电气化铁路是一类负荷波动剧烈的大宗工业电力用户,牵引负荷功率峰值不仅在技术上引起以负序为主的电能质量问题,还在经济上直接关乎用户效益,同时牵引变电所容量利用率低的问题也一直备受关注。解决电气化铁路负荷峰值功率过大以及变电所容量利用率过低问题的关键在于是否能够将负荷能量进行合理分配。因此对具备电能储存和释放双重功能的飞轮储能装置应用于电气化铁路的技术方案进行研究就显得尤为重要,能够为储能装置在电气化铁路工程中的应用与推广提供一定的理论基础。首先,分析了飞轮储能装置应用于电气化铁路的必要性与可行性,并提出了相应的技术方案。从牵引负荷的特点出发,定义了牵引负荷的峰与谷,同时结合盾石磁能科技公司的飞轮储能装置特性,通过理论与仿真计算验证了该方案的可行性与有效性。其次,在确定了飞轮储能装置对牵引负荷进行削峰的优越性之后,进一步研究了电气化铁路的飞轮储能系统网侧变流器、电机侧变流器的控制策略以及飞轮电机的控制方式,提出了以牵引负荷功率作为控制目标的控制策略。并搭建了相应的MATLAB/Simulink仿真模型,分别就飞轮储能系统的三种工作模式进行仿真分析,验证了该控制策略的有效性及其用于削峰填谷的合理性。然后,利用电气化铁路运行图的日周期性,参考往日牵引负荷统计值来确定飞轮储能装置的充放电阈值,同时以相邻峰(谷)差均值为指标对牵引负荷曲线进行了分类,针对不同类型的牵引负荷采用相应最佳的统计值作为充放电功率阈值,进一步提出了可变阈值的能量管理策略。并结合京沪高铁数据,验证了该能量管理方式相较于其他单一阈值能量管理方式的优越性。最后,基于盾石磁能科技公司的GTR333飞轮装置,协助完成了电气化铁路飞轮储能10kV实验平台的搭建。在该实验平台下完成的实验主要有:飞轮放电跟踪负荷功率实验、削峰效果对比分析实验、可变阈值控制实验以及充放电阈值影响效果实验,并将实验结果与仿真结果、理论结果进行了对比分析,验证了理论分析的准确性。