,挖掘梯级电站间的补偿调节机制,合理高效利用水资源,提高整体发电效益是梯级水电站联合优化调度的主要目标。本文以金沙江下游溪洛渡、向家坝以及长江上游三峡、葛洲坝四座梯级水电站为工程背景,围绕梯级水电站联合优化调度问题开展研究,主要研究内容和成果如下:(1)水电能源优化问题高效求解算法。针对标准引力搜索算法存在的易早熟的问题,提出了基于准对立学习的改进引力搜索算法。并用基准函数对改进后的算法进行优化测试。经过实验结果分析,改进后的QOIGSA算法要明显优于标准GSA。准对立学习的策略给算法提供了一个较优的初始解,破坏引力算子增强了算法的探索和开发能力。给标准GSA算法在水电能源复杂优化问题应用中存在的易陷入局部极值的局限性提供了一个很好的解决方案。(2)梯级水电站中长期优化调度研究。建立金沙江下游-三峡梯级四库联合优化发电调度模型,并将梯级四库联合优化调度的优化结果与溪-向梯级、三峡梯级两两联合调度优化结果对比分析,结论说明在四库联调时能够充分利用梯级电站间的补偿调节作用,通过上游梯级对入库径流的调节,增加下游电站的发电量以增加整体四库的总发电效益,充分了体现梯级水电站联合优化调度的优势。(3)梯级水电站多时间尺度耦合嵌套模型研究。针对梯级水电站在实际运行中,不同时间尺度的优化调度模型联系不够紧密的问题,研究了多时间尺度的耦合嵌套调度方式,分析了长时间尺度模型和短时间尺度模型之间的控制和反馈关系。以金沙江下游-三峡梯级四库为研究对象建立了多层嵌套的优化发电调度模型。经过与传统优化调度模型的对比分析,充分证明多时间尺度耦合嵌套模型对梯级水电站调度的指导意义和实用价值。