综合能源系统能促进多种异质能源之间协调优化、互补互济和协同管理,近年来已成为能源互联网主要形式。综合能源系统中,各个能源系统间耦合稳定性及其状态变化影响机理将对整个综合能源系统稳定运行都具有重大意义。对于运输天然气的管道和压缩机、电-气耦合核心部件燃气轮机、电-热耦合设备回热器和电锅炉,因其动态过程存在时间尺度上的差异,综合能源系统的多时间尺度问题也尤为重要。因此分析综合能源系统各部件在多时间尺度下的动态特性及其稳定性、各系统状态变化对系统稳定影响分析,对整个系统的运行优化、稳定性分析、控制设计具有重大意义。本文以综合能源各系统动态模型、多时间尺度下的耦合影响关系、电-气耦合系统小干扰稳定研究、电-气耦合系统暂态稳定研究这几个角度,深入研究综合能源系统状态变化影响机理及其稳定性,主要内容包括以下三个方面:(1)针对现有电气热综合能源系统动态建模及仿真研究,在传统电力系统研究基础上,建立了天然气供气网络、回热器和电锅炉供热网络及燃气发电系统三个网络耦合的综合能源系统动态模型。提出电气热综合能源系统多时间尺度下的动态耦合影响过程及其稳定性问题,基于多时间尺度理论建立电气热多时间尺度动态模型并给出其求解步骤。考虑电气热各系统负荷状态变化综合能源系统影响,最后用电气热三系统联合仿真表明,任一网络负荷变化都能通过多时间尺度求解方法将耦合影响传递到其他网络。(2)针对电-气耦合综合能源系统稳定性及小干扰稳定问题,建立了考虑记及延迟的天然气管道、燃气发电机组动态特性的电-气耦合系统小干扰稳定模型。同时针对燃气压力、流量状态变化对电力系统小干扰稳定影响,提出燃气压力变化和流量变化与其相关特征值的数学关系、与其相关振荡模态的参与因子数学关系。电-气耦合仿真算例表明本文建立模型可有效进行小干扰稳定分析。(3)针对电-气耦合综合能源系统大扰动下暂态稳定问题,给出了电-气耦合系统暂态稳定模型。建立了多时间尺度龙格-库塔法交替求解算法用于求解天然气系统和电力系统微分代数方程组。设置天然气管道意外断开为大扰动,通过三管道天然气网络和IEEE9节点电力网络联合仿真表明,本文模型可有效反映电-气耦合综合能源系统大扰动影响过程。