新一轮电力市场改革给我国电网运行带来重大挑战。对于水电居主导地位的电网,如何有效开展大小水电市场化交易与消纳、降低不确定性来水对市场收益的影响、确保电网在市场化机制下安稳运行均是全新的挑战。本文以水电富集的云南电网为背景,针对电力市场环境下面临的巨型梯级水电站群潜在的市场操纵能力、规模化小水电参与电力市场的收益分析、交易计划偏差对电网安稳运行的威胁以及不同交易环境对市场运行状态的影响等关键问题,从梯级水电站群运行管控、大规模小水电群收益分析、市场化成交电量安全校核和市场运行状态建模仿真四个方面开展电力市场环境下水电富集电网中长期运行策略与方式研究,主要内容如下:(1)电力市场环境下梯级水电站群运行管控策略:以水电富集环境下云南电力市场为背景,耦合市场出清电价及市场能源消纳提出市场运行状态综合评估指标,在此基础上构建双层市场运行管控模型:在下层发电企业竞价模型中,运用迭代优化算法描述发电企业竞价行为及市场仿真运行；在上层市场运行管控模型中,运用双边合同对梯级水电站群的竞价行为进行管控以优化市场运行状态。最后运用耦合市场仿真运行和多核并行禁忌遗传算法的求解思路确定最优双边合同管控策略。云南电力市场实例分析表明本章所提方法可有效评估市场中梯级水电站群跨交易时段所拥有的市场力,所得双边合同管控策略可实现市场优化管控运行。(2)计及出力互相关性的小水电群市场收益模型:首先以地区小水电群整体为研究对象,提出计及出力互相关性的小水电群出力分析方法,运用历史资料分析不同地区间出力互相关性,并选取代表地区构建基于Copula函数的地区权重出力预测模型,同时结合历史出力趋势对预测值进行重构,使预测出力满足实际出力特性。在此基础上提出两种潜在的小水电群参与电力市场交易机制:优先能源市场交易机制和常规能源市场交易机制,并分别在两种交易机制下构建大规模小水电群市场化运行收益分析模型。云南大理地区算例分析表明本章所提方法可有效提高小水电出力预测精度,云南日前增量市场算例分析表明参与电力市场可有效提高大规模小水电群发电运行收益。(3)成交电量安全校核策略与交易计划分析方法:在成交电量安全校核策略中,提出多层级电网关键断面运行状态分析方法,判断关键断面运行情况是否满足电网安全稳定运行要求,并提出校核电量多层级协调策略确定超限断面下各电站成交电量上限,为后续市场交易提供约束条件。为进一步验证月度成交电量可执行性,提出平衡电站交易计划分析方法,结合典型日负荷曲线与周比例系数模拟月度负荷曲线,采用耦合经验规则和负荷重构的逐次切负荷方法进行交易计划分析,确保电网有足够的调峰、调频和事故备用容量。云南电力市场算例分析表明所提成交电量安全校核策略及交易计划分析方法可有效确保月度成交电量的有效执行。(4)不同交易结构下市场运行状态建模分析研究:以我国新一轮电力市场改革为背景,对不同交易结构下市场运行状态进行仿真建模研究,着重分析不同交易结构下交易要素对市场出清电价及能源消纳效果的影响。为此,在集中撮合与集中挂牌相结合的交易结构下,运用非合作二维博弈描述市场竞争关系,采用迭代优化算法实现市场仿真运行,求解市场均衡状态及发电企业最优二维竞价策略。在此基础上通过计算模型无约束二维纳什均衡解析解分析组合交易结构下市场运行效果,并与完全竞争交易结构、单一集中撮合交易结构运行效果进行对比,进一步分析发电企业数量、基数电量及用电需求弹性等交易要素在不同交易结构下对于市场运行效果的影响。