我国水电经过二十多年的快速发展,已经形成世界上规模最为庞大的水电系统,这些水电主要集中在我国西南地区大江大河的干流梯级。西南干流梯级水电站群世界罕见,极具中国水电特色,大规模装机、巨型电站、大容量机组、高水头、多限制区是其显著特性,其在电网及水电系统的调度运行与管理中具有非常重要的作用。随着电网对水电出库与水位控制、水电调峰、出力控制的精细化水平不断提升,西南干流梯级水电站群涌现了新的调度难题和挑战:耦合复杂水流滞时的水电调度、梯级合约电量控制下的水电调峰问题、梯级水电实时发电计划精细化调整、高水头巨型机组不规则限制区回避,这些难题和挑战已经成为制约西南干流梯级水电站群调度运行的瓶颈,亟需解决。在这一背景下,论文围绕西南干流梯级水电站群调度面临的关键问题,以短期和实时精细化调度研究为主线,以十四大水电基地之一的乌江干流梯级和“西电东送”的骨干电源点构皮滩水电站为研究背景开展研究,主要研究成果如下:(1)针对水电短期调度中动态水流滞时的多段特征和实数化特征使其线性化转换难的问题,提出了考虑梯级动态水流滞时的短期优化调度MILP模型。通过引入整数变量和预计算的滞时-流量比例转换关系表,合理分段线性化水流滞时,将水流滞时大小与流量级别相关联以描述多段特征,引入滞时-流量比例因子以描述实数化特征,保证流量在连续两个时段间的合理分配,实现动态水流滞时的精细化建模;采用已有三维插值方法,实现水头、发电流量、出力的三维关系的线性表达,充分考虑调度期内水头变化影响。乌江干流梯级水电站群实例结果表明,本文方法可充分考虑水流滞时动态变化,减少调度偏差,为解决水电站群短期优化调度提供一种有效途径。(2)针对梯级水电在满足梯级和单站多种精细化控制需求条件下合理安排调峰工作位置难的问题,构建了基于电量控制的梯级水电短期调峰模型并提出了相应求解方法。在模型中,水电站日优化电量由梯级总电量在各个电站间优化分配得到。在求解方面,提出了耦合多维动态规划方法、逐次切负荷方法、启发式负荷分配算法的求解方法,多维动态规划方法重构电站面临负荷,保证切负荷结果满足复杂时段耦合约束,逐次切负荷方法确定电站日内出力过程,启发式负荷分配算法沿日优化电量约束边界修正水位及弃水约束。乌江干流梯级水电站群实例结果表明,水电在满足日优化电量、出力爬坡、出力波动控制需求的同时,充分发挥了梯级水电站群的调峰作用,调峰效果明显。(3)由于负荷预测偏差、径流预报不准确,如何快速、可靠地调整发电计划是梯级水电站群实时调度中的难点和关键问题,为此,提出复杂约束限制下的梯级水电站群实时优化调度方法及调整策略。具体包括电站计算序位确定、电站组合确定、负荷偏差光滑处理、厂间负荷偏差分配和弃水调整策略。引入负荷偏差光滑技术重构负荷偏差,为厂间负荷偏差分配结果满足出力平稳性提供解决途径;在厂间负荷偏差分配过程中,协调日前计划,动态调整电站出力,避免落入电站限制区;采用弃水修正策略,沿约束边界调整电站出力,实现预泄腾库。贵州电网乌江流域梯级水电站群厂网协调实例表明,所提方法和策略能够快速可靠调整实时发电计划,是一种是切实有效的方法和策略。(4)针对我国西南地区高水头、大容量巨型机组在厂内经济调度中出力难以避开多个不规则限制区的问题,建立了高水头巨型机组不规则多限制区厂内经济调度的混合整数线性规划(MILP)模型。利用分段线性方法拟合非线性机组动力特性曲线,保留其非凸特征,最大限度提高拟合准确率,充分纳入水头影响;利用分段线性方法描述机组限制区边界,使用0-1整数变量辅助机组出力在多个可运行区间跳跃搜素与寻优,较好解决了机组组合优化过程中的离散约束,使机组出力可靠、快速躲避限制区。我国“西电东送”骨干电源点构皮滩电站实例表明,该方法可有效解决水电站厂内机组开机优化及出力分配过程中的限制区躲避难题,为水电站安全、经济、高效运行提供可靠的技术保障。最后,对全文研究工作进行总结,并对有待于进一步研究工作进行展望。