19世纪末叶水电站多为孤立的，或为某一用途如冶炼、造纸而建造，故其运行方式较单一。20世纪以来，建成一批大型水电站，并以高压输电线联入电网。电网内电源构成多样化，因而出现水火电站联合运行。1960年以来，由于大电网调峰和调相的需要，由于核电发展和石油价格上涨，抽水蓄能电站得到迅速发展。它的运行方式比常规水电站更为复杂。从水电站运行调度的发展过程来看，已从单一电站的发电运行发展到发电、 抽水、 备用以及水库综合利用等多目标运行；从局部电网内少数水电站水库发电调度，发展到大地区联合电网内多座水电站水库群补偿调节。为此必须发展各种实时优化运行的自动化技术，并对水库发电调度实行优化管理。

水电站运行方式的实时优化调度，现需发展各种可靠性高的自动控制、自动调节装置，加强水电站的水情预报以及与外部的通讯联系，发展各种可编程序控制器，以提高水电站的自动化水平、调节品质和安全程度，逐步将优化过的调度命令，全盘自动化地实时付诸执行。西欧、美国、日本几处新建的大型抽水蓄能电站，承担大电网的调频、调峰、调相、备用的多种任务。一天之内机组运行方式频繁变化，同时要求达到很高的调节品质，通过完善各种自动化元件，达到全盘优化运行调度。

1946年法国人P.B.P.马塞提出了水库发电调度的优化概念。其后美国人R.贝尔曼的动态规划理论被广泛运用。随着水文处理技术和计算机应用的发展，在制定优化水库发电调度中，增加了参数──预报入流量 Q，即N=f(z,Q,t)并进行递推计算,求得最优水位Z或最优出力N随时间t的变化过程。在中国湖南柘溪水电站的非汛期优化发电调度中，采用了几种实用的递推计算方法，取得了较好的效果。此外，为了解决多水库发电优化调度，曾研究了多种计算方法如微分动态规划等，以加速计算的收敛。同时在实现水库发电优化调度中，需结合各枢纽的具体情况，在满足一定的约束条件下进行。应按照国民经济效益最大的原则，而不宜局限于追求发电量最大。例如中国黄河上游梯级水库的优化调度，做过许多有益的探索。自1983年实施优化调度以来，按照国民经济效益最大的原则，统筹兼顾发电、灌溉要求，并根据实际径流情况进行实时修正，获得了梯级发电量较设计值增加2～5%和灌溉用水量增加的明显效益。美国大古力水电站及水库，除发电外亦负有灌溉任务，经过优化水库发电调度后，较之运用多年的常规调度图，能增加发电量1%。