随着我国高速铁路运营里程的逐渐增长,铁路电气化里程不断增加,牵引供电系统每年需缴纳巨额电费。电气化铁路由于线路里程长且沿线有牵引变电所和分区所等众多站点,给分布式电站的接入创造了条件。氢能作为来源广泛、清洁高效的二次能源,是未来世界能源的发展方向。目前,国内存在以国家能源集团为代表的综合能源企业,煤炭运输主要依靠自营铁路,同时其工厂产生大量工业副产物氢气,不能有效处理则会直接燃烧造成浪费或排放到大气中对环境造成污染,有必要考虑将氢能发电用于牵引供电系统,减少铁路运营成本。为了实现氢能源发电控制、利用和消纳,提升绿色能源在牵引供电系统能源消耗所占比例,节能减排,本文对氢能发电接入牵引供电系统方案进行了研究,比选了氢能发电系统的接入方案,设计了氢能发电接入拓扑并在功率因数、电压损失和负序方面进行了适应性分析,制定了基于负序补偿的发电控制策略并通过仿真进行验证,最后对氢能发电方式进行技术经济性分析。具体研究内容如下:首先,对比了氢能发电接入牵引供电系统的多种接入位置和接入方式,通过对功率流动和电能质量控制的分析,选出了最佳安装方式和位置,提出了氢能发电系统接入牵引供电系统的拓扑结构。对氢能发电接入牵引供电系统方案进行适应性分析,探究了在Vv变压器、Scott变压器和单相变压器牵引供电系统下氢能发电接入时电流分配原理,提出了计及负序补偿的氢能发电控制策略。提出了能改善公共连接点负序的氢能发电接入牵引供电系统的技术方案。然后,基于MATLAB/Simulink仿真软件,搭建了牵引供电系统和氢能发电系统模型,选取实测数据验证了氢能发电系统的接入后减少了牵引变电所提供的负荷功率,可实现削峰的目标。选取典型工况仿真了3种牵引变压器方案下的氢能发电接入牵引变电所的模型,验证了氢能发电接入牵引供电系统方案控制策略的可行性和对负序补偿的有效性。其次,介绍了氢能强反应发电（燃气轮机）和弱反应发电（燃料电池）的原理,从功率、能量转化率和环保等方面进行技术性分析,对比了两种发电方式的技术特点。采用平准化成本法（LCOE）对两种氢能发电方式进行了经济性对比,结果表明氢燃料电池相对于氢燃气轮机的绿色、高效、经济发电潜力更大。最后,总结了本文的研究内容和不足并对未来方向进行了展望。