简婷

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定  201801

   近年来，电动汽车的销售量和保有量持续大幅上升。2024 年上半年，海南、浙江、广西新能源汽车销售渗透率超过 50%，广东、江苏等 12 省市渗透率超过 40%。预计 2025 年全国新能源汽车保有量将超过 4000 万辆，2030 年保有量将超过 8000 万辆。如此大规模的电动汽车接入电网，如果充电行为无序，将对电网运行产生巨大影响。

   电动汽车充电负荷具有随机性和集中性特点，如果大量电动汽车在电网负荷高峰时段同时充电，会使电网负荷曲线峰谷差进一步拉大，可能导致配电网线路过载、电压跌落、配电网损耗增加、配电变压器过载等问题，给电网安全运行带来负担。

   在能源及环境压力下，对可再生清洁能源的利用已成为未来电网发展的确定趋势。电动汽车作为可移动的储能单元，与电网的互动可纳入需求响应的研究范畴，通过有序充电，可以更好地利用电动汽车的储能特性，促进可再生能源的消纳，推动能源结构向清洁化、低碳化转型。

一、无序充电存在危害

1电网负荷失衡

   峰谷差增大：大量电动汽车无序充电，会使电网负荷曲线峰谷差进一步拉大。若众多用户习惯在下班回家后（通常是电网用电高峰时段）立即为电动汽车充电，瞬间涌入的大功率充电需求，会导致用电高峰负荷急剧攀升。与低谷时段的负荷差距加大，给电网的发电、输电和配电带来巨大挑战。例如，在夏季高温时段，居民空调用电本就处于高峰，此时若大量电动汽车无序充电，可能使电网负荷达到极限，甚至引发电力供应不足。

   电压波动与跌落：无序充电时，由于充电功率的随机性和集中性，会造成局部电网电压波动甚至跌落。当多个电动汽车在同一区域同时充电，且该区域电网供电能力有，线路电阻分压增大，导致末端用户电压降低。这不仅影响电动汽车的充电速度和效率，还可能对周边其他用电设备造成损害，如影响家电正常运行，缩短其使用寿命。

2电力设施寿命缩短

   配电变压器过载：无序充电容易使配电变压器长时间处于过载运行状态。配电变压器的设计容量是基于一定的负荷预测，如果电动汽车无序充电带来的额外负荷超出其承受能力，变压器绕组温度会升高，加速绝缘老化，降低变压器使用寿命。频繁过载还可能引发变压器故障，导致停电事故，影响区域内所有用户的正常用电。例如，在一些老旧小区，电网基础设施相对薄弱，无序充电可能使配电变压器不堪重负，频繁出现故障。

   线路损耗增加：无序充电导致的电流波动和过大电流，会使输电线路的电阻损耗增加。根据焦耳定律，电流通过电阻时会产生热量，电流越大、时间越长，产生的热量越多，损耗也就越大。这不仅增加了能源消耗，还可能使线路温度过高，存在火灾隐患，同时也缩短了输电线路的使用寿命，增加了维护成本。

3能源利用效率降低

   可再生能源消纳受阻：在能源结构转型背景下，大量可再生能源接入电网。电动汽车作为可移动储能单元，本可通过有序充电促进可再生能源消纳。但无序充电时，无法与可再生能源发电的波动性和间歇性有效匹配。例如，在风力发电丰富的时段，若电动汽车不能及时充电储存电能，而在其他时段无序充电，会导致大量风电无法被充分利用，只能弃风，降低了能源利用效率，不利于能源结构的清洁化转型。

   发电成本上升：为了应对无序充电带来的负荷波动，电网需要频繁调整发电设备的出力。这意味着发电设备不能在高效稳定的工况下运行，增加了发电成本。例如，火电需要频繁调整锅炉燃烧和汽轮机转速，导致能源消耗增加、发电效率降低。长期来看，这会推动电价上升，影响电力市场的稳定和用户的用电成本。

4用户体验与安全隐患

   充电效率降低：无序充电时，由于充电桩使用的随机性，可能出现部分充电桩过度使用，而部分闲置的情况。用户在高峰时段充电，可能需要长时间排队等待，降低了充电效率，影响出行计划。例如，在商业中心停车场，若大量电动汽车无序充电，用户可能需要等待数小时才能充上电，给出行带来极大不便。

   电池寿命受损：电动汽车电池在不恰当的时间和功率下充电，可能影响电池寿命。如在高温环境下，电池本就处于较为脆弱的状态，若此时无序充电，过高的充电电流和温度可能加速电池内部化学反应，导致电池容量衰减加快，降低电池使用寿命，增加用户更换电池的成本。

   安全风险增加：无序充电可能导致充电设备过载、过热，增加火灾等安全事故的发生概率。一些质量不过关的充电设备，在无序充电的大电流冲击下，更容易出现故障，引发电气火灾。例如，部分私自改装的充电设备，在无序充电时可能因无法承受电流而短路起火，威胁人身和财产安全。

04安科瑞充电桩收费运营云平台助力有序充电开展

4.1概述

   AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。

4.2应用场所

   适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

4.3系统结构

系统分为四层：

1）即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。

2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4）数据层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。

4安科瑞充电桩云平台系统功能

4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。

4.2实时监控

实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压电流，充电桩告警信息等。

4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

4.4故障管理

设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。

4.7运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电\充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送

4.8充电小程序

面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

5系统硬件配置

05应用场景

5.1城市公共充电站通过有序充电策略，在高峰时段限制部分充电功率，确保整体电网负荷稳定。结合大数据分析，优化充电站的布点规划，提高资源利用率。 

5.2商业综合体及办公园区采用预约充电+分时电价模式，引导用户在非高峰时段充电，缓解局部电网压力。结合光伏发电+储能系统，实现新能源消纳，提高经济效益。 

5.3高速公路服务区通过智能排队管理系统，减少排队等待时间，提高充电效率。结合远程监控和告警系统，确保充电设备的稳定运行，减少运维成本。

06结语

   有序充电是提高充电站运营效率、保障电网稳定的重要策略。AcrelCloud9000充电桩云平台通过变压器负荷监测、智能调度、远程控制等技术，实现了充电站的管理。未来，随着新能源产业的发展大数据分析，有序充电将进一步优化，为新能源汽车的发展提供更加智能有效的充电解决方案。