随着我国各流域梯级水电基地的相继开发并建成投产,水利行业的发展已从重开发向重管理方向转变。与传统单水电站调度不同,梯级水电站由于各电站水力特性存在差异而上下游水力电力联系又十分密切,导致其优化问题具有典型的高维、非线性和复杂约束等特点,增加了问题求解难度。为此,本文围绕梯级水电站短期发电优化调度领域内的关键科学问题,运用前沿科学理论方法,在“以电定水”和“以水定电”两种典型调度模式下对梯级水电站日前发电计划编制开展研究,从节约水量和负荷削峰两种需求角度出发对问题求解理论方法进行探讨,同时针对实际应用需求对短期发电调度系统设计进行了较为系统的研究。本文主要研究工作内容如下:（1）为减少梯级系统水量消耗,节约系统水资源,建立了以梯级系统耗水量最小为目标的短期发电调度模型;针对模型求解过程中存在的维数高、非线性、约束复杂等问题,引入了一种新型智能算法-随机分形搜索算法,并结合逐步优化算法提出了一种兼顾两种算法优良特性的混合搜索算法;最后在“以电定水”模式下以清江梯级电站为对象进行了验证。结果表明,混合算法能够实现对问题的高效求解,优化结果较好。（2）考虑电网实际调峰需求,分析了单水电站与梯级水电站调峰特性差异,建立了以受端电网剩余负荷均方差最小为目标的梯级水电站短期调峰优化调度模型;在随机分形搜索算法的基础上改进设计了改进型随机分形搜索算法;进一步,针对复杂约束处理问题,从提升搜索效率角度出发,提出了一种动态实时约束廊道修正策略;最后在“以水定电”模式下以清江梯级水电站为对象进行了验证计算。结果表明,应用所提算法与策略求解调峰模型所得方案能较好的满足电网调峰需求,有效减小了受端电网剩余负荷均方差,实现了削峰目标。（3）考虑短期发电调度决策实际需求,针对模型处理逻辑复杂、计算控制模式多样等特点,以上述调峰调度模型理论为基础,研发了基于MVVM模式的非侵入性渐进式前端框架技术调度决策应用系统,采用面向对象设计思想对复杂业务需求进行抽象建模,基于模块化设计原则完成了华中电网跨区调峰消纳调度决策支持系统的开发工作,为调度人员制定科学合理的调峰调度计划提供可靠有力的技术支撑。