随着城市轨道交通的运营里程和列车运行密度不断增加,系统整体能耗也随之攀升。全球范围内节能减排的呼声和国家“双碳”政策都对城市轨道交通系统节能问题的研究提出了要求。为实现降低城市轨道交通系统总能耗的目标,本研究考虑在城市轨道交通线路装配轨旁储能装置以增大再生制动能的回收利用率,并建立以牵引变电所总输出能耗最小为目标的储能装置容量配置优化模型;然后基于某线路实际数据,从规划设计的角度出发获得轨旁储能装置容量配置优化方案,以验证模型的有效性。本文的研究内容主要包括以下三个方面:首先,建立城市轨道交通直流牵引供电计算模型,包括由直流牵引供电系统各部分等效建模的电路物理模型以及由列车牵引计算、直流牵引供电计算和储能装置充放电计算模块组成的数学计算模型。其中,列车牵引计算模块获得列车在每一时刻的运行位置和功率信息;直流牵引供电计算模块利用牛顿迭代法计算牵引供电系统中各牵引变电所和各列车的节点电压大小;储能装置充放电计算模块则根据牵引网压计算每一时刻储能装置的充放电电流;利用仿真迭代的思路求解模型,获得城市轨道交通牵引变电所的总能耗。其次,根据直流牵引供电计算模型,构建储能装置容量配置优化模型。储能装置是由超级电容单体通过先串联后并联的方式组成的,储能装置容量配置优化模型以储能装置中超级电容串联模组的并联数为决策变量,以供电系统牵引变电所能耗最小为目标。同时,设置所有储能装置的总容量上限,并采用禁忌搜索算法进行求解,以获得储能装置容量配置的优化方案。最后,通过某地铁线路相关数据进行案例研究,对不同储能装置容量配置方案进行对比分析。研究表明:储能装置容量配置优化模型能以较少的储能装置容量实现更优的节能效果;从规划设计的角度出发,可充分考虑城市轨道交通建设初期、近期和远期各种可能的运营条件,综合选定储能装置的容量配置方案;通过储能装置总容量上限灵敏度分析,发现随着储能装置总容量上限约束值不断增大直至无上限值约束时,供电系统中牵引变电所的总能耗先小幅度增长而后逐渐减小直至趋于稳定。