我国作为能源消耗大国,一直面临日益严峻的环境污染和能源结构转型的问题。天然气作为高效可靠,低污染的清洁能源,其消耗量逐年提升,对我国天然气的传输、调度以及使用提出了更高的要求,天然气及其相关的综合能源系统日渐成为热点研究方向。本文基于管道中气体传输的动力学原理,应用天然气管网传输动态模型,分析暂态过程中管网内各节点压强和质量流速的时空分布,并运用此模型开展了如下两方面研究:为了研究单一系统中初始的故障或扰动在气电综合系统中的传播机理和产生影响,本文提出了一个气电综合系统故障传播仿真方法。该方法中以燃气发电机组和电动天然气压缩机为能源耦合元件,考虑气和电两个能源系统在时间尺度上的差异,将天然气传输动态模型与考虑稳态交流潮流约束的电力优化调度模型结合起来,形成了双时间尺度的统一仿真模型。通过该模型,分别仿真了气网负载突增、气网管线故障、电网支路故障三种初始扰动和故障情况下,连锁故障在气电综合系统中的传播,发现电和气网络中的故障传播具有差异性。为了使天然气管网在面对管线N-1故障时,仍然能维持关键负载节点压强不出现大幅度下降,本文提出了考虑N-1管线故障的储气站建造位置与容量优化模型。在仿真实验中,对比了故障情况下,储气站工作与否对天然气管网关键节点压强的影响,验证了在合适位置建造储气站能有效应对天然气管网故障、控制负载节点压强下降的幅度和速度、减小故障波及范围,为管道检修和系统调度争取了时间。