密集大功率充电桩的建设或对国内配电网带来压 力。
各类充电基础设施在用户行为特性和设施用电特性上都有显著差异。用户行为 特性的差异主要体现在:充电时间分布和充电速率等方面;设施用电特性差异主要 体现在:用电可引导性、容量需求、电压等级和负荷特性等方面。集中式专用充电 站和城际快充站接入10kV电压等级;而城市公共基础设施和分散式专用充电桩接入 0.4kV电压等级,同时其充电负荷容易与周围商区或居民区正常用电负荷时间段重合, 叠加增峰。
负荷峰值增加。电动车的无序充电行为往往与电网日常负荷曲线高度重合,充 电负荷和配电网原始负荷早晚叠加形成负荷双高峰。据国网能源研究院及NRDC联 合发布的《电动汽车发展对配电网影响及效益分析》,在无序充电情形下,预计到 2030年,国家电网公司经营区域峰值负荷将增加1.53亿千瓦大功率。充电真正的服 务对象更加偏向私人消费者,运行商布点充电设施时,更多考虑的是市场诉求而非 电网状况,因而大功率的充电桩将会更多布局在居民区、办公区、工业区和消费区 等高需求地区,充电负荷更容易与这些地区正常用电高峰时段叠加,冲击工商居民 等用电稳定性。

若电网中的负荷峰值超出配电系统额定容量,将会导致变压器和线路过载运行, 即电气设备或导线的功率或电流值超过其额定值。在电气线路中,短时间的少量过 载运行是被允许的,但是长时间的过载运行,线路电流过大,导线温度不断升高, 电气回路内的绝缘材料、导体接头等也会因升温而造成损害,严重的过载负荷在短 时间内可能直接短路甚至引发火灾。
充电桩充电的瞬间,电网的瞬时功率很大,电压偏移会加大,甚至超过限定值, 产生电压越限。电压偏移是衡量电能质量的重要指标。供电系统的负荷在不断发生 变化,各系统节点电压也会随之起伏,偏离额定电压,发生电压偏移。电压偏移即 为电力系统正常运行时,某个节点的实际电压与额定电压的差值占额定电压的比例。 配网中的不同负荷都要在允许的额定电压范围内运行。电压偏移会干扰感应电动机 的正常运作。国家标准GB12325-2008《电能质量供电电压偏差》中对系统的供电 电压偏移标准进行了详细的设定。根据标准规定,20kV及以下三相供电电压允许偏 差的范围是额定电压的±7%(0.93pu到1.07pu之间)。据《电动汽车充电负荷时空 分布及其对配电网的影响》,电动汽车渗透率为50%时,多个节点电压可能降至最 低偏移标准0.93pu以下,或影响配电网的运行安全。

按照IEC标准设计的电动机,额定电压和实际电压的差值为±5%以内时,可以 正常输出额定功率。当电压发生较大偏移时,若电压降到临界值以下,电动机难以 启动或产生堵转将烧毁电机;若电压上升到临界值以上,电动机将过热,降低使用 寿命。在用电高峰时,负荷增多,电路中总电阻减小,干路电流增大,由于输电线 本身具有电阻,输电线上的电压损失增大,负荷端得到的电压降低。反之,在低谷 时,电压较高。电压偏移影响变压器空载损耗(铁损)和电阻损耗(铜损)。变压 器电压高于额定值时,变压器铁心进入饱和区,励磁电流剧增,变压器铁损明显增 大,铜损降低。通常10kV变压器损耗占全网线损70%,变压器损耗中的70%-80%又 为铁损。变压器铁损降低,则铜损会增加,因此会有电压的经济运行范围。电容器 的功率流量和寿命也会受到电压偏移影响。比较常见的情况是,电压过高时,电容 器会因保护动作而退出运行,电网损耗进一步增大。
电动汽车蓄电池充电属非线性负荷,工作电流和电压不成正比,在充电过程中 容易产生谐波,带来谐波污染。谐波会影响继电保护系统的稳定性。在成熟的电力 网络中,灵敏准确的保护系统能够在发生故障时及时切断,保障网络的安全运行。 在继电保护系统中,主要进行测量电压和电流的幅度和波形的是继电器,低谐波含 量对继电器影响较小,谐波含量40%及以上时,继电器会因接收到的错误信息而产 生误动,轻则影响其服务区域,重则波及整个网络,致使瘫痪。
谐波会干扰配网中电力设备的正常运行。一般厂家在设计电气和用电设备时, 会考虑到在一定谐波环境下运行,但谐波含量过大会引起正常工作点的偏移,造成 设备损坏。整个配电网络之中,最重要的是变配电设备。当谐波电流经过变压器绕 组时,会带来额外铜耗,部分破损处过热,整个配电变压器振动。同时,变压器开 闸瞬间会产生大量励磁涌流,虽然变压器设计之初会考虑该问题,但当谐波含量很 高时,变压器会发生谐振,威胁变压器稳定。谐波会干扰测量精度。电网中的测量 工具可分为电磁型、感应型和磁电型,其中磁电型对谐波感应灵敏,易受谐波影响, 而电表多采用的是磁电型,大量的谐波干扰容易造成电表数据失真。
充电桩接入数量的增加可使谐波含量有所下降,进而减小变压器损耗,从而提 高电能利用效率。快速充电桩内部含有整流装置,其作用是将交流电转换为直流电, 为电动汽车的车载蓄电池充电,充电桩产生谐波的根源便是其中的整流装置,使用 800V超充情况下,谐波污染依旧存在。