一、引言

在全球倡导绿色能源和可持续发展的大背景下，电动汽车凭借其低排放、高效率等优势，市场保有量迅速增长。电动汽车充电设施作为电动汽车能量补给的关键环节，其大规模接入配电网，必然会对配电网的运行和规划产生多方面影响。深入研究这些影响，并探寻有效的应对策略，对于实现电动汽车与配电网的协同发展、保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。

二、电动汽车充电设施对配电网的影响

（一）负荷特性改变

1.负荷增长：电动汽车的大规模充电将导致配电网负荷显著增加。尤其是在晚间居民集中充电时段，可能使原本就处于用电高峰的配电网负荷进一步攀升。例如在深圳的某些小区，随着电动汽车保有量的提升，若大量居民在下班后（18:00-22:00）同时为电动汽车充电，根据当地电力部门监测数据，小区变压器的负荷瞬间提升30%-50%，部分老旧小区变压器负荷甚至超过其额定容量的120%，导致频繁跳闸，严重影响供电稳定性。

2.负荷分布不均：充电设施的分布与电动汽车的使用场景密切相关。城市商业区、办公区和居民区的充电需求在时间和空间上存在差异，导致配电网负荷分布不均。以北京为例，商业区如国贸地区在白天工作时间（9:00-18:00）充电需求大，平均每小时的充电功率可达500-800千瓦；居民区则集中在晚间（18:00-次日8:00），像回龙观等大型居民区，夜间充电功率峰值可达1000-1500千瓦，这使得不同区域的配电网设备承受的负荷压力不同，加剧了部分区域配电网的供电紧张局面。

（二）电能质量问题

1.谐波污染：电动汽车充电过程中，充电设备中的电力电子装置会产生大量谐波电流，注入配电网。这些谐波会导致电压波形畸变，影响其他用电设备的正常运行。以上海某工业园区为例，随着园区内电动汽车数量增多，充电设备产生的谐波电流使电网中的电压总谐波畸变率（THD）从原来的3%提升至8%，导致部分精密电子设备频繁出现故障，生产线上的自动化设备误动作率增加了20%-30%，严重干扰了通信系统的正常通信，降低了用电设备的使用寿命。

2.电压波动与闪变：当电动汽车快速充电时，其充电功率的快速变化会引起配电网电压的波动和闪变。特别是在配电网末端或薄弱区域，电压波动可能更为明显。在广州的一些老旧城区，由于电网基础设施相对薄弱，当电动汽车快速充电时，电压波动幅度可达±5%-±8%，严重时会影响居民的正常用电，导致灯光闪烁频率达到每分钟5-8次，电器设备频繁重启，给居民生活带来极大不便。

（三）网络损耗增加

1.电阻损耗增大：随着电动汽车充电负荷的增加，配电网中的电流增大，根据焦耳定律，电流通过线路电阻产生的热损耗与电流的平方成正比。根据杭州电力部门数据统计，当电动汽车充电负荷占总负荷的15%时，线路电阻损耗相比之前增加了25%-30%，极大地降低了电网的输电效率。

2.变压器损耗增加：配电网中的变压器在负荷增加时，其铜损和铁损也会相应增加。在南京，部分长期处于高负荷运行状态的变压器，其铜损和铁损分别增加了30%和20%，加速了变压器的老化，缩短其使用寿命约2-3年，同时增加了电网的运维成本，每年用于变压器维护和更换的费用增加了50-80万元。

三、应对策略

（一）优化充电控制策略

1.分时电价引导：通过制定分时电价政策，鼓励电动汽车用户在电网负荷低谷期充电。在夜间低谷电价时段，降低充电费用，引导用户调整充电时间，从而实现削峰填谷，缓解配电网高峰时段的供电压力，提高电网的利用效率。

2.智能充电控制：利用智能充电控制系统，根据配电网的实时运行状态，对电动汽车的充电功率和充电时间进行优化控制。当配电网负荷较高时，自动降低部分电动汽车的充电功率；当负荷较低时，再恢复正常充电，实现充电负荷的合理分配和调控。

（二）加强电网规划与改造

1.合理规划充电设施布局：在规划充电设施时，充分考虑配电网的容量和负荷分布情况。避免在配电网薄弱区域过度集中建设充电设施，优先在电网容量充足、供电可靠性高的区域布局，确保充电设施接入后不会对配电网造成过大冲击。在青岛，根据城市电网规划，在新开发的西海岸新区，优先在变电站附近和电力线路负荷裕度较大的区域建设公共充电设施，有效避免了因充电设施接入导致的电网故障。

2.升级改造配电网设备：针对电动汽车充电带来的负荷增长，对配电网中的变压器、线路等设备进行升级改造。增加变压器容量，更换大截面导线，提高配电网的供电能力和抗冲击能力，以满足电动汽车大规模充电的需求。

（三）应用储能技术

1.配置储能设备：在电动汽车充电设施集中的区域，配置储能设备，如电池储能系统。在电网负荷低谷期，储能设备储存电能；在负荷高峰期，释放储存的电能，为电动汽车充电提供补充电源，缓解配电网的供电压力，同时也可起到平抑负荷波动、改善电能质量的作用。

2.储能与充电设施协同运行：实现储能设备与充电设施的协同控制，根据配电网的实时状态和电动汽车的充电需求，动态调整储能设备的充放电策略。当配电网电压波动较大时，利用储能设备进行快速的充放电调节，稳定电压，保障充电设施的正常运行。

四、案例分析

上海市电动汽车充电设施与配电网协同发展案例

在上海，当地电力部门与电动汽车运营商合作，开展了电动汽车充电设施与配电网协同发展试点项目。通过建立智能充电管理平台，实时监测配电网的负荷情况和电动汽车的充电需求。利用分时电价政策，引导用户在夜间低谷时段充电，使高峰时段的配电网负荷降低了20%。同时，在部分充电站点配置了储能设备，有效改善了电能质量，电压波动和闪变降低了50%，提高了配电网的稳定性。试点区域内电动汽车用户的充电满意度达到90%以上。

五、结论

电动汽车充电设施的快速发展给配电网带来了多方面的影响，包括负荷特性改变、电能质量问题和网络损耗增加等。通过采取优化充电控制策略、加强电网规划与改造、应用储能技术等一系列应对措施，可以有效降低这些影响，实现电动汽车与配电网的协调发展。未来，随着电动汽车技术和电网技术的不断进步，还需进一步深入研究和探索，持续完善应对策略，以适应不断变化的发展需求。

参考文献

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