转变能源消费方式,优化能源布局结构,大力发展清洁能源,积极开发水电,是我国今后能源发展的重要方向。小水电是我国开发利用水能资源的重要形式之一,广泛分布于农村地区的小水电为我国经济社会的发展做出了突出的贡献。小水电实施优化运行是提高水能资源利用率的重要手段。对流域梯级小水电进行联合调度和统一管理,可以提高梯级电站的综合效益。文章以梯级小水电为研究对象,对梯级小水电优化运行相关技术进行系统研究,希望能为梯级小水电的开发运行和管理提供理论支持和实际运行指导。文章在阐述梯级小水电优化运行的研究背景、意义和研究现状的基础上,对梯级小水电优化调度基本理论和模型进行了研究;同时基于全局优化理念,提出了梯级水电站厂内外一体化调度的思想,建立了一体化调度模型,并针对该模型提出了一种简化求解方法,最后借助洛宁梯级小水电系统进行了实例验证。全文的主要研究内容如下:(1)以龙头水库梯级电站优化调度的基本理论为基础,探讨了龙头水库在梯级小水电中的作用和梯级小水电联合优化调度的特性,系统归纳总结了龙头水库优化调度、梯级水电站联合优化调度和水电站厂内经济运行的优化模型。(2)针对目前优化模型计算结果与电站运行实际脱节的情况,从系统优化理论出发,提出了将水电站厂内经济运行模型和梯级电站联合优化调度模型进行耦合的思想,建立了梯级小水电厂内外一体化调度模型,并详细阐述了建模步骤,该模型可以实现梯级小水电系统的全局优化。(3)结合一体化调度模型的组成特点,将极值理论引入到对“确定性问题”的预处理中,提出了分层分布的求解方法,并详细阐述了求解思路和步骤。该方法有效避免了求解过程中易出现的“维数灾”和收敛于局部最优解等问题,可以实现对耦合模型高精度、高效率的求解,同时也为大规模、复杂约束条件的优化决策问题的求解提供了一种新的思路和方法。(4)以洛宁梯级小水电系统为实例,建立厂内外一体化调度模型,并对其进行简化求解。计算结果表明,本文建立的模型能较好地反映电站的实际运行状况,且求解思路和方法合理可行,求解结果可以指导梯级电站的生产实践。