簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

   近年來，電動汽車的銷售量和保有量持續大幅上升。2024 年上半年，海南、浙江、廣西新能源汽車銷售滲透率超過 50%，廣東、江蘇等 12 省市滲透率超過 40%。預計 2025 年全國新能源汽車保有量將超過 4000 萬輛，2030 年保有量將超過 8000 萬輛。如此大規模的電動汽車接入電網，如果充電行為無序，將對電網運行產生巨大影響。

   電動汽車充電負荷具有隨機性和集中性特點，如果大量電動汽車在電網負荷高峰時段同時充電，會使電網負荷曲線峰谷差進一步拉大，可能導致配電網線路過載、電壓跌落、配電網損耗增加、配電變壓器過載等問題，給電網安全運行帶來負擔。

   在能源及環境壓力下，對可再生清潔能源的利用已成為未來電網發展的確定趨勢。電動汽車作為可移動的儲能單元，與電網的互動可納入需求響應的研究范疇，通過有序充電，可以更好地利用電動汽車的儲能特性，促進可再生能源的消納，推動能源結構向清潔化、低碳化轉型。

一、無序充電存在危害

1電網負荷失衡

   峰谷差增大：大量電動汽車無序充電，會使電網負荷曲線峰谷差進一步拉大。若眾多用戶習慣在下班回家后（通常是電網用電高峰時段）立即為電動汽車充電，瞬間涌入的大功率充電需求，會導致用電高峰負荷急劇攀升。與低谷時段的負荷差距加大，給電網的發電、輸電和配電帶來巨大挑戰。例如，在夏季高溫時段，居民空調用電本就處于高峰，此時若大量電動汽車無序充電，可能使電網負荷達到極限，甚至引發電力供應不足。

   電壓波動與跌落：無序充電時，由于充電功率的隨機性和集中性，會造成局部電網電壓波動甚至跌落。當多個電動汽車在同一區域同時充電，且該區域電網供電能力有，線路電阻分壓增大，導致末端用戶電壓降低。這不僅影響電動汽車的充電速度和效率，還可能對周邊其他用電設備造成損害，如影響家電正常運行，縮短其使用壽命。

2電力設施壽命縮短

   配電變壓器過載：無序充電容易使配電變壓器長時間處于過載運行狀態。配電變壓器的設計容量是基于一定的負荷預測，如果電動汽車無序充電帶來的額外負荷超出其承受能力，變壓器繞組溫度會升高，加速絕緣老化，降低變壓器使用壽命。頻繁過載還可能引發變壓器故障，導致停電事故，影響區域內所有用戶的正常用電。例如，在一些老舊小區，電網基礎設施相對薄弱，無序充電可能使配電變壓器不堪重負，頻繁出現故障。

   線路損耗增加：無序充電導致的電流波動和過大電流，會使輸電線路的電阻損耗增加。根據焦耳定律，電流通過電阻時會產生熱量，電流越大、時間越長，產生的熱量越多，損耗也就越大。這不僅增加了能源消耗，還可能使線路溫度過高，存在火災隱患，同時也縮短了輸電線路的使用壽命，增加了維護成本。

3能源利用效率降低

   可再生能源消納受阻：在能源結構轉型背景下，大量可再生能源接入電網。電動汽車作為可移動儲能單元，本可通過有序充電促進可再生能源消納。但無序充電時，無法與可再生能源發電的波動性和間歇性有效匹配。例如，在風力發電豐富的時段，若電動汽車不能及時充電儲存電能，而在其他時段無序充電，會導致大量風電無法被充分利用，只能棄風，降低了能源利用效率，不利于能源結構的清潔化轉型。

   發電成本上升：為了應對無序充電帶來的負荷波動，電網需要頻繁調整發電設備的出力。這意味著發電設備不能在高效穩定的工況下運行，增加了發電成本。例如，火電需要頻繁調整鍋爐燃燒和汽輪機轉速，導致能源消耗增加、發電效率降低。長期來看，這會推動電價上升，影響電力市場的穩定和用戶的用電成本。

4用戶體驗與安全隱患

   充電效率降低：無序充電時，由于充電樁使用的隨機性，可能出現部分充電樁過度使用，而部分閑置的情況。用戶在高峰時段充電，可能需要長時間排隊等待，降低了充電效率，影響出行計劃。例如，在商業中心停車場，若大量電動汽車無序充電，用戶可能需要等待數小時才能充上電，給出行帶來極大不便。

   電池壽命受損：電動汽車電池在不恰當的時間和功率下充電，可能影響電池壽命。如在高溫環境下，電池本就處于較為脆弱的狀態，若此時無序充電，過高的充電電流和溫度可能加速電池內部化學反應，導致電池容量衰減加快，降低電池使用壽命，增加用戶更換電池的成本。

   安全風險增加：無序充電可能導致充電設備過載、過熱，增加火災等安全事故的發生概率。一些質量不過關的充電設備，在無序充電的大電流沖擊下，更容易出現故障，引發電氣火災。例如，部分私自改裝的充電設備，在無序充電時可能因無法承受電流而短路起火，威脅人身和財產安全。

04安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展

4.1概述

   AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場所

   適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統結構

系統分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：系統管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

4安科瑞充電樁云平臺系統功能

4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4故障管理

設備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

4.5統計分析

通過系統平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

5系統硬件配置

05應用場景

5.1城市公共充電站通過有序充電策略，在高峰時段限制部分充電功率，確保整體電網負荷穩定。結合大數據分析，優化充電站的布點規劃，提高資源利用率。 

5.2商業綜合體及辦公園區采用預約充電+分時電價模式，引導用戶在非高峰時段充電，緩解局部電網壓力。結合光伏發電+儲能系統，實現新能源消納，提高經濟效益。 

5.3高速公路服務區通過智能排隊管理系統，減少排隊等待時間，提高充電效率。結合遠程監控和告警系統，確保充電設備的穩定運行，減少運維成本。

06結語

   有序充電是提高充電站運營效率、保障電網穩定的重要策略。AcrelCloud9000充電樁云平臺通過變壓器負荷監測、智能調度、遠程控制等技術，實現了充電站的管理。未來，隨著新能源產業的發展大數據分析，有序充電將進一步優化，為新能源汽車的發展提供更加智能有效的充電解決方案。