CN113609651A - 基于统一潮流模型的电-气互联系统作用机理分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于统一潮流模型的电‑气互联系统作用机理分析方法，包括：S1、建立电‑气互联系统的系统模型，包括电和气的网络模型以及耦合元件模型；S2、基于系统模型建立相应的统一潮流模型，采用牛顿拉夫逊法和牛顿下山法求解，获取潮流收敛后的统一雅克比矩阵；S3、基于统一雅可比矩阵，构造节点电压‑注入功率灵敏度指标和节点气压‑注入功率灵敏度指标；S4、采用构造的灵敏度指标，考虑电‑气互联系统受到的不同扰动，分析电‑气互联系统的相互作用机理。本发明能够给出电‑气互联系统灵敏度指标计算的一种通用形式，辨识系统的薄弱环节，能够计算计及多种扰动的综合灵敏度指标，进而采取相应措施来规避系统运行风险。
Description
技术领域
本发明涉及综合能源的技术领域，尤其是指一种基于统一潮流模型的电-气互联系统作用机理分析方法。
背景技术
化石能源的日益枯竭和环境污染的逐渐恶化使能源的生产和消费呈现出多种新模式，整合电、气、热等多种能源的综合能源系统受到了大量学者的关注。燃气轮机和电转气技术的快速发展加深了电网和气网间的耦合程度，电-气综合能源系统的潮流分布和相互作用机理分析受到密切关注。
灵敏度分析已经广泛应用于电力系统领域，如静态安全分析、最优潮流计算、状态估计等。用于稳态分析时，灵敏度分析是在系统当前运行点潮流方程的基础上进行的，通过对潮流方程局部线性化进而进行灵敏度计算。近年来，灵敏度分析法逐渐推广到天然气系统，关于基于灵敏度分析法的电-气互联系统相互作用分析已经开展了初步研究。但是，目前关于灵敏度分析的研究主要集中在两个变量间的局部线性化关系，缺少定量评估系统中多个扰动量的综合影响的方法，关于综合能源系统中子系统间的相互作用机理也没有清晰的描述。因此，深入研究综合能源系统中子系统的相互耦合机理，辨识系统薄弱环节，以及给出提升系统运行安全性的相关措施是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于统一潮流模型的电-气互联系统作用机理分析方法，给出了一种关于节点电压和节点气压灵敏度分析的通用形式，不仅能计算两个变量间的灵敏度矩阵关系，而且能计算计及多种扰动的综合灵敏度指标，能够用以解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：基于统一潮流模型的电-气互联系统作用机理分析方法，包括以下步骤：
S1、建立电-气互联系统的系统模型，包括电和气的网络模型以及耦合元件模型；
S2、基于建立的系统模型建立相应的统一潮流模型，采用牛顿拉夫逊法和牛顿下山法求解，获取潮流收敛后的统一雅克比矩阵；
S3、基于潮流收敛后的统一雅可比矩阵，构造节点电压-注入功率灵敏度指标和节点气压-注入功率灵敏度指标；
S4、采用构造的节点电压-注入功率灵敏度指标和节点气压-注入功率灵敏度指标，考虑电-气互联系统受到的不同扰动，分析电-气互联系统的相互作用机理。
进一步，在步骤S1中，电-气互联系统中考虑的耦合元件有燃气轮机和电转气装置，并且考虑燃气轮机接于电网的平衡节点和电转气装置接于气网的平衡节点，压缩机的运行模式设为定压缩比。
进一步，所述步骤S2过程如下：
S201、建立统一潮流模型F(X)：
其中，X表示系统状态变量，包括电压相角θ、电压幅值V、节点气压π和压缩机马力H；三个方程分别表示电网有功功率平衡方程FP(X)、电网无功功率平衡方程FQ(X)以及气网节点流量方程Ff(X)；ΔP(θ，V，π，H)表示电网节点有功功率的不平衡量，与变量θ、V、π、H有关；ΔQ(θ，V)表示电网节点无功功率的不平衡量，与变量θ、V有关；Δf(θ，V，π，H)表示气网节点流量的不平衡量，与变量θ、V、π、H相关；
S202、基于牛顿拉夫逊法求解潮流，计算系统状态变量X的变化量ΔX：
其中，p为迭代次数；J(X)为统一雅可比矩阵；Δθ、ΔV、Δπ和ΔH分别表示节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的变化量，组成系统状态变量的变化量ΔX；ΔP、ΔQ、Δf分别表示有功功率P、无功功率Q、节点气流量f的变化量；
统一雅可比矩阵J(X)的计算公式如下：
式中对角块为两个子系统自身潮流与其状态变量间的关系，通过对步骤S201中的功率平衡式求偏导；JQθ和JQV分别表示无功功率Q与节点电压相角θ、节点电压幅值V的偏微分关系；Jfθ、JfV、Jfπ和JfH分别表示除去定气压气源节点和压缩机出节点的节点气流量f1与节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的偏微分关系；特别地，当燃气轮机接入电网的平衡节点时，雅可比矩阵块Jfθ、JfV不为零；当电转气装置接入气网的定气压气源节点时，雅可比矩阵块JPπ、JPH不为零；
S203、基于牛顿拉夫逊法修正电网的状态变量；为解决气网潮流计算的初值敏感性，基于牛顿下山法修正气网的状态变量：
其中，p和p+1表示牛顿拉夫逊法中的迭代次数；λ为气网状态变量更新的步长修正因子；Xele表示电网的状态变量向量，包括节点电压相角和节点电压幅值；Xgas表示气网的状态变量向量，包括节点气压和压缩机马力；ΔXele表示电网的状态变量的变化值；ΔXgas表示气网的状态变量的变化值；上标p表示第p次迭代后的变量，p+1表示第p+1次迭代后的变量；
步长修正因子的计算过程为：设置步长修正因子的初始值为1；计算
判断
是否小于
若否，则将步长修正因子减半，重复以上步骤直到满足条件
输出步长修正因子；其中||Fgas()||2表示求天然气系统不平衡量的二范数；
S204、判断潮流是否收敛，重复步骤S202、S203，直到满足收敛判据：||F(X(p+1))||2＜ε
式中，ε为收敛精度，给定一个极小的正数；||F()||2表示求电-气互联系统不平衡量的二范数；
S205、当系统潮流满足收敛条件后，获取潮流收敛后的统一雅可比矩阵J。
进一步，所述步骤S3过程如下：
S301、获取潮流收敛后的统一雅可比矩阵：
其中，J表示统一雅可比矩阵；JPθ、JPV、JPπ和JPH分别表示有功功率P与节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的偏微分关系；JQθ和JQV分别表示无功功率Q与节点电压相角θ、节点电压幅值V的偏微分关系；
和
分别表示除去定气压气源节点和压缩机出节点的节点气流量f1与节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的偏微分关系；
与
分别表示压缩机出节点的节点气流量f2与节点气压π和压缩机马力H的偏微分关系；
S302、基于灵敏度分析方法，保留Taylor展开一次项的微小扰动影响关系式为：
ΔF＝JΔX
ΔF＝[ΔP ΔQ Δf1 Δf2]
ΔX＝[Δθ ΔV Δπ ΔH]
其中，ΔF表示系统控制变量的变化量；ΔX表示系统状态变量的变化量；ΔP、ΔQ、Δf1和Δf2分别表示有功功率P、无功功率Q、除去定气压气源节点和压缩机出节点的节点气流量f1以及压缩机出节点的节点气流量f2的变化量；Δθ、ΔV、Δπ和ΔH分别表示节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的变化量；
S303、采用高斯消去法消去步骤S302关系式中的变量Δθ、Δπ、ΔH，获得节点电压变化量ΔV与功率扰动的关系：
其中，M1、M2、M3、M4、M5和M6均为中间变量；SVP表示节点电压-注入有功功率的灵敏度矩阵；SVQ表示节点电压-注入无功功率的灵敏度矩阵；
和
表示节点电压-注入气流量的灵敏度矩阵；
表示节点电压-注入功率的综合灵敏度指标；
S304、采用高斯消去法消去步骤S302关系式中的变量ΔV、Δθ、ΔH，获得节点气压变化量Δπ与功率扰动的关系：
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6均为中间变量；SπP表示节点气压-注入有功功率的灵敏度矩阵；SπQ表示节点气压-注入无功功率的灵敏度矩阵；
和
表示节点气压-注入气流量的灵敏度矩阵；
表示节点气压-注入功率的综合灵敏度指标。
进一步，所述步骤S4过程如下：
设置负荷波动，计算微小扰动下的节点电压-注入功率灵敏度指标和节点气压-注入功率灵敏度指标，分析指标变化情况和子系统间的相互作用机理，辨识系统薄弱环节。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明方法可以给出电-气互联系统灵敏度指标计算的一种通用形式，有助于定位系统薄弱环节，进而采取相应安全措施规避系统运行风险。
2、本发明方法可以定量评估电、气子系统间的相互作用传播机理，可以明晰系统中多种扰动对系统状态的综合影响，在仅已知当前运行点的情况下可预测系统未来可能的运行状态，为系统的运行决策提供指导。
附图说明
图1是本发明的电-气互联系统实施例的示意图。
图2是本发明的燃气轮机耦合作用下气压-气流量灵敏度矩阵计算结果图。
图3是本发明的燃气轮机耦合作用下气压-有功功率灵敏度矩阵计算结果图。
图4是本发明的燃气轮机耦合作用下燃气轮机出力占比为30％时的综合灵敏度指标计算结果图。
图5是本发明的燃气轮机耦合作用下燃气轮机出力占比变化后综合灵敏度指标的变化值。
图6是本发明的燃气轮机耦合作用下燃气轮机接入位置变化后综合灵敏度指标的变化值。
图7是本发明的电转气装置耦合作用下电压-有功功率灵敏度矩阵计算结果图。
图8是本发明的电转气装置耦合作用下电压-气流量灵敏度矩阵计算结果图。
图9是本发明的电转气装置耦合作用下的综合灵敏度指标计算结果图。
图10是本发明的电转气装置耦合作用下调整气负荷后综合灵敏度指标的变化值。
图11是本发明的增加储气装置后综合灵敏度指标的变化值。
图12是本发明的增加储电装置后综合灵敏度指标的变化值。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本实施例所提供的基于统一潮流模型的电-气互联系统作用机理分析方法，包括以下步骤：
S1、建立电-气互联系统的系统模型，包括电和气的网络模型以及耦合元件模型；其中，电-气互联系统中考虑的耦合元件有燃气轮机和电转气装置，并且考虑燃气轮机接于电网的平衡节点和电转气装置接于气网的平衡节点，压缩机的运行模式设为定压缩比。
S2、基于建立的系统模型建立相应的统一潮流模型，采用牛顿拉夫逊法和牛顿下山法求解，获取潮流收敛后的统一雅克比矩阵，过程如下：
S201、建立统一潮流模型F(X)：
其中，X表示系统状态变量，包括电压相角θ、电压幅值V、节点气压π和压缩机马力H；三个方程分别表示电网有功功率平衡方程FP(X)、电网无功功率平衡方程FQ(X)以及气网节点流量方程Ff(X)；ΔP(θ，V，π，H)表示电网节点有功功率的不平衡量，与变量θ、V、π、H有关；ΔQ(θ，V)表示电网节点无功功率的不平衡量，与变量θ、V有关；Δf(θ，V，π，H)表示气网节点流量的不平衡量，与变量θ、V、π、H相关；
S202、基于牛顿拉夫逊法求解潮流，计算系统状态变量X的变化量ΔX：
其中，p为牛顿拉夫逊法的迭代次数；J(X)为统一雅可比矩阵；Δθ、ΔV、Δπ和ΔH分别表示节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的变化量，组成系统状态变量的变化量ΔX；ΔP、ΔQ、Δf分别表示有功功率P、无功功率Q、节点气流量f的变化量；
统一雅可比矩阵J(X)的计算公式如下：
式中对角块为两个子系统自身潮流与其状态变量间的关系，通过对步骤S201中的功率平衡式求偏导；JQθ和JQV分别表示无功功率Q与节点电压相角θ、节点电压幅值V的偏微分关系；Jfθ、JfV、Jfπ和JfH分别表示除去定气压气源节点和压缩机出节点的节点气流量f1与节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的偏微分关系；特别地，当燃气轮机接入电网的平衡节点时，雅可比矩阵块Jfθ、JfV不为零；当电转气装置接入气网的定气压气源节点时，雅可比矩阵块JPπ、JPH不为零；
S203、基于牛顿拉夫逊法修正电网的状态变量；为解决气网潮流计算的初值敏感性，基于牛顿下山法修正气网的状态变量：
其中，p和p+1表示牛顿拉夫逊法中的迭代次数；λ为气网状态变量更新的步长修正因子；Xele表示电网的状态变量向量，包括节点电压相角和节点电压幅值；Xgas表示气网的状态变量向量，包括节点气压和压缩机马力；ΔXele表示电网的状态变量的变化值；ΔXgas表示气网的状态变量的变化值；上标p表示第p次迭代后的变量，p+1表示第p+1次迭代后的变量；
步长修正因子的计算过程为：设置步长修正因子的初始值为1；计算
判断
是否小于
若否，则将步长修正因子减半，重复以上步骤直到满足条件
输出步长修正因子；其中||Fgas()||2表示求天然气系统不平衡量的二范数；
S204、判断潮流是否收敛，重复步骤S202、S203，直到满足收敛判据：||F(X(p+1))||2＜ε
式中，ε为收敛精度，给定一个极小的正数；||F()||2表示求电-气互联系统不平衡量的二范数；
S205、当系统潮流满足收敛条件后，获取潮流收敛后的统一雅可比矩阵J。
S3、基于潮流收敛后的统一雅可比矩阵，构造节点电压-注入功率灵敏度指标和节点气压-注入功率灵敏度指标，过程如下：
S301、获取潮流收敛后的统一雅可比矩阵：
其中，J表示统一雅可比矩阵；JPθ、JPV、JPπ和JPH分别表示有功功率P与节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的偏微分关系；JQθ和JQV分别表示无功功率Q与节点电压相角θ、节点电压幅值V的偏微分关系；
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分别表示除去定气压气源节点和压缩机出节点的节点气流量f1与节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的偏微分关系；
与
分别表示压缩机出节点的节点气流量f2与节点气压π和压缩机马力H的偏微分关系；
S302、基于灵敏度分析方法，保留Taylor展开一次项的微小扰动影响关系式为：
ΔF＝JΔX
ΔF＝[ΔP ΔQ Δf1 Δf2]
ΔX＝[Δθ ΔV Δπ ΔH]
其中，ΔF表示系统控制变量的变化量；ΔX表示系统状态变量的变化量；ΔP、ΔQ、Δf1和Δf2分别表示有功功率P、无功功率Q、除去定气压气源节点和压缩机出节点的节点气流量f1以及压缩机出节点的节点气流量f2的变化量；Δθ、ΔV、Δπ和ΔH分别表示节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的变化量；
S303、采用高斯消去法消去步骤S302关系式中的变量Δθ、Δπ、ΔH，获得节点电压变化量ΔV与功率扰动的关系：
其中，M1、M2、M3、M4、M5和M6均为中间变量；SVP表示节点电压-注入有功功率的灵敏度矩阵；SVQ表示节点电压-注入无功功率的灵敏度矩阵；
和
表示节点电压-注入气流量的灵敏度矩阵；
表示节点电压-注入功率的综合灵敏度指标；
S304、采用高斯消去法消去步骤S302关系式中的变量ΔV、Δθ、ΔH，获得节点气压变化量Δπ与功率扰动的关系：
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6均为中间变量；SπP表示节点气压-注入有功功率的灵敏度矩阵；SπQ表示节点气压-注入无功功率的灵敏度矩阵；
和
表示节点气压-注入气流量的灵敏度矩阵；
表示节点气压-注入功率的综合灵敏度指标。
S4、采用构造的节点电压-注入功率灵敏度指标和节点气压-注入功率灵敏度指标，考虑电-气互联系统受到的不同扰动，分析电-气互联系统的相互作用机理，过程如下：
设置负荷波动，计算微小扰动下的节点电压-注入功率灵敏度指标和节点气压-注入功率灵敏度指标，分析指标变化情况和子系统间的相互作用机理，辨识系统薄弱环节。
如图1所示，电-气互联系统包括电力系统、天然气系统、燃气轮机(GT)和电转气装置(P2G)。电节点1为电力系统的平衡节点，气节点1和2为天然气系统的定气压气源节点。
为了说明本发明的基于统一潮流模型的电-气互联系统作用机理分析方法的有效性，设定以下2种扰动：
扰动1：单独设置电负荷波动，波动为增加2％，用于研究电网中的扰动对气网状态变量的影响；
扰动2：单独设置气负荷波动，波动为增加2％，用于研究气网中的扰动对电网状态变量的影响。
为了说明本发明的具体实施过程，设置以下场景：
场景1：研究燃气轮机作用下的相互作用机理，考虑3个燃气轮机的出力，不考虑电转气装置的出力，其中GT1接于电网平衡节点，燃气轮机出力总占比设定为50％，计算气压-气流量灵敏度矩阵和气压-有功功率灵敏度矩阵。
场景2：在场景1的基础上，改变燃气轮机的出力总占比，分别为30％、50％、70％，计算扰动1下的综合灵敏度指标；
场景3：在场景1的基础上，改变GT1的接入位置，分别为气负荷节点3、4和13，计算扰动1下的综合灵敏度指标；
场景4：研究电转气装置下的相互作用机理，考虑电转气装置的接入，电网平衡节点设置为常规发电机，设定燃气轮机出力总占比为30％，计算电压-有功功率灵敏度矩阵和电压-气流量灵敏度矩阵；
场景5：在场景4的基础上，调整气负荷使其分布更均匀，计算扰动2下的综合灵敏度指标；
场景6：在场景4的基础上，在气网薄弱负荷节点增加储气罐，容量为负荷的30％，计算扰动2下的综合灵敏度指标；
场景7：在场景1的基础上，在电网负薄弱负荷节点增加储电装置，容量为负荷的30％，计算扰动1下的综合灵敏度指标。
本发明的具体实施步骤为：
S1、确定系统的网络结构和耦合元件，建立包括电网模型、气网模型和耦合元件模型的电-气互联系统模型；
S2、建立统一潮流模型，采用牛顿拉夫逊法进行求解，电网状态变量采用牛顿拉夫逊法的迭代公式进行更新，气网状态变量采用牛顿下山法的迭代公式进行更新，存储潮流收敛后的统一雅克比矩阵；
S3、基于潮流收敛后的统一雅可比矩阵，构造节点电压-注入功率灵敏度指标和节点气压-注入功率灵敏度指标的通用形式；
S4、计算不同场景下电-气综合能源系统的灵敏度指标，分析电-气互联系统的相互作用机理。
场景1的计算结果如图2、3所示，场景2的计算结果如图4、5所示，场景3的计算结果如图6所示，场景4的计算结果如图7、8所示，场景5的计算结果如图9、10所示，场景6的计算结果如图11所示，场景7的计算结果如图12所示。
从图2可知，每个节点对角线区域的灵敏度值较大，其中末端负荷节点13、14、15的值最大，说明它们的气压易受气流量变化的影响。从图3可知，末端负荷节点13、14、15受有功扰动的程度最大。从图4和5可知，扰动1下的气压综合灵敏度指标随着燃气轮机总出力占比的增大而增大。从图6可知，当GT1接于节点13时，综合灵敏度指标有明显的增大，因为节点13是末端负荷节点，电网中的扰动通过节点13传递对气网的影响更大。而GT1接于节点4时，综合灵敏度指标的变化较小，节点4的综合灵敏度指标值有小幅度增加，而其他节点的指标值有所减小，这是因为节点3和4在气网中的位置相似。结合综合灵敏度指标的值可知，节点13、14、15为气网的薄弱节点。从图7可知，电网中对角线位置的灵敏度值较大，说明节点电压值受自身负荷影响较大。从图8可知，节点3、4、6、7、8和28的灵敏度值较大，其中节点7和8的负荷值较大，节点2的负荷值也较大，但节点2为发电机节点，所以与其相邻的负荷节点3、4有着较大的灵敏度值。从图9和10可知，在电转气装置的耦合作用下，调整气负荷的分配后，扰动2下的电压综合灵敏度指标减小，说明电网运行状态有所改善。图11为在气节点13、14、15增加容量为负荷30％的储气罐后的电压综合灵敏度指标的变化值，说明增加储气罐后电网的运行状态有所改善。图12为在电节点7和8增加容量为负荷30％的储电装置后的气压综合灵敏度指标的变化值，说明增加储电装置后气网的运行状态有所改善。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.基于统一潮流模型的电-气互联系统作用机理分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立电-气互联系统的系统模型，包括电和气的网络模型以及耦合元件模型；
S2、基于建立的系统模型建立相应的统一潮流模型，采用牛顿拉夫逊法和牛顿下山法求解，获取潮流收敛后的统一雅克比矩阵；
S3、基于潮流收敛后的统一雅可比矩阵，构造节点电压-注入功率灵敏度指标和节点气压-注入功率灵敏度指标；
S4、采用构造的节点电压-注入功率灵敏度指标和节点气压-注入功率灵敏度指标，考虑电-气互联系统受到的不同扰动，分析电-气互联系统的相互作用机理。
2.根据权利要求1所述的基于统一潮流模型的电-气互联系统作用机理分析方法，其特征在于，在步骤S1中，电-气互联系统中考虑的耦合元件有燃气轮机和电转气装置，并且考虑燃气轮机接于电网的平衡节点和电转气装置接于气网的平衡节点，压缩机的运行模式设为定压缩比。
3.根据权利要求1所述的基于统一潮流模型的电-气互联系统作用机理分析方法，其特征在于，所述步骤S2过程如下：
S201、建立统一潮流模型F(X)：
其中，X表示系统状态变量，包括电压相角θ、电压幅值V、节点气压π和压缩机马力H；三个方程分别表示电网有功功率平衡方程FP(X)、电网无功功率平衡方程FQ(X)以及气网节点流量方程Ff(X)；ΔP(θ,V,π,H)表示电网节点有功功率的不平衡量，与变量θ、V、π、H有关；ΔQ(θ,V)表示电网节点无功功率的不平衡量，与变量θ、V有关；Δf(θ,V,π,H)表示气网节点流量的不平衡量，与变量θ、V、π、H相关；
S202、基于牛顿拉夫逊法求解潮流，计算系统状态变量X的变化量ΔX：
其中，p为牛顿拉夫逊法的迭代次数；J(X)为统一雅可比矩阵；Δθ、ΔV、Δπ和ΔH分别表示节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的变化量，组成系统状态变量的变化量ΔX；ΔP、ΔQ、Δf分别表示有功功率P、无功功率Q、节点气流量f的变化量；
统一雅可比矩阵J(X)的计算公式如下：
式中对角块为两个子系统自身潮流与其状态变量间的关系，通过对步骤S201中的功率平衡式求偏导；JQθ和JQV分别表示无功功率Q与节点电压相角θ、节点电压幅值V的偏微分关系；Jfθ、JfV、Jfπ和JfH分别表示除去定气压气源节点和压缩机出节点的节点气流量f1与节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的偏微分关系；特别地，当燃气轮机接入电网的平衡节点时，雅可比矩阵块Jfθ、JfV不为零；当电转气装置接入气网的定气压气源节点时，雅可比矩阵块JPπ、JPH不为零；
S203、基于牛顿拉夫逊法修正电网的状态变量；为解决气网潮流计算的初值敏感性，基于牛顿下山法修正气网的状态变量：
其中，p和p+1表示牛顿拉夫逊法中的迭代次数；λ为气网状态变量更新的步长修正因子；Xele表示电网的状态变量向量，包括节点电压相角和节点电压幅值；Xgas表示气网的状态变量向量，包括节点气压和压缩机马力；ΔXele表示电网的状态变量的变化值；ΔXgas表示气网的状态变量的变化值；上标p表示第p次迭代后的变量，p+1表示第p+1次迭代后的变量；
步长修正因子的计算过程为：设置步长修正因子的初始值为1；计算
判断
是否小于
若否，则将步长修正因子减半，重复以上步骤直到满足条件
输出步长修正因子；其中||Fgas()||2表示求天然气系统不平衡量的二范数；
S204、判断潮流是否收敛，重复步骤S202、S203，直到满足收敛判据：
||F(X(p+1))||2＜ε
式中，ε为收敛精度，给定一个极小的正数；||F()||2表示求电-气互联系统不平衡量的二范数；
S205、当系统潮流满足收敛条件后，获取潮流收敛后的统一雅可比矩阵J。
4.根据权利要求1所述的基于统一潮流模型的电-气互联系统作用机理分析方法，其特征在于，所述步骤S3过程如下：
S301、获取潮流收敛后的统一雅可比矩阵：
其中，J表示统一雅可比矩阵；JPθ、JPV、JPπ和JPH分别表示有功功率P与节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的偏微分关系；JQθ和JQV分别表示无功功率Q与节点电压相角θ、节点电压幅值V的偏微分关系；
和
分别表示除去定气压气源节点和压缩机出节点的节点气流量f1与节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的偏微分关系；
与
分别表示压缩机出节点的节点气流量f2与节点气压π和压缩机马力H的偏微分关系；
S302、基于灵敏度分析方法，保留Taylor展开一次项的微小扰动影响关系式为：
ΔF＝JΔX
ΔF＝[ΔP ΔQ Δf1 Δf2]
ΔX＝[Δθ ΔV Δπ ΔH]
其中，ΔF表示系统控制变量的变化量；ΔX表示系统状态变量的变化量；ΔP、ΔQ、Δf1和Δf2分别表示有功功率P、无功功率Q、除去定气压气源节点和压缩机出节点的节点气流量f1以及压缩机出节点的节点气流量f2的变化量；Δθ、ΔV、Δπ和ΔH分别表示节点电压相角θ、节点电压幅值V、节点气压π以及压缩机马力H的变化量；
S303、采用高斯消去法消去步骤S302关系式中的变量Δθ、Δπ、ΔH，获得节点电压变化量ΔV与功率扰动的关系：
其中，M1、M2、M3、M4、M5和M6均为中间变量；SVP表示节点电压-注入有功功率的灵敏度矩阵；SVQ表示节点电压-注入无功功率的灵敏度矩阵；
和
表示节点电压-注入气流量的灵敏度矩阵；
表示节点电压-注入功率的综合灵敏度指标；
S304、采用高斯消去法消去步骤S302关系式中的变量ΔV、Δθ、ΔH，获得节点气压变化量Δπ与功率扰动的关系：
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6均为中间变量；SπP表示节点气压-注入有功功率的灵敏度矩阵；SπQ表示节点气压-注入无功功率的灵敏度矩阵；
和
表示节点气压-注入气流量的灵敏度矩阵；
表示节点气压-注入功率的综合灵敏度指标。
5.根据权利要求1所述的基于统一潮流模型的电-气互联系统作用机理分析方法，其特征在于，所述步骤S4过程如下：
设置负荷波动，计算微小扰动下的节点电压-注入功率灵敏度指标和节点气压-注入功率灵敏度指标，分析指标变化情况和子系统间的相互作用机理，辨识系统薄弱环节。
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