我国随着经济的持续高增长,一次能源煤炭、石油、天然气的需求随着经济的发展及工业化、城市化的推进不断扩大,能源的供需矛盾也越来越突出。一方面,能源供给短缺,需要解决突出的供需矛盾,另一方面,又必须考虑一次能源消费带来的环境污染问题。鉴于我国能源发展的双重压力,优先发展水电,是我国能源发展战略的重要举措。水电是可再生能源中目前唯一能形成供给规模、改善结构、保障安全、恢复大气及生态环境的优质能源。但近年来,水电有过度开发与无视环境开发之态势,本文基于水电开发必须考虑经济、社会与环境的可持续发展,以水电开发量的测算为基础,研究了水电开发的替代效应以及协调机制。本文研究分为三个层次。第一层次是基础,就是基于大量的资料与数据运用FDTD方法对水电开发量的测算,为水电开发战略提供理论支持；第二层次在第一层次的基础上,运用VAR模型的脉冲响应函数对水电开发所产生的替代效应进行分析；第三层次是水电开发的最终目标——经济、社会与环境的可持续发展,而实现这一最终目标的是对水电开发的协调机制进行研究。由水电开发者、环境与移民三者的协调发展又为下一轮水电开发提供资金支持,由此完成一个逻辑循环。本论文的创新内容主要体现在以下几点：第一,通过构建时域与空域的偏微分方程,利用时域有限差分方法对水电开发量进行测算。以现有文献与大量资料数据为基础,在水电开发过程中,考虑环境诸多因素的影响,通过构建时域与空域的偏微分方程,利用求解电磁学问题的一种数值技术——时域有限差分法,将偏微分方程转化为差分方程,从而进行对水电开发量的测算。这为水电资源开发战略规划构建了科学的基准,从而丰富和发展水电资源可持续发展的理论基础和分析方法。第二,以水电开发量为基础,研究了水电开发的替代效应。运用VAR模型的脉冲响应冲击函数,进行水电消费与煤炭消费、石油消费、天然气消费之间的替代性分析。并发现水电消费与煤炭消费之间具有很强的替代性,水电消费与天然气消费之间也具有可替代性,且水电的消费对煤炭消费与天然气消费的负向拉动作用更加明显,表明水电对煤炭比水电对天然气的替代作用更大,水电消费与石油消费之间是互相促进的关系,水电替代石油的作用不明显。根据前面的替代关系,不但能改善我国能源消费结构,降低我国石油对外依存度,而且还可以改善空气质量,降低大气中的污染物。这是我国经济、社会与环境可持续发展与能源可持续供给的必然选择。第三,以水电开发者、环境与移民为主体要素,以水电开发系统的可持续发展为目标,运用进化博弈模型研究了水电开发的协调机制。通过对水电开发协调系统的三个主体要素,水电开发者、生态环境与移民三者之间的博弈行为研究,得出其最佳稳定点：水电开发低成本生态环境修复低成本、水电开发低成本移民搬迁低成本。以博弈稳定点为基础,对生态环境与移民进行补偿,同时水电开发者的经济效益得到实现,便完成了在水电开发过程中经济、环境与社会的可持续发展,水电开发的协调机制实现一次良性循环。