CN106096807A - 一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法 - Google Patents

Abstract

一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法，所述方法以储能容量、微网设备安装成本与系统运行维护成本为目标函数，以系统容量、分布式发电比例与蓄电池充放电特性为约束条件，基于原对偶内点算法，计算由不同分布式电源组合构成的互补微网内各分布式电源的最佳配比及其所需要配置的储能容量。建立互补微网经济运行评价指标，并针对得到的互补微网进行对比与分析，形成一种最优的互补微网经济运行方式。结果表明，当风、光、水三种分布式电源出力具有互补性时，微网运行的经济效益达到最优。

Description

一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法

技术领域

本发明涉及一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法，属小水电运行技术领域。

背景技术

风、光、水作为可再生的清洁能源，具有零污染、分布广、蕴含量大等优点，在现代电力系统中占有越来越重要的地位。但由于光伏和风能易受昼夜变化、天气情况、风力大小等自然因素影响，其出力存在间歇性和随机性的特点。对于小型水电站，大多数具有较小库容或者无库容，从短期来看，其出力基本不变，但从季节时间尺度上看，存在丰水期和枯水期。然而，我国太阳能资源夏秋季节丰富、春冬季节匮乏，风力资源春冬季节丰富、夏秋季节匮乏，与水力资源的春夏季节丰水、秋冬季节枯水正好形成缺额互补。可见，风、光、水三种分布式资源在时空上具有一定程度的天然互补性。当前，以风、光、水三种分布式电源构建的三源互补微网，可以大大提高资源的利用效率，以及提高系统供电可靠性和微网经济效益和环境效益。

发明内容

本发明的目的是，通过研究风、光、水等分布式能源出力特性的互补关系，提出一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法，建立考虑其互补特性对微网经济运行影响的评价体系。

本发明的技术方案是：一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法，所述方法获取当地风、光、水等分布式能源年出力情况，分析其出力互补特性，获取微网的年负荷曲线；以储能容量、微网设备安装成本与系统运行维护成本为目标，以系统容量、分布式发电比例与蓄电池充放电特性为约束。采用原对偶内点算法，计算互补微网内不同分布式电源组合的最佳配比，及其所需要配置的储能容量。建立互补微网经济运行评价指标体系，并对由不同分布式电源构成的互补微网进行评价，实现其经济运行。

本发明一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法，包括以下步骤：

(1)获取当地风、光、水等分布式能源年出力情况，分析风、光、水分布式电源的互补特性；

(2)获取微网的年负荷曲线；

(3)以储能容量、微网设备安装成本与系统运行维护成本为目标函数，以系统容量、分布式发电比例与蓄电池充放电特性为约束条件；

(4)采用原对偶内点算法，计算由不同分布式电源组合构成的互补微网内各分布式电源的最佳配比及其所需要配置的储能容量；

(5)建立互补微网经济运行评价指标；

(6)根据建立的互补微网经济运行评价指标，针对步骤(4)得到的互补微网进行对比与分析，得到最优的互补微网经济运行方式。

本发明的有益效果是，本发明方法考虑了风、光、水等多种清洁能源，具有较强的通用性。本发明与传统内点算法相比，原对偶内点算法计算过程更简单、收敛速度更快。本发明方法通过灵活调整分布式电源组合方式及分布式发电比例，可实现不同配置下的微网经济运行。

附图说明

图1是本发明的一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法流程图；

图2是本发明的原对偶内点算法流程图；

图3是本发明的风光水资源年出力特性曲线；

其中，图3(a)为风机年出力曲线；图3(b)是光伏年出力曲线；图3(c)是小水电年出力曲线；

图4是本发明的年负荷曲线。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法的步骤如下：

(1)获取当地风、光、水分布式能源年出力情况，分析风、光、水分布式电源的互补特性；

(2)获取微网的年负荷曲线；

(3)以储能容量、微网设备安装成本与系统运行维护成本为目标函数，以系统容量、分布式发电比例与蓄电池充放电特性为约束条件；

(4)采用原对偶内点算法，计算由不同分布式电源组合构成的互补微网内各分布式电源的最佳配比及其所需要配置的储能容量；

(5)建立互补微网经济运行评价指标，包括系统电力不足累计概率、分布式发电互补特性、环境效益，以及上网收益；

(6)根据建立的互补微网经济运行评价指标，针对步骤(4)得到的互补微网进行对比与分析，得到最优的互补微网经济运行方式。

本实施例步骤(3)中的目标函数包括：

(1)储能容量

$E_H=\underset{T}{max}\[R\_store\left(t\right)-\underset{t^{\′}\≥t}{min}R\_store\left(t^{\′}\right)\]---\left(1\right)$

式中，E_H为微网所需配置的储能容量标幺值；T为微网一年的运行总时间；R_store(t)为t时刻系统容量无限制下即不考虑储能装置荷电状态限制时所需储备的容量；为t时刻之后分布式电源与储能系统失配累计最小值；

$R\_store\left(t\right)=R\_store(t-1)+\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\&eta;}}_{in}\mathrm{\&Delta;}P\left(t\right)& \mathrm{\&Delta;}P\left(t\right)\&GreaterEqual;0\\ \mathrm{\&Delta;}P\left(t\right)/{\mathrm{\&eta;}}_{out}& \mathrm{\&Delta;}P\left(t\right)<0\end{array}---\left(2\right)$

式中，η_in与η_out分别为储能装置充放电效率；ΔP(t)为微网t时刻的失配功率标幺值，其表达式如下：

$\mathrm{\&Delta;}P\left(t\right)=\mathrm{\&lambda;}\underset{i=1}{\overset{N_1}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&alpha;}}_i{G}_i\left(t\right)-L\left(t\right)---\left(3\right)$

式中，N₁为分布式电源种类；λ为分布式发电比，即分布式发电功率与负荷耗电功率之比；α_i为风机、光伏与小水电分布式电源装机容量配比；G_i(t)为单一分布式电源对系统供电时其t时刻的输出功率标幺值；L(t)为负荷t时刻消耗功率标幺值。

由于分布式资源的蕴含量在一年内会随着时间改变，在一段时间内分布式电源的出力将逐渐增加，将使得储能装置在这段时间内能量持续增长。此时，这一增长是相当大的，将导致所需配置的储能容量亦随时间的增加而增大。在这种情况下，如果简单的采取时间段T内系统储能容量最值差进行储能容量的配置，将显得没有意义，故提出E_H以保证储能系统对外供电时能量不会出现负值。

(2)微网设备安装成本

对于微网系统，其设备与安装成本包括分布式电源与储能装置购买与安装的全部费用，其一般与系统总装机容量呈正相关性。在本发明中，将设备与安装成本总资金换算为按期等额支付金额，其表达式如下：

$C_E=\stackrel{\&OverBar;}{P_L}\&lsqb;\mathrm{\&lambda;}\underset{i=1}{\overset{N_1}{\&Sigma;}}{c}_i{\mathrm{\&alpha;}}_i(1+r_i)+c_b{E}_H\&rsqb;\frac{k{(1+k)}^n}{{(1+k)}^n-1}---\left(4\right)$

式中，为负荷年平均功率，取其为本发明的基值；c_i为风机、光伏与小水电相关设备的购置成本，元/kW；r_i为安装成本占设备成本的比例；c_b为储能装置单位千瓦造价,元/kW；k为银行长期贷款利率；n为该项目的还款年限，一般为分布式电源的使用年限。

(3)系统运行维护成本

微网的运行维护成本可分为固定成本与可变成本，根据经验公式折算成与系统设备利用率相关的比例因子；C_O为系统每年的运行维护成本，表达式如下：

$C_O=\mathrm{\&lambda;}\stackrel{\&OverBar;}{P_L}\underset{i=1}{\overset{N_1}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&alpha;}}_i(K_{Fi}+K_{Oi}{T}_i)---\left(5\right)$

式中，K_Fi为风机、光伏与小水电运行维护的年固定成本系数，元/kW.a；K_Oi为运行维护的年可变成本系数，元/kWh；T_i为微网三种分布式电源的年平均运行时间，h。

当储能容量的式(1)、微网设备安装成本的式(4)与系统运行维护成本的式(5)总和同时达到最小时，模型配置达到最优。

本实施例步骤(3)中的约束条件为：

(1)系统容量约束

对于微网系统，由于当单一分布式电源对系统供电时，其均能满足系统的负荷需求，故对于同时具有风、光、水三种分布式能源的发电系统，各分布式电源装机容量所占份额需小于等于1，其总和为1；

$\left\{\begin{array}{c}0\&le;{\mathrm{\&alpha;}}_i\&le;1\\ \underset{i=1}{\overset{N_1}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&alpha;}}_i=1\end{array}\right.---\left(6\right)$

(2)分布式发电比例约束

为了保证系统供电充足，只有分布式发电总量大于系统负荷时，才能保证有盈余电能对储能系统供电；但如果发电总量过大，能源设备的投入也将随之增大，将造成浪费；

1＜λ＜λ_max (7)

式中，λ_max一般控制在1.0-1.3；

(3)蓄电池SOC约束

储能装置全部选用铅酸蓄电池，在蓄电池的充放电过程中，必须严格满足其荷电状态SOC上下限，即通过控制其放电深度来实现，以延长电池的使用寿命；

s₁≤SOC≤s₂ (8)

式中，s₁和s₂分别为蓄电池荷电状态最小值与最大值；

(4)蓄电池充放电约束

为达到对蓄电池充放电的精确控制，需对其充放电速率、充放电电流进行约束；

$\left\{\begin{array}{c}{r}_c<r_{c\_R}\\ r_d<r_{d\_R}\end{array}\right.---\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{I}_c<I_{c\_\max }\\ I_d<I_{d\_\max }\end{array}\right.---\left(10\right)$

式中，r_c与r_d为蓄电池充放电速率，r_{c_R}与r_{d_R}为其给定充放电速率；I_c与I_d为蓄电池充放电电流，I_{c_max}与I_{d_max}为其充放电电流最大值；

(5)瞬时功率约束

为了防止微网在突增负荷的情况下出现大功率缺失，从而导致系统电能质量下降，微网的瞬时功率平衡是其负荷与储能装置协调控制的基本条件；

$\mathrm{\&lambda;}\underset{i=1}{\overset{N_1}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&alpha;}}_i{G}_i\left(t\right)+H_c\left(t\right)-L\left(t\right)=0---\left(11\right)$

式中，H_c(t)为有限制下的储能装置的当前储能容量标幺值；当其为正时，系统处于放电状态；当其为负时，系统处于充电状态。

如图2所示，本实施例步骤(4)中的原对偶内点算法求解过程如下：

$\begin{array}{cc}obj.& min\left\{\begin{array}{c}{E}_H\\ C_E+C_O\end{array}\right.\end{array}$

$\begin{array}{cc}st.& \left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&lambda;}\underset{i=1}{\overset{N_1}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&alpha;}}_i{G}_i\left(t\right)+H_c\left(t\right)-L\left(t\right)=0\\ 0\&le;{\mathrm{\&alpha;}}_i\&le;1(\underset{i=1}{\overset{N_1}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&alpha;}}_i=1)\\ 1<\mathrm{\&lambda;}<{\mathrm{\&lambda;}}_{\max }\\ s_1\&le;SOC\&le;s_2\\ r_c<r_{c\_R}\\ r_d<r_{d\_R}\\ I_c<I_{c\_\max }\\ I_d<I_{d\_\max }\end{array}\right.\end{array}---\left(12\right)$

第一步，初始化：先将模型简化为以下一般非线性优化模型，再将不等式约束式转化为等式约束；

第二步，建立拉格朗日函数：将目标函数改造为障碍函数，建立拉格朗日函数；

第三步，形成牛顿修正方程：极值的必要条件式是非线性方程组，将其线性化得到修正方程组，并形成矩阵；

第四步，求解最优搜索方向：利用牛顿拉普逊法求解，求解得到第k次迭代的修正量，得到最优解的一个新的近似值；

第五步，判断：判断是否满足收敛条件，若满足则继续Step6，若不满足，则修正原对偶变量，跳转至Step1；

第六步，输出结果：得到最优结果并输出。

本实施例步骤(5)中的评价指标如下：

(1)系统电力不足累计概率

考虑到风光水储微网的负荷供给能力，提出以系统一年内所有分布式电源与储能装置每日输出功率之和小于负荷功率的概率进行表征，其表达式如下：

λ_LOLP＝Pr{λ∑α_iG_i(t)+H_c(t)≤L(t)} (12)

由式(12)可知，λ_LOLP越小，微网功率缺失越小，系统稳定性越高；

(2)分布式发电互补特性

为体现风光水分布式能源的互补特性，提出通过分布式发电输出功率之和在一年内的波动进行表征，表达式如下：

$D_L=\frac{\underset{t=1}{\overset{T}{\&Sigma;}}{\left(G_{DG}\right(t)-\stackrel{\&OverBar;}{G_{DG}}(t\left)\right)}^2}{T}---\left(13\right)$

G_DG(t)＝∑α_iG_i(t) (14)

式中，G_DG(t)为分布式发电比λ为1时系统的输出功率，为其年平均值；D_L越小，分布式发电的输出功率波动越小，风、光、水的互补特性越好；

(3)环境效益

以风力、光伏、小水电为主的清洁能源发电可有效减少各类污染物的产生，实现节能减排；根据相关文献，可估算出电力行业污染物排放的评价指标参数，结合传统燃煤发电中各类污染物的排放系数，针对各污染物的环境价值与罚款金额，可将其等效折算为互补微网的环境效益，其表达式如下：

式中，n为传统燃煤发电所产生的污染物种类；γ_i为传统燃煤发电对应第j种污染物的排放系数；ν_i为第i种污染物的环境价值，元/g；第i种污染物所受罚款，元/g；

(4)上网收益

由于系统分布式发电比λ大于1，所需配置的储能装置容量较小，故当微网处于并网状态时，系统将有少量的电能缺额和大量的盈余与大电网进行交换，将此部分产生的经济效益定义为互补微网上网效益，其表达式如下：

$C_S=\underset{i=1}{\overset{N_1}{\&Sigma;}}{p}_e{\mathrm{\&Delta;E}}_i---\left(16\right)$

式中，ΔE_i为第i种分布式电源的年电能盈余与缺额的差值；p_e为大电网上网电价，取值为0.52元/kwh。

Claims (5)

1.一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

(1)获取当地风、光、水分布式能源年出力情况，分析风、光、水分布式电源的互补特性；

(2)获取微网的年负荷曲线；

(3)以储能容量、微网设备安装成本与系统运行维护成本为目标函数，以系统容量、分布式发电比例与蓄电池充放电特性为约束条件；

(4)采用原对偶内点算法，计算由不同分布式电源组合构成的互补微网内各分布式电源的最佳配比及其所需要配置的储能容量；

(5)建立互补微网经济运行评价指标；

(6)根据建立的互补微网经济运行评价指标，针对步骤(4)得到的互补微网进行对比与分析，得到最优的互补微网经济运行方式。

2.根据权利要求1所述一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法，其特征在于，所述目标函数包括：

(1)储能容量

$E_H=\underset{T}{max}\&lsqb;R\_store\left(t\right)-\underset{t^{\&prime;}\&GreaterEqual;t}{min}R\_store\left(t^{\&prime;}\right)\&rsqb;---\left(1\right)$

式中，E_H为微网所需配置的储能容量标幺值；T为微网一年的运行总时间；R_store(t)为t时刻系统容量无限制下即不考虑储能装置荷电状态限制时所需储备的容量；为t时刻之后分布式电源与储能系统失配累计最小值；

$R\_store\left(t\right)=R\_store(t-1)+\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\&eta;}}_{in}\mathrm{\&Delta;}P\left(t\right)& \mathrm{\&Delta;}P\left(t\right)\&GreaterEqual;0\\ \mathrm{\&Delta;}P\left(t\right)/{\mathrm{\&eta;}}_{out}& \mathrm{\&Delta;}P\left(t\right)<0\end{array}\right.---\left(2\right)$

式中，η_in与η_out分别为储能装置充放电效率；ΔP(t)为微网t时刻的失配功率标幺值，其表达式如下：

$\mathrm{\&Delta;}P\left(t\right)=\mathrm{\&lambda;}\underset{i=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_i{G}_i\left(t\right)-L\left(t\right)---\left(3\right)$

式中，N₁为分布式电源种类；λ为分布式发电比，即分布式发电功率与负荷耗电功率之比；α_i为风机、光伏与小水电分布式电源装机容量配比；G_i(t)为单一分布式电源对系统供电时其t时刻的输出功率标幺值；L(t)为负荷t时刻消耗功率标幺值；

(2)微网设备安装成本

对于微网系统，其设备与安装成本包括分布式电源与储能装置购买与安装的全部费用，将设备与安装成本总资金换算为按期等额支付金额，其表达式如下：

$C_E=\stackrel{\&OverBar;}{P_L}\&lsqb;\mathrm{\&lambda;}\underset{i=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_i{\mathrm{\&alpha;}}_i(1+r_i)+c_b{E}_H\&rsqb;\frac{k{(1+k)}^n}{{(1+k)}^n-1}---\left(4\right)$

式中，为负荷年平均功率，取其为本发明的基值；c_i为风机、光伏与小水电相关设备的购置成本，元/kW；r_i为安装成本占设备成本的比例；c_b为储能装置单位千瓦造价,元/kW；k为银行长期贷款利率；n为该项目的还款年限，一般为分布式电源的使用年限；

(3)系统运行维护成本

微网的运行维护成本可分为固定成本与可变成本，根据经验公式折算成与系统设备利用率相关的比例因子；C_O为系统每年的运行维护成本，表达式如下：

$C_O=\mathrm{\&lambda;}\stackrel{\&OverBar;}{P_L}\underset{i=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_i(K_{Fi}+K_{Oi}{T}_i)---\left(5\right)$

式中，K_Fi为风机、光伏与小水电运行维护的年固定成本系数，元/kW.a；K_Oi为运行维护的年可变成本系数，元/kWh；T_i为微网三种分布式电源的年平均运行时间，h；

当储能容量的式(1)、微网设备安装成本的式(4)与系统运行维护成本的式(5)总和同时达到最小时，模型配置达到最优。

3.根据权利要求1所述一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法，其特征在于，所述约束条件为：

(1)系统容量约束

对于微网系统，由于当单一分布式电源对系统供电时，其均能满足系统的负荷需求，故对于同时具有风、光、水三种分布式能源的发电系统，各分布式电源装机容量所占份额需小于等于1，其总和为1；

$\left\{\begin{array}{c}0\&le;{\mathrm{\&alpha;}}_i\&le;1\\ \underset{i=1}{\overset{N_1}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&alpha;}}_i=1\end{array}\right.---\left(6\right)$

(2)分布式发电比例约束

为了保证系统供电充足，只有分布式发电总量大于系统负荷时，才能保证有盈余电能对储能系统供电；但如果发电总量过大，能源设备的投入也将随之增大，将造成浪费；

1＜λ＜λ_max (7)

式中，λ_max一般控制在1.0-1.3；

(3)蓄电池SOC约束

储能装置全部选用铅酸蓄电池，在蓄电池的充放电过程中，必须严格满足其荷电状态SOC上下限，即通过控制其放电深度来实现，以延长电池的使用寿命；

s₁≤SOC≤s₂ (8)

式中，s₁和s₂分别为蓄电池荷电状态最小值与最大值；

(4)蓄电池充放电约束

为达到对蓄电池充放电的精确控制，需对其充放电速率、充放电电流进行约束；

$\left\{\begin{array}{c}{r}_c<r_{c\_R}\\ r_d<r_{d\_R}\end{array}\right.---\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{I}_c<I_{c\_\max }\\ I_d<I_{d\_max}\end{array}\right.---\left(10\right)$

式中，r_c与r_d为蓄电池充放电速率，r_{c_R}与r_{d_R}为其给定充放电速率；I_c与I_d为蓄电池充放电电流，I_{c_max}与I_{d_max}为其充放电电流最大值；

(5)瞬时功率约束

为了防止微网在突增负荷的情况下出现大功率缺失，从而导致系统电能质量下降，微网的瞬时功率平衡是其负荷与储能装置协调控制的基本条件；

$\mathrm{\&lambda;}\underset{i=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_i{G}_i\left(t\right)+H_c\left(t\right)-L\left(t\right)=0---\left(11\right)$

式中，H_c(t)为有限制下的储能装置的当前储能容量标幺值；当其为正时，系统处于放电状态；当其为负时，系统处于充电状态。

4.根据权利要求1所述一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法，其特征在于，所述原对偶内点算法求解过程如下：

$\begin{array}{cc}obj.& \min \left\{\begin{array}{c}{E}_H\\ C_E+C_O\end{array}\right.\end{array}$

$\begin{array}{cc}st.& \left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&lambda;}\underset{i=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_i{G}_i\left(t\right)+H_c\left(t\right)-L\left(t\right)=0\\ \begin{array}{cc}0\&le;{\mathrm{\&alpha;}}_i\&le;1& \left(\underset{i=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_i=1\right)\end{array}\\ 1<\mathrm{\&lambda;}<{\mathrm{\&lambda;}}_{\max }\\ s_1\&le;SOC\&le;s_2\\ r_c<r_{c\_R}\\ r_d<r_{d\_R}\\ I_c<I_{c\_\max }\\ I_d<I_{d\_\max }\end{array}\right.\end{array}---\left(12\right)$

第一步，初始化：先将模型简化为以下一般非线性优化模型，再将不等式约束式转化为等式约束；

第二步，建立拉格朗日函数：将目标函数改造为障碍函数，建立拉格朗日函数；

第三步，形成牛顿修正方程：极值的必要条件式是非线性方程组，将其线性化得到修正方程组，并形成矩阵；

第四步，求解最优搜索方向：利用牛顿拉普逊法求解，求解得到第k次迭代的修正量，得到最优解的一个新的近似值；

第五步，判断：判断是否满足收敛条件，若满足则继续Step6，若不满足，则修正原对偶变量，跳转至Step1；

第六步，输出结果：得到最优结果并输出。

5.根据权利要求1所述一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法，其特征在于，所述评价指标为：

(1)系统电力不足累计概率

考虑到风光水储微网的负荷供给能力，提出以系统一年内所有分布式电源与储能装置每日输出功率之和小于负荷功率的概率进行表征，其表达式如下：

λ_LOLP＝Pr{λΣα_iG_i(t)+H_c(t)≤L(t)} (12)

由式(12)可知，λ_LOLP越小，微网功率缺失越小，系统稳定性越高；

(2)分布式发电互补特性

为体现风光水分布式能源的互补特性，提出通过分布式发电输出功率之和在一年内的波动进行表征，表达式如下：

$D_L=\frac{\underset{t=1}{\overset{T}{\&Sigma;}}{\left(G_{DG}\right(t)-\stackrel{\&OverBar;}{G_{DG}}(t\left)\right)}^2}{T}---\left(13\right)$

G_DG(t)＝Σα_iG_i(t) (14)

式中，G_DG(t)为分布式发电比λ为1时系统的输出功率，为其年平均值；D_L越小，分布式发电的输出功率波动越小，风、光、水的互补特性越好；

(3)环境效益

以风力、光伏、小水电为主的清洁能源发电可有效减少各类污染物的产生，实现节能减排；根据相关文献，可估算出电力行业污染物排放的评价指标参数，结合传统燃煤发电中各类污染物的排放系数，针对各污染物的环境价值与罚款金额，可将其等效折算为互补微网的环境效益，其表达式如下：

式中，n为传统燃煤发电所产生的污染物种类；γ_i为传统燃煤发电对应第j种污染物的排放系数；ν_i为第i种污染物的环境价值，元/g；第i种污染物所受罚款，元/g；

(4)上网收益

由于系统分布式发电比λ大于1，所需配置的储能装置容量较小，故当微网处于并网状态时，系统将有少量的电能缺额和大量的盈余与大电网进行交换，将此部分产生的经济效益定义为互补微网上网效益，其表达式如下：

$C_S=\underset{i=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{p}_e{\mathrm{\&Delta;E}}_i---\left(16\right)$

式中，ΔE_i为第i种分布式电源的年电能盈余与缺额的差值；p_e为大电网上网电价，取值为0.52元/kwh。