现代电力系统的主要发展趋势是从原来的化石能源发电逐渐转向新能源发电。然而,风电、光伏等新能源相比于常规发电方式如水电、火电等,最关键的差异在于其有功出力的随机性、波动性和半可控性。在新能源发展过程中,随着新能源在电网中的渗透率逐步提高,电网消纳新能源的能力面临严重挑战。提高电网调峰能力,促进电网对新能源的消纳已刻不容缓。水电同样作为清洁可再生能源,运行调度灵活,在电力系统中可承担调峰调频的作用。我国水力资源丰富,水电规模较大,考虑利用水电的调节能力,建立风-水联合运行系统,以平抑风电出力波动,促进风电消纳,可实现这两种清洁能源的“强强联合”。针对新能源渗透率提高造成的系统调峰能力不足问题,考虑充分挖掘梯级水电的调峰潜力,论文研究了梯级水电的运行特性及数学模型,给出了梯级水电运行的线性与非线性约束,并从水利和电力两方面构建了梯级水电虚拟抽蓄电站等效模型,在梯级水电集中调控模式的基础上,提出梯级水电虚拟抽蓄电站调度方法,并通过实例仿真得到了梯级水电的调峰极限范围,在此基础上设计算例,验证了梯级水电虚拟抽蓄电站调度方法的有效性,为风-水联合运行提供理论基础。论文分析了风水互补特性,在考虑梯级水电约束、风电出力随机波动性和网架约束的情况下,提出了以输出功率波动最小为目标函数的风-水联合运行调度策略,并以甘肃实地数据进行仿真分析,结果显示,在外送通道匹配的情况下,该方法可显著减少弃风,但随着风电装机容量的继续增长,会逐渐失去促进风电消纳的效果。而在风电进一步发展导致外送通道不足的情况下,上述以输出功率波动最小为目标函数的风-水联合运行调度策略无法有效减少弃风,论文提出基于虚拟抽蓄电站的风-水联合运行调度策略,旨在外送通道不足时,通过充分挖掘梯级水电的调峰潜力,尽可能减少弃风。实例仿真结果表明,该方法在外送通道不足时,仍能有效促进风电消纳,为梯级水电与风电的联合短期优化调度提供了新思路。