电力系统是社会所需能量的主要供应者,同时也是一次能源的主要消费者。近年来,社会用电量急剧增加,电力工业消耗的一次能源量也逐年攀升。自从国家颁布《节能发电调度办法》以来,探究一次能源消耗最小模型,提高发电侧一次能源利用率的重要现实意义逐渐彰显。本文定位于在此背景下,水火电力系统经济调度所面临的新形势和新问题,提出了一次能源消耗最小模型及其算法。着重于水能资源作为一次能源的经济性节省,并综合考虑能源互补及简化计算等因素,采用水火互补方式,将水火联合电力系统的大规模非线性规划问题,转化为水力发电量最大、耗水量最小和火力发电燃料总耗量最小的三个优化子问题。同时,从节能发电调度的基本原则——节约一次能源的角度出发,基于不同的目标要求,分别构建了相应的发电调度模型,以寻求一次能源消耗量最小的最优建模方式。为对节能调度模型进行有效求解,提出了改进仿电磁学算法。针对基本仿电磁学算法中存在固定移动步长影响算法收敛速度及算法搜索空间大耗时多等问题,在基本仿电磁学算法基础上,提出了相应的改进策略,以改善算法的寻优性能。算法在原算法运行的物理机制基础上,采用自适应步长、搜索空间缩减及变异等策略,加快了收敛速度,提高了搜索精度,增加了优化结果接近最优解的概率。两个小规模系统的测试结果表明,所提出的基于互补规律的节能发电调度模型,体现了水能资源作为一次能源的重要性,同时降低了煤炭资源的消耗量。利用水煤换系数将水能资源折算为燃料费用,构成一次能源消耗量最小的优化模型,很好地遵循了节约一次能源的宗旨,实现了对能源综合效益最大化的追求,是目前国家节能减排政策下最合理的建模方式。