经过近二十年的水电高速发展和近十年的风电光伏快速发展,我国西南地区已建成多个以水电为主导的高比例清洁能源省级电网。然而,受限于庞大的系统规模、复杂的水力电力运行约束、风电光伏的高不确定性,西南高比例清洁能源系统在调度过程中面临着维数灾和灵活调节能力不足两大挑战。在此背景下,本文以水电调度为切入点,以多电源联合优化调度为主线,一方面探索高效的降维优化方法,应对维数灾挑战;另一方面从风光不确定性建模、火电深度调峰、旋转备用容量优化三个角度出发,解决系统灵活调节能力不足问题,进而实现发电资源的优化配置、提升电力系统运行效率。具体内容如下:（1）针对大规模水电长期优化调度中的维数灾难题,提出了基于分解-协调和离散微分动态规划的优化方法。分解-协调技术通过解耦梯级水力联系,将大系统分解为若干独立子系统,并根据子系统优化结果和大系统总目标,协调各子系统,经过多次迭代,达到整个系统的决策最优。离散微分动态规划负责优化各子系统。此外,提出了三种实用化改进策略,分别为基于电站调节性能的系统分解策略、基于数据挖掘的初始轨迹生成策略、基于自适应离散步长的廊道生成策略,以提高算法性能。以南方电网调管的大规模水电系统为工程背景,计算结果验证了所提方法的有效性。（2）针对大规模水火电短期优化调度中的维数灾难题,提出了基于拉格朗日松弛和改进迫近束方法的优化方法。利用拉格朗日松弛技术实现水火电力解耦,并引入对偶问题。采用耦合专家系统技术的改进迫近束方法求解对偶问题,得到原问题的近似最优解。以贵州电网大规模水火电系统为工程背景,计算结果表明,在不同的发电场景下,所提方法可以减少计算时间,降低系统煤耗,具有较好的实用性和鲁棒性。（3）针对风电大规模并网后系统灵活调节能力不足的问题,建立了考虑风电不确定性和火电深度调峰的水火风短期调度模型。为了描述风电出力不确定性,提出了耦合高阶马尔可夫链、多元高斯分布、逆变换抽样、后向缩减、t-locationscale分布的风电场景生成方法。为了分析深度调峰经济性,引入了考虑常规调峰、不投油深度调峰和投油深度调峰的火电机组调峰成本函数。最后,将风电出力场景和火电机组调峰成本函数嵌入到水火风短期调度随机规划模型中,优化机组运行计划。以贵州电网某区域水火风系统为工程背景,计算结果表明,所提方法可以降低系统运行成本和弃风率。（4）针对水火风光系统旋转备用容量优化问题,提出了基于组合数学技术的可调旋备改进计算方法。该方法在传统计算方法的基础上,综合考虑了水电机组振动区约束、水电受阻容量、火电爬坡约束对可调旋备的影响,以确定不同调度时段的系统可调旋备。此外,结合风光不确定性的场景表示,建立了水火风光短期调度随机规划模型,优化机组组合和旋备计划。以贵州电网某区域水火风光系统为工程背景,计算结果表明,所提方法可以提升系统运行的可靠性和经济性。