水电能源系统是一个典型的开放系统，与外界环境存在着频繁的物质和能量交换。根据热力学熵的基本概念及熵概念泛化的基本特性，提出了水电能源系统熵的定义，并进行了系统电站熵变分析；结合水电能源系统电站的特点，提出了径流调节过程中基于决策出流量的水头、水量潜在熵增计算表达式；建立了系统电站发电量优化规划即熵增最小目标方程，应用凸规划原理及凸函数性质论证了目标方程存在最优解；最后提出了水电能源系统优化规划模型，实例验证该模型符合实际规划需求。