梯级水电站群短期联合发电调度具有时空多维、送电电网负荷特性差异大、调度主体多元、电站调节性能及机组动态特性各异等诸多特点,且受水文气象、径流过程、电网调峰需求、电力系统电源结构、电站调度模式等诸多因素影响,是一类典型的大规模、强耦合、多约束、动态、离散的复杂非线性优化问题,也是水电能源优化运行领域的研究热点之一。随着我国西南地区水能资源的大规模开发和跨区特高压交直流混联电网的形成,跨流域水电站群多电网联合调度成为可能；新能源大规模接入、负荷剧烈波动、水电跨省区外送消纳、水电站群“一库两站两调”等问题对流域梯级水电站群联合优化调度提出了更高的要求,导致水电能源系统运行、控制和管理较之传统更加复杂。因此,本文以满足水电能源电力输出与相应电网负荷需求间的协同匹配需求为切入点,围绕区域互联大电网背景下梯级水电站群跨电网联合优化运行面临的若干关键科学问题和技术瓶颈,以水电能源学、群智能优化、系统科学理论为研究基础,以金沙江下游溪洛渡-向家坝梯级水电站和华中区域大型国调及直调水电站为对象，采用问题建模、仿真分析和工程实践相结合的研究方法,对梯级水电站群跨电网短期联合运行及经济调度控制建模及求解方法展开深入研究,研究成果在金沙江流域调控中心和华中电网调通中心相关生产调度系统中得到应用。主要研究内容和创新成果如下：(1)综合分析流域集控中心梯级水电站经济调度控制(EDC)模块的基本构成和工作模式,结合梯级电站间水力、电力补偿特性,建立以调度期内总耗水量最小或蓄能最大为目标的梯级水电站经济调度控制数学模型,提出适用于求解多机组巨型水电站机组组合优化问题的改进二进制-实数编码蜂群算法,通过外层站间负荷分配和内层单站经济运行两个子问题的嵌套迭代求解实现梯级水电站经济调度控制优化,合理分配梯级电站厂间负荷,制定最佳机组起停机状态组合和最优出力方案,为保障电力系统安全、稳定、经济运行提供技术支撑。(2)从流域集控中心水调与电调部门业务关联性及调度目标差异性分析入手,构建了梯级水电站发电计划编制与厂内经济运行一体化调度模式,提出基于峰荷比调峰方式的梯级水电站发电计划精细化编制方法,将发电计划编制结果作为厂内经济运行模型输入,利用厂内仿真结果对出力计划进行循环反馈修正,制定满足水力电力多重复杂约束要求、兼顾电网调峰需求的梯级水电站最优出力计划、机组起停机状态组合和机组间负荷分配策略,实现水调和电调部门协同运行。(3)针对特大型梯级水电站群联合发电调度必须兼顾多个电网调峰的复杂工程应用需求,综合分析电网间负荷互补特性,建立了以受端电网余荷均方差最小为目标的梯级水电站多电网调峰调度模型,提出一种水电站群跨区多电网调峰优化调度和电力跨省区协调分配方法,在给定电网受电量、电站调峰容量及输电线路稳定运行限制要求下,通过提出的改进实数编码蜂群算法对电网受电计划进行启发式搜索,制定能均衡地响应各受端电网调峰需求的电站出力计划及电力网间分配方案,充分挖掘梯级水电站发电能力及调峰潜力。(4)综合分析电网水火风多能源互补特性,结合风电出力不确定性的描述与表征方式,构建了均衡考虑经济节约和环境保护两方面需求的水-火-风多能源短期联合互补调度模型,并提出一种基于精英档案集指导、自适应交叉／选择机制、局部搜索以及启发式约束处理等优化策略的改进多目标蜂群算法(EMOBCO);将提出的EMOBCO算法应用于水火风多目标模型的求解中,快速制定出一组分布广泛且均匀的非支配调度方案集,为电力系统能源优化配置、安全高效经济运行提供指导。