城市轨道交通作为城市公共交通体系的一个重要组成部分,具有节能、省地、运量大、少污染、安全等特点,是解决城市交通堵塞的有效手段。但由于牵引供电系统负荷功率波动大,降低了牵引变电站设备利用率;同时因牵引变电站采用12脉波或24脉波的二极管不控整流供电方式,能量不能通过牵引变电所回馈至交流电网,造成大量再生制动能量被浪费。因此为了降低城市轨道交通的能耗与运营成本,将储能系统引入于轨道交通领域已成为近年来的研究热点。储能系统具备损耗小、效率高等优点,并且能平抑间歇性能源波动实现再生能量的循环与利用。基于上述背景,文本围绕地面式储能系统在城轨线路中的容量配置及其优化展开了研究。首先论文结合了两部制和分时电价下城市轨道交通的电价特点,基于城市轨道交通电能管理,建立了供电成本最小的牵引供电系统储能优化配置模型。以城市轨道交通牵引供电系统的储能全寿命周期内的综合成本最低为外层目标函数,考虑了储能系统功率、容量以及年负荷削峰率等因素;以牵引供电系统加装储能后日调度周期内收益最大为内层目标函数,研究了储能各时段充放电功率的优化。结合长沙轨道交通地铁1号线,对模型进行算例仿真,结果表明综合成本与总收益随着储能额定功率的变化呈相反的变化趋势;同时根据成本最低且效益最大时所确定的储能额定功率,确定了牵引变电站的运营成本,与未使用储能系统时相比,在缓解电网“削峰填谷”以及牵引变电所节能降费方面效果更优。其次在两部制和分时电价下列车牵引供电系统的储能容量最优配置模型的基础上,研究了含光伏发电的城市轨道交通牵引供电系统经济性影响。通过建立含光伏发电的牵引系统储能优化模型,以牵引供电系统调度运行周期内总成本最低为目标函数;并在规划阶段提出了综合效益评估指标(考虑储能回收周期、年投资回报率、惩罚因子3个指标)来衡量含光伏发电的城市轨道交通牵引供电系统经济性影响。并针对单座牵引变电站的历史负荷数据,通过粒子群算法(PSO)对模型进行优化算例仿真,确定了光伏安装容量与锂电池安装容量最优值,仿真结果表明搭建合理比例的光伏与储能容量接入牵引供电系统,结合锂电池的“低储高放”等策略,可实现系统负荷的“削峰填谷”,降低系统的综合运行成本,同时提高系统运行的经济性。