西南地区是我国水力资源最富集的地区,“西电东送”战略实施20余年,西南地区建成了金沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江、乌江、红水河等超千万千瓦级的干流梯级水电站群。这些流域干流上通常有一座或多座具有控制性意义的大型调节水库,在梯级水库调度运行中居于主导地位。充分利用好干流控制性水库的巨大调节作用,合理制定梯级水库发电调度方式是流域梯级乃至整个水电系统的核心任务之一。本文以发电为主的西南干流控制性水库为研究对象,聚焦关键时间节点水位控制、枯期消落控制、汛期弃水风险三个关键问题开展研究。主要内容如下:（1）梯级水库群关键水位控制多目标优化方法。针对梯级水电系统长期蓄能的整体控制需求,选择年调节能力以上水库汛初、年末为关键时间节点,并以关键节点水位为优化变量,结合工程实际需求耦合了汛前、汛期和汛后不同阶段的水位控制策略,构建了以发电量最大和弃水最小为目标的多目标优化模型,采用多目标优化求解技术获得控制性水库关键时间节点水位控制范围。以乌江干流梯级水库为工程背景进行实例分析,并与常规调度图控制方式进行了对比,验证了所提方法的有效性和实用性。（2）考虑调峰效益的水库枯期消落运行方法。针对电网不断增加的灵活性调节需求,分析调峰需求响应对控制性水库消落运行的影响。首先基于模拟方法探索长期发电与短期调峰效益间的关系,该方法通过聚类分析生成了典型日负荷场景,采用峰谷分时电价策略确定典型日实时电价,建立了短期调峰优化模型,通过模拟计算获得调峰电价曲线。然后基于调峰电价曲线建立长期发电随机优化模型。实例结果表明,所提方法可有效权衡长期发电与调峰效益之间的关系,获得相对均衡的水库水位消落过程。（3）梯级水库群枯期消落控制多目标优化方法。针对干流梯级水库群枯期消落控制问题,引入“基尼系数”描述梯级蓄能消落均衡程度,构建了以蓄能消落基尼系数最小和发电量最大为目标的多目标优化模型。提出耦合“随机原则”和“满意原则”的多情景决策方法,挖掘来水不确定性及年初蓄能状态对目标变化的影响,确定不同情景下基尼系数控制边界,以优选梯级水库消落控制方案。应用结果表明,所提方法可以兼顾发电效益和梯级蓄能均衡消落控制需求,得到便于实际操作的水库消落控制方式。（4）考虑汛期弃水风险的水库长期发电调度方法。针对控制性水库汛期弃水风险问题,结合风险最小蓄水规则,以不蓄弃水流量为风险指标,通过历史日尺度径流资料统计蓄水期各月可能的弃水风险。基于Copula函数构建月均入流与弃水风险的联合分布和条件概率分布,定量分析月均入流为特定值时的弃水风险并确定出风险置信区间。最后,将弃水风险以弃电损失的形式融入到优化模型目标函数中,以获得更符合实际的优化调度方案。实例结果表明,所提方法能够有效降低水库发电调度的弃水风险,利于提高优化结果的可操作性。