提出基于水能转换最大化的梯级水电站联合发电数学模型。通过计算不同时期发电机组耗水量与发电功率之间的关系进而对水电站进行耗水量分析，以梯级水电站群耗水量最小为目标、以电力系统有功功率平衡和水库调度耗水量平衡为约束条件建立函数，应用拉格朗日函数法和计算机算法，推导具有水力联系的梯级水电站之间的比耗量微增率关系式，同时考虑其他不等式约束条件，提出梯级水电站联合发电优化模型，并对四节点的电力系统进行实例计算与分析。