碳达峰和碳中和是国家“十四五”建设期间的重要布局,风电、光电和水电是可再生清洁能源,在年内和日内时间尺度上均有一定互补性,构建风光水多能互补系统对实现流域综合效益最大化、保护自然环境和促进我国能源转型变革有举足轻重的作用。流域风光水多能互补系统联合运行受气象过程、水文循环、子发电系统和用水用电需求等多种因素影响,是一个多学科融合的复杂系统工程。大规模风、光新能源并入电网,加剧了电网调峰调频压力,影响了电力系统安全稳定运行。水电与风、光电联合电力外送,是解决间歇性能源并网消纳的有效途径,同时也给水库调度运行带来了新的内涵与挑战。如何平抑风、光出力频繁波动,保障电力系统安全稳定运行,是开发风光清洁能源的首要关键科学问题。风光水互补运行受风、光、水资源和负荷等多重不确定性因素的影响,如何准确量化互补系统不确定性组分并在优化调度模型中考虑这些不确定性是本文研究要解决的另一关键科学问题。本研究以雅砻江流域风光水互补先期试点示范基地作为研究对象,从不确定性组分概率预报、确定性优化调度与高效求解算法、概率优化调度模型构建与求解和多属性决策等方面开展研究,研究成果可为多重不确定性下风光水多能互补系统优化调度提供理论依据和技术支撑。本文主要研究内容和创新成果如下:（1）为解决风光水多能互补系统中风速、太阳辐射强度、径流和负荷等不确定性组分的量化难题,本文提出了时间序列变量概率预报框架并以此量化不确定性。研究工作从时间序列数据中挖掘了历史前期特征、周期特征和物理特征;采用相关系数对生成的特征进行初选,减少了特征组合优化搜索的空间;进一步,提出了基于共享权重长短期记忆网络和高斯过程回归的时间序列变量概率预报方法;同时通过0-1规划思想和贝叶斯优化算法实现了特征组合优化和超参数优化;并在多个实例数据集上与多种前沿时间序列变量预报方法进行了全面对比,实例研究结果验证了本研究提出模型在确定性预报精度、概率预报综合性能、可靠性和训练时间等方面的优秀性能,能够准确量化风光水多能互补系统中的多重不确定性组分。（2）围绕风光水多能互补系统优化调度模型构建复杂和求解算法性能低下的问题,研究工作首先分析了年内和日内不同时间尺度上风电、光电和水电的互补特性;然后考虑发电效益和出力平稳性目标构建了确定性单目标和多目标优化调度模型;为高效求解确定性优化调度模型,提出了改进飞蛾扑火单目标优化算法和基于R支配的改进飞蛾扑火多目标进化算法;在标准测试函数中与前沿进化算法进行了对比并验证了提出算法的收敛性和分布性;最后分别选取强风弱光枯水期、弱风强光丰水期和平水期典型天,采用提出算法对案例研究中的确定性优化调度模型进行求解,对比分析了不同调度模型在不同典型天的调度过程以及出力互补特性。（3）针对风光水多能互补系统中多重不确定性组分对优化调度带来的不利影响,研究工作在概率预报和确定性优化调度的基础上开展了概率优化调度研究。首先理清了互补系统中的不确定性组分;然后总结了确定性优化调度模型通用公式,在此基础上构建了概率优化调度模型;提出了基于“预报-模拟-优化-估计-提取”的概率优化调度模型求解框架;最后在实例研究中完成了不确定性组分24个预见期的概率预报、模拟了1000组未来场景、优化了未来场景的确定性调度模型、估计了模型状态变量的概率密度函数、提取了风光水互补系统联合运行单目标优化调度规则。（4）风光水多能互补系统多目标调度方案集决策结果直接影响联合运行的发电效益和出力平稳性,为此,研究工作提出了集成决策模型。决策过程中同时考虑多种决策方法,以综合较优方案作为最终优胜调度方案;考虑到将单目标调度规则提取方法运用到多目标优化调度规则提取时,需要将所有模拟场景中的多目标方案解集都降到单个方案,本文研究提出了多重不确定性下以决策结果为驱动方向的多目标调度规则提取框架;实例研究从多目标调度方案集中决策出了兼顾效益、稳定性和安全性的综合调度方案。