水电能源是一种可再生的、无污染的绿色能源，对其最大程度地合理开发和利用，是调整能源结构和实施可持续发展战略的必然选择。梯级水电站联合发电优化调度由于能有效提高水电能源利用效率、增加发电量，而倍受国内外专家学者的关注。本论文的任务就是深入研究水库能的转换规律，建立高效的梯级水电站联合发电调度的单目标和多目标数学模型，并选用一种简单有效的算法对多目标优化模型进行求解。　　 论文首先介绍了国内外梯级水电站联合发电调度相关问题的研究现状；其次探讨了水电站水库水电能量转换规律，选用三级水体来描述水库形态，利用微元分析法，建立了一个水机电耦合模型，并由此提出三种优化数学模型：分别以年发电量最大化、发电耗水量最小化的单目标模型；二者兼顾的双目标模型；以及在双目标基础上兼顾梯级弃水量最小化的三目标模型。对于多目标模型的求解，本文先采用非线性多目标优化的统一尺度加权算法将多目标转换为单目标，再调用Matlab中的fmincon函数对得到的单目标进行优化求解，并以红水河梯级水电站中的前三级水电站为例进行仿真计算，证明文中模型和算法的正确性和有效性，验证了所建模型能有效提高梯级水电站的年平均发电量，并且多目标模型比单目标模型获得更佳的综合效益，对梯级水电站群实际生产运行具有现实的指导意义。此外，论文还探讨了红水河梯级水电站在一年中的三个不同调度时期内的不同运行情况，并建立各时期对应的多目标优化调度模型。在论文的最后部分，对本论文所展开的工作做了总结，并对课题后续工作的方向做了一定的分析和展望，以使本课题的研究进一步展开和完善。