本发明提供了一种电力系统多级备用获取联合优化模型的建立方法，包括以下步骤：1）根据电力系统运行控制过程，定义四个时间尺度上的备用需求；2）获取火电、水电机组的运行参数，建立火电、水电机组各级备用容量约束模型；3）获取锂电池储能的运行参数，建立锂电池储能运行与备用约束模型；4）在满足火电机组、水电机组、锂电池储能的运行约束及各级备用容量约束的条件下，建立多级备用获取联合优化模型，本发明通过激励火电、水电、储能提供不同时间尺度的备用，实现各级备用的优化获取，确保电力系统各级备用充足，提高电网的安全性；同时确保各级备用获取的整体经济性，提高电力系统运行效率。