□王伟伟

水利发电是清洁能源、绿色能源，同时，水电站具有可靠性较高、发电效率较高以及维护成本低的特点。现以NSGAII为优化算法，以年发电量和投资成本为目标函数，以发电机组数量（n）和额定水轮机流量（QT）为目标函数，提出水电站优化规模的多目标优化方法作为决策变量，研究决策变量对目标函数的影响，确定年发电量与水电站投资成本之间的最佳权衡。

1.数据与方法

1.1 数据

案例研究的重点是位于某径流式水电站的水力资源。图1显示了平均日水流量。根据这些平均日水流量，我们建立了流量-频率曲线，见图2，用于调查可用流量，从而选择合适的涡轮机。我们将选择适用于水电站的水轮机，同时使用净水头(Hnet=119.5m)和四种特征流量，分别为第1个四分位数（Q75%=0.06275m3/s），中位数（Q50%=0.15m3/s），第3个四分位数（Q25%=0.485m3/s），以及年平均流量（Qmean=0.491m3/s）。

1.2 水轮机

任何水电站水轮机类型的选择取决于现场特征，如净水头和河流流速。图3显示了水轮机根据净水头和流量进行的分类，可用于为水电站选择最合适的水轮机类型。考虑到上述的流量参数净水头(Hnet=119.5m)，和4种特征流量Q75%，Q50%，Q25%，以及 年 平均流量Qmean，显然最近的是冲击式水轮机。因此，本研究考虑使用冲击式水轮机。

1.3 小型水电站水轮机年发电量模型

将水势能转化为机械能，最终由发电机转化为电能。水电站年发电量E（kW·h）计算公式如（1）所示：

式中：

ρ—表示水的密度（kg/m3）；

g—重力加速度（m/s2）；

Hnet—净水头（m）；

QT（d）—日平均流量；

ηT和ηG—涡轮机和发电机的效率，发电机效率约为90%。

用于表示涡轮效率变化经验表达式（2）：