排灌泵站作为流域内排涝、灌溉、防洪和生态保护的重要水力基础设施在我国得到广泛应用。随着国家大力开展泵站节能改造工程以及排灌需求的增大,小流域内智慧泵站数量不断增加,小流域大量分散式智慧泵站需要群体协同调度运行以兼顾排灌任务要求和运行经济性,在汛期缺乏有效的群体协同运行可能产生河道堤坝溃决的隐患,而大规模智慧泵站群的协同调度是一个涉及多泵站、多机组、多能源系统,包含多种约束的复杂问题。在此背景下,本文研究了小流域智慧泵站群的分层分布式协同调度优化方法,主要工作如下:（1）提出了含光伏发电的智慧泵站多机组协调调度模型与随机优化方法,通过优化不同时段各水泵机组的抽水流量降低了泵站的日用电成本。首先建立了排灌泵站机组模型,该模型考虑了水泵机组转速变化对水泵的流量、轴功率、效率和扬程等性能参数的影响,并通过多场景分析技术模拟了光伏发电的不确定性。在此基础上提出的随机优化方法考虑分时电价,以泵站日用电成本最低为目标函数,以泵站安全运行条件和排灌任务要求为约束进行调度优化。算例表明该方法可以合理协调分配不同时段各水泵机组的抽水流量,降低泵站日用电成本。（2）提出了考虑小流域泵站布局特点的智慧泵站群分层协同调度优化架构与方法,通过泵站控制层与泵站群系统管理层的交互式优化降低了群体协同调度问题的复杂度。泵站控制层考虑灌溉期河道水流量约束,各泵站将独立调度优化后的功率盈余与缺额信息通过层间交互机制传递给泵站群系统管理层,系统层考虑泵站群功率平衡约束,以泵站群日用电成本最低为目标优化泵站间以及各泵站与电网的功率交易。仿真算例表明该方法有效解决大规模泵站群协同调度问题的同时避免产生灌溉期河道下游供水不足的问题。（3）提出了基于拉格朗日松弛的智慧泵站群分布式协同调度优化方法,通过将集中式的泵站群协同调度优化问题转换成区域自治的分布式优化问题降低了泵站群的数据通信负担。所提方法考虑汛期河道水流量约束,采用拉格朗日松弛方法对问题中的全局约束进行分解,得到局部和复杂度较低的泵站调度子问题,各泵站自主优化各水泵机组的抽水流量,泵站间仅通过泵站群中央控制系统分享关键信息。仿真算例表明该方法可以实现泵站群的分布自治,降低泵站群的数据通信负担,以及避免产生汛期堤坝溃决隐患。综上,本文通过对小流域大规模智慧泵站群的分层分布式协同调度优化方法的研究,在满足泵站群排灌任务要求的基础上,降低泵站群用电成本,缓解通信压力,避免产生汛期堤坝溃决隐患。