近年来随着我国城轨交通飞速发展,城轨系统耗电量急剧增加。为充分利用列车再生制动能量,削减牵引变电站供电输出,改善直流牵引网电压波动,可在直流牵引供电系统中引入储能装置。随着发车密度的上升,牵引变电站的峰值功率逐渐增大,削减该峰值功率的能量需求较大,而且由于地铁启停频繁、制动牵引功率大,所以采用高能量密度的钛酸锂电池与高功率密度的超级电容混合储能装置。增加电池后,储能装置也能作为紧急备用电源用于广域电力故障发生时的列车紧急自牵引。本文在电池或超级电容单一储能系统控制策略的基础上,考虑混合储能钛酸锂电池与超级电容能量、功率、成本差异以及直流牵引供电系统能量流动特性,提出动态调整充放电阈值及电池/电容功率分配比例,合理控制锂电池与超级电容的SOC范围的混合储能能量管理策略。在保证充分吸收利用列车再生能量,降低列车再生失效率的同时,削减牵引变电站输出峰值功率,提高储能装置的总体经济收益。首先,本文对直流牵引供电系统中的牵引变电所、列车及混合储能系统特性进行了分析并建立了相应的数学模型,从而为后文供电仿真平台搭建以及混合储能系统控制策略研究提供了理论基础。其次,根据牵引供电系统仿真平台仿真得到列车在发车间隔较小时列车剩余再生能量较小,牵引变电站输出峰值功率较高;在发车间隔较大时列车剩余再生能量较大,牵引变电站输出峰值功率较小;同时分析了充放电阈值对储能装置吸收释放能量影响的特点。结合电池和超级电容储能元件特性,本文提出基于列车发车间隔的混合储能装置SOC动态调整能量管理策略。该策略根据发车间隔动态分配电池与超级电容响应功率,并通过调整充放电阈值实现电池与超级电容SOC控制。在保证充分吸收列车剩余再生能量降低列车再生失效的同时,根据需求降低牵引变电站输出峰值功率,提高储能装置整体经济效益。并且通过搭建的多站多车仿真平台对比验证了本文所提控制策略的可行性和有效性。最后,本文搭建了1MW的地面式钛酸锂电池-超级电容混合储能装置,并设计了不同实验工况,分别对储能装置大功率性能与功能逻辑进行了验证。为接下来本文提出的基于列车发车间隔的混合储能装置SOC动态调整能量管理策略的实验验证奠定了基础。