随着城市轨道交通的蓬勃发展,再生能量的合理利用越发显得重要。为了有效的利用再生制动能量,储能技术在城市轨道交通中的应用逐渐成为了热点。基于超级电容-蓄电池的混合储能技术己在电动汽车、新能源发电并网技术、微网等领域得到应用,相比于单一的超级电容储能装置,由于超级电容和蓄电池在技术上具有很强的互补性,使得混合储能技术有了快速的发展。本文主要对城市轨道交通地面式混合储能系统进行了研究,为混合储能系统应用于城市轨道交通领域提供了技术支持。文章首先介绍了直流牵引供电系统各组成部分的模型,包括牵引变电所、牵引网、列车,搭建传统的直流牵引供电系统网络模型,分析其求解原理和过程。研究混合储能系统的工作原理,并且对其进行数学建模,包括系统拓扑结构以及充放电状态下的数学模型。混合储能系统主要采用理想电压源进行建模,将混合储能系统加入直流供电网络系统模型中,采用修改节点电压法进行求解。针对地面储能系统,本文分析了混合储能系统和整流机组的相互工作状态以及二者之间的联系,建立了能量管理系统,对混合储能系统的充放电状态,超级电容-蓄电池的充放电流程以及能量的分配进行了管理。供电系统能量管理策略根据充电、放电电压阈值以及是否安装混合储能系统对混合储能系统的工作状态进行初步判断,根据储能系统的工作状态,对整流机组的工作状态进行调整。混合储能系统能量管理策略根据超级电容和蓄电池的SoC安全范围以及超级电容优先响应的原则,对超级电容和选电池的充放电进行管理。最后在城市轨道交通供电系统仿真平台DCTPS中加入混合储能系统的模型和算法以及能量管理策略,利用牵引计算结果和列车运行图,设置各系统仿真参数,模拟多列车情况下,考虑混合储能系统的直流牵引供电系统动态情形。于系统层次,对混合储能系统进行再生制动能量利用效果评估与容量选择,通过仿真结果验证了能量管理策略的有效性和合理性。