水电作为一种技术最成熟、开发效益最高、调度最灵活且无温室气体排放的清洁低碳可再生能源,在能源发展以及电力事业中占据着重要地位。水库调度是水资源综合开发与高效利用的重要组成部分,短期优化调度一般都包含厂内机组经济运行部分,属于一个复杂的多维、非线性且离散的大规模时空决策优化问题,“维数灾”问题一直是制约水电站短期优化调度的一大瓶颈;常规发电流量逐时段迭代算法存在计算量大、收敛较慢以及计算效率低等问题。本文从水电站的基本单元—机组角度出发,基于水电站实际日负荷特性分析,提出了机组负荷模型概念,针对传统迭代算法的缺点提出了一种机组发电流量递推法,推导了定出力条件下相邻时段间机组发电流量差计算公式,以及总耗水量的计算公式,与常规发电流量迭代算法进行实例应用对比研究。本文的研究内容主要包含以下几个方面:(1)水电站“机组负荷模型”研究。通过对水电站实际日负荷特性进行分析,以机组为基本单元,提出了机组负荷模型概念,应用数学方法描述机组单次开机定负荷运行过程的结构特征,并概述模型的参数、结构以及约束条件,以机组负荷模型为基础构建机组与水电站的日负荷过程,从机组→水电站角度进行分析研究,并分析了不同情况下机组穿越汽蚀振动区的次数问题。在给定环境控制变量的前提下,通过优化控制少数几个机组负荷模型变量参数,可以间接实现系统实际结构的最优化,极大地减少优化数学模型的决策变量个数,避免了水电站短期优化调度数学模型嵌套厂内负荷优化分配数学模型的问题。(2)定出力条件下发电流量递推计算方法研究。为了解决常规发电流量逐时段迭代算法计算工作量大且计算效率低的问题,提出了一种机组发电流量递推法,并推导了定出力条件下相邻时段间机组发电流量差计算公式,对发电流量增量方程解的存在性及确定方法进行分析。基于定负荷条件下机组发电流量差公式推导了机组总耗水量计算公式,提出了相应几种总耗水量求解方法并进行了实例计算对比分析,同时推求单台机组微小变出力以及多台机组定出力条件下的发电流量递推算法,分析了不同入库流量、不同机组出力条件下,以及从单台机组到多台机组运行的发电流量递推计算方法。机组发电流量递推法从一定程度上避免了发电流量的逐时段迭代计算过程,计算效率更高。(3)基于机组负荷模型和机组发电流量递推法的水电站短期优化调度应用研究。搜集水电站历史日负荷过程资料,分析整理并优选水电站计算典型日负荷图,建立以日耗水量最小为优化准则的水电站短期优化调度数学模型,提出了基于机组负荷模型和机组发电流量递推法的模型求解方法,并与常规发电流量迭代算法进行了对比研究。以福建省棉花滩水电站水库为研究实例,应用结果表明:递推法计算得到的日耗水量与迭代法相差仅0.1071‰,对应日耗水率相差仅0.1108‰(与日耗水量相对误差之间相差0.0037‰,此误差与计算结果取值的有效位数有关),计算时间则减少了约8%,验证了机组发电流量递推算法的实用性及高效性。最后,总结了全文所取得的研究成果,对论文中存在的不足以及需要进一步研究的内容进行了展望。