电气化铁路具有安全系数高、舒适度高、运输能力大、耗时少等特点,是解决交通不便的有效手段。但随着我国电气化铁路的飞速发展,谐波、负序等电能质量问题也受到广泛关注,同时牵引供电系统中越来越多再生制动能量无法有效利用的问题也随之出现。现在牵引变电站中根据两部制电价进行收费,再生制动能量无法有效利用的问题会造成两部制电价所收取费用较高,经济影响较大。铁路功率调节器的投入使得电能质量问题得到有效的解决,从而如何在解决电能质量的同时利用剩余再生制动能量、降低峰值负荷提高经济性成为了国内外的研究热点。由于储能装置具有灵活充放电的特点,可以在充分利用再生制动能量的同时降低峰值负荷。基于上述背景,本文根据某实际变电站内采集的数据,对铁路功率调节器及储能系统的控制策略和参数优化展开研究。首先,研究了传统铁路功率调节器的控制策略。结合铁路车辆实际工况,建立了牵引网、车辆及铁路功率调节器的仿真模型,并以此模型模拟牵引变电站的负荷特性。在所建立的模型基础上进行仿真计算,根据电能质量治理前后的结果对比,验证传统铁路功率调节器控制策略的有效性。其次,针对国内某变电站实地采集数据处理得到实际列车运行负载变化情况,以电池储能装置寿命内的经济收益最大为优化目标,针对负荷峰值降低的判断阈值和电池储能装置的容量通过遗传算法处理往年数据进行优化设计。对几种系统典型工况进行分析,同时比较了几种储能系统参与再生制动能量利用及负荷峰值处理时经济收益情况。然后,针对铁路机车牵引负荷的实时数据,提出了基于电池及超级电容、电池及飞轮储能装置的协调控制策略,通过铁路功率调节器及储能装置的新系统对实际工况下的仿真模型进行策略验证,结果表明该控制策略可以很好的在进行电能质量治理的同时对再生制动能量进行回收利用,并且在峰值负荷到来的同时可以最大限度有效的降低负荷峰值,从而不仅电能质量得到治理,也进一步提高了经济收益。最后,针对实际应用情况进行现场调研和储能系统选型,进行能量管理单元设计,划分各个工况并整理能量管理单元接收、下发指令信号,同时进行了飞轮储能装置均衡充放电和频繁充放电实验验证。