牵引变压器在容量设计上以满足牵引负荷峰值为需求边界,而实际运行的牵引供电系统,负荷峰值持续的时间通常较短,普遍出现变压器容量利用率偏低的情况。研究表明,牵引变电所储能技术可以实现负荷的削峰填谷,降低最大需量,减少电费成本,提高牵引变压器的容量利用率,有利于高铁经济运行。本文的重点是分析高铁牵引变电所储能系统的技术经济性及容量优化问题。首先分析了各种储能技术的优缺点和发展现状,确定了适合高速铁路牵引变电所的储能类型——超级电容;其次结合既有的牵引供电方式,给出了牵引变电所储能系统的几种拓扑结构方案设计,在此基础上,基于京沪线某变电所的实测负荷数据,理论分析了牵引变电所储能系统充放电策略及充放电特性,研究了充放电基准值对充放电深度、最大放电量、削峰效果的影响然后对牵引储能系统进行技术经济性分析,结果表明牵引储能技术在降低最大需量、节省电费成本、利用再生制动能量、改善负序及电压不平衡度等方面均有一定的优势,验证了研究储能技术的必要性。然后建立了以节省电费成本和储能装置安装维护成本的比值最高为目标的优化配置模型,以储能系统容量、功率、SOC等作为约束条件,采用粒子群优化算法分别求解出适合京沪某变电所的储能装置的最优容量为1040kWh、最优功率为15MW及最优充放电阈值为55MW,并给出了不同储能功率下充放电阈值与储能容量、经济效率的关系。最后分析了双向AC/DC变流器、DC/DC变换器的工作原理及控制方式,以优化结果作为超级电容单体参数及串并联数目的设计依据,并基于Matlab/Simulink平台搭建了牵引储能系统的仿真模型,验证了储能技术削峰的效果。