本发明属于大规模新能源并网情况下，综合能源系统稳定性及不同系统之间能量交互领域，具体为基于n-1故障的电-气耦合综合能源系统的稳定性分析方法。
背景技术：
新能源机组是电力系统(electricalpowersystem，eps)中的一种供能机组，新能源机组和eps中原有的普通发电机重要区别是新能源机组出力具有不确定性，如果eps中的新能源机组出力小，那么它可能会引起eps的功率缺额；如果eps中的新能源机组出力大，那么它可能会引起eps的功率超额，为了解决这种问题，就提出电-气耦合综合能源系统(electro-gascoupledintegratedenergysystem，egcies)。egcies能在eps功率缺额的情况下，使天然气系统(naturalgassystem，ngs)给eps供能；当eps功率超额的话就可以把新能源机组产生的能量存储在ngs中。随着eps和ngs转换设备的增加，能源耦合程度不断加深，负荷需求更加多样化，非常有必要研究eps与ngs之间的相互影响。ngs运行波动可通过耦合元件传递至eps，燃气轮机组出力发生变化，eps稳定性受到挑战。分析不同能源特性及能量转换过程，已经成为egcies稳定性评估的重要研究内容之一。
随着新能源的渗透率不断提高，egcies不确定因素增多，快速定位egcies的薄弱环节成为了当前亟待解决的问题。
现有综合能源系统静态稳定性分析方法主要采用节点电压与节点气压进行研究，但是综合能源系统的最大特点是不同系统之间的能源交互，节点电压与节点气压并不能够直观体现不同系统之间的能量交互；且在系统故障情况下，电力系统某节点电压处于0.95-1.05的正常运行状态，现有综合能源系统静态稳定性分析方法就无法判断该节点电压是本来就处于正常运行状态，还是在切除部分负荷之后处于正常运行状态。
现有的部分文献以系统中电、热负荷削减量最小为优化目标，利用蒙特卡洛模拟法对含电热气的egcies进行稳定性评估，但并没有考虑到eps切负荷后，ngs为电负荷供能的情况，故蒙特卡洛模拟法对含电热气的egcies的稳定性评估不全面。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决背景技术中现有综合能源系统静态稳定性分析方法主要采用节点电压与节点气压进行研究，但是节点电压与节点气压并不能够直观体现不同系统之间的能量交互的问题以及利用蒙特卡洛模拟法对含电热气的egcies进行稳定性评估不全面的问题，提供了一种基于n-1故障的电-气耦合综合能源系统的稳定性分析方法。
本发明解决其技术问题的技术方案是：基于n-1故障的电-气耦合综合能源系统的稳定性分析方法，具体包括以下步骤：
i、通过拉丁超立方抽样产生一个随机电源节点或气源节点故障矩阵k，通过连续潮流方法求解每个能源耦合元件的功率，并通过故障元件判断故障类型是气源节点故障还是电源节点故障；
ii、若通过步骤i判断为电源节点故障，则根据三级切负荷策略求解当前电源节点故障情况中电-气耦合综合能源系统的电负荷切除量，在电负荷切除量基础上考虑电-气耦合，求得当前电源节点故障情况下电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的电负荷最小切除量δs，计算所述发生故障的电源节点的电力系统稳定运行指标psr、气转电负荷供能率gei、电能不足率gpsr；所述电力系统稳定运行指标psr＝δuδs，其中δu为各个电源节点的电压偏差；所述气转电负荷供能率
iii、根据步骤ii所算得电力系统稳定运行指标psr、气转电负荷供能率gei、电能不足率gpsr、天然气系统稳定性运行指标gsr、电转气负荷供能率pgi、天然气不足率ggsr，寻求电-气耦合综合能源系统的薄弱节点；
iv、判断故障矩阵k中所有元件的故障运行状态是否均已考虑，若否，则重复步骤i、ii、iii；若已完全考虑，则对电-气耦合综合能源系统进行稳定性分析。
所述电力系统稳定运行指标psr＝δuδs中，δu为发生故障的电源节点的电压偏差，δu越小越好，δs为当前电源节点故障情况下电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的电负荷最小切除量，δs越小越好，那么所述电力系统稳定运行指标psr越小越好，psr越小说明当前电源节点故障情况下，所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越好，即电源点故障对该节点的稳定性影响较小；psr越大说明当前电源节点故障情况下，所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越差，即电源点故障对该节点的稳定性影响较大。
所述气转电负荷供能率
所述天然气系统稳定性运行指标gsr＝δpδd中，δp为发生故障的气源节点的气压偏差，δp越小越好，δd为当前气源节点故障情况中电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的气负荷最小切除量，δd越小越好，故所述天然气系统稳定性运行指标gsr越小越好，gsr越小说明当前气源节点故障情况下，所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越好，说明当前发生故障的气源节点对所述电-气耦合综合能源系统的稳定性影响较小；gsr越大说明当前气源节点故障情况下，所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越差，说明当前发生故障的气源节点对所述电-气耦合综合能源系统的稳定性影响较大。
所述电转气负荷供能率
所述电能不足率
通过所述气转电负荷供能率gei或所述电转气负荷供能率pgi能求得当前故障矩阵k下电力系统和天然气系统能量互补的极限值。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种在新能源并网的情况下，电-气耦合综合能源系统的静态稳定分析方法，解决了背景技术中的问题，通过本发明所述方法能体现出不同系统之间的能量交互的情况，能更加全面地分析含电热气的电-气耦合综合能源系统稳定性，研究了新能源机组出力变化对电-气耦合综合能源系统的天然气系统稳定性的影响；在电源节点或气源节点发生故障的情况下，计算电-气耦合综合能源系统的耦合特性，通过本发明提出的稳定性分析方法，引入了电力系统稳定运行指标、天然气系统稳定运行指标、气转电负荷供能率指标、电转气负荷供能率指标、电能不足率指标、天然气不足率指标来从多角度定量分析电-气耦合综合能源系统的稳定性，并能够求解出电力系统和天然气系统的能量互补极限点。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
基于n-1故障的电-气耦合综合能源系统的稳定性分析方法，具体包括以下步骤：
i、通过拉丁超立方抽样产生一个随机电源节点或气源节点故障矩阵k，通过连续潮流方法求解每个能源耦合元件的功率，并通过故障元件判断故障类型是气源节点故障还是电源节点故障；
ii、若通过步骤i判断为电源节点故障，则根据三级切负荷策略求解当前电源节点故障情况中电-气耦合综合能源系统的电负荷切除量，在电负荷切除量基础上考虑电-气耦合，求得当前电源节点故障情况下电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的电负荷最小切除量δs，计算所述发生故障的电源节点的电力系统稳定运行指标psr、气转电负荷供能率gei、电能不足率gpsr；所述电力系统稳定运行指标psr＝δuδs，其中δu为各个电源节点的电压偏差；所述气转电负荷供能率
iii、根据步骤ii所算得电力系统稳定运行指标psr、气转电负荷供能率gei、电能不足率gpsr、天然气系统稳定性运行指标gsr、电转气负荷供能率pgi、天然气不足率ggsr，寻求电-气耦合综合能源系统的薄弱节点；
iv、判断故障矩阵k中所有元件的故障运行状态是否均已考虑，若否，则重复步骤i、ii、iii；若已完全考虑，则对电-气耦合综合能源系统进行稳定性分析。
所述电力系统稳定运行指标psr＝δuδs中，δu为发生故障的电源节点的电压偏差，δu越小越好，δs为当前电源节点故障情况下电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的电负荷最小切除量，δs越小越好，那么所述电力系统稳定运行指标psr越小越好，psr越小说明当前电源节点故障情况下，所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越好，即电源点故障对该节点的稳定性影响较小；psr越大说明当前电源节点故障情况下，所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越差，即电源点故障对该节点的稳定性影响较大。
所述气转电负荷供能率
所述天然气系统稳定性运行指标gsr＝δpδd中，δp为发生故障的气源节点的气压偏差，δp越小越好，δd为当前气源节点故障情况中电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的气负荷最小切除量，δd越小越好，故所述天然气系统稳定性运行指标gsr越小越好，gsr越小说明当前气源节点故障情况下，所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越好，说明当前发生故障的气源节点对所述电-气耦合综合能源系统的稳定性影响较小；gsr越大说明当前气源节点故障情况下，所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越差，说明当前发生故障的气源节点对所述电-气耦合综合能源系统的稳定性影响较大。
所述电转气负荷供能率
所述电能不足率
通过所述气转电负荷供能率gei或所述电转气负荷供能率pgi能求得当前故障矩阵k下电力系统和天然气系统能量互补的极限值。
上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。