本发明公开了一种电气化铁路牵引供电储能装置及其方法，在牵引变电所设置储能装置，在牵引变压器输出端的α或β供电臂与钢轨之间连接一套储能装置，或在α和β供电臂与钢轨之间各连接一套储能装置。储能装置包括控制单元、隔离变压器和依次相连的PWM变流器、能量变换电路和储能元件。控制单元根据α和/或β供电臂电压、电流的大小和方向进行计算，完成对PWM变流器和能量变换电路的控制，实现储能装置与所连接供电臂之间的能量交换。本发明可充分回收机车制动回馈电能，提高牵引供电系统能量利用率，降低牵引变压器安装计费容量，节约成本，在用电低谷段也可以吸收能量存储，起到削峰填谷的作用，同时兼具动态无功补偿和低次谐波治理功能。