1.概述

醫院作為守護健康、治病救人的特殊公共場所，是所有公共建筑中功能比較復雜的建筑類型。為保障醫院正常運轉，大量基礎設施和精密醫療設備需要安全效的能源供應保障系統。隨著智慧醫院建設的深入推進，傳統粗放式的能源管理方式已難以滿足現代醫院對供電安全、能效優化和精細化管理的多重需求。

本文以AcrelEMS醫院能源管理系統為例，探討其在醫院能源管理中的技術應用與價值。該醫院是某省屬三級甲等綜合性醫院，分為三個院區，總建筑面積約75萬平米，開放床位約為4600張。AcrelEMS醫院能源管理系統涵蓋醫院電力監控、能耗分析、電能質量監測和治理、電氣安全、智能照明控制、隔離電源、防雷在線監測、運維巡檢管理等功能的一體化能源管理系統，能夠輔助醫院后勤管理人員進行能源供應系統及設備的運行管理工作，幫助醫院管理層實時掌握醫院能耗情況，為醫院能源信息化建設和節能管理提供技術管理平臺。

圖1 AcrelEMS醫院能源管理系統駕駛艙

2.醫院能源管理的重要性

醫院能源管理系統是確保醫療活動有序推進的關鍵基礎設施，其重要性體現在以下幾個方面：

a. 供電可靠性要求：醫院配電系統結構復雜，一級和特一級負荷較多，醫院通常的配電結構示意圖見圖1。手術室、重癥監護室（ICU）、層流病房、血液透析等關鍵區域的供電系統需確保連續性、穩定性與可靠性。

圖2 醫院配電系統結構示意圖

b. CT、MRI、直線加速器等精密醫療設備對供電質量具有高要求，電壓波動或突然斷電不僅可能導致設備損壞，還會造成檢查數據失真，甚至危及患者生命安全。

b. 能耗成本壓力：醫院作為24小時不間斷運行的公共建筑，能源消耗巨大。在"雙碳"目標背景下，醫院亟需建立科學的能耗監測與分析體系，準確識別能源浪費，制定節能策略，降低運營成本。

c. 管理精細化需求：智慧醫院以智慧醫療、智慧服務、智慧管理為核心，要求能源管理從傳統"被動響應式"向"主動預防、準確管控、智慧決策"轉變，實現各科室能耗的分項計量與考核。

3.傳統醫院能源管理面臨的挑戰與痛點

在傳統醫院能源管理實踐中，普遍存在以下亟待解決的關鍵痛點：

a. 狀態感知"盲區"：傳統供配電系統缺乏故障預警能力，依賴人工定期巡檢，無法實現24小時不間斷實時監測。

b. 能耗數據"模糊"：用能數據采集不全，缺少分類分項計量手段，管理層無法準確掌握各科室、各區域的實際能耗情況，節能決策缺乏數據支撐。

c. 運維管理"粗放"：巡檢、維修及保養記錄以紙質臺賬為主，信息分散，缺少智慧化管控平臺實現數據自動記錄與管理，追溯與分析困難。故障響應遲緩，故障定位耗時較長，嚴重影響供電恢復。

d. 電氣安全"隱患"：漏電電流、線纜溫度異常等電氣火災風險缺乏實時監測，醫用氣體參數等關鍵安全信息未實現統一監控。

4.AcrelEMS醫院能源管理系統解決方案

1) 系統架構

AcrelEMS系統采用四層結構設計：平臺層、子系統層、通訊層和設備層。平臺層是醫院的能效管理平臺，涵蓋電力監控、能耗分析、電能質量監測和治理、電氣安全、智能照明控制、隔離電源、防雷在線監測、環境監測、運維巡檢、用戶報告于一體，通過WEB和APP訪問方式讓用戶便捷獲取數據。通訊層包括智能網關、交換機等設備，支持MODBUS-RTU、IEC60870-5-101/103、DLT645等多種協議，采集設備層各類設備數據并分發至平臺。設備層包括微機保護裝置、備自投裝置、多功能儀表、光伏儲能系統、電能質量分析和治理裝置、電氣安全類傳感器、隔離電源絕緣監測、SPD在線監測模塊、照明控制器、水氣表及各類傳感器等。

圖3 AcrelEMS醫院能源管理系統組網結構

2) 系統配置方案

a. 電氣監控

10kV變電所中壓回路配置AM5SE系列保護測控裝置，具備電流速斷保護、過流保護、零序過流保護等功能；ARB6母線弧光保護裝置通過弧光和電流雙判據啟動，單判據動作時間≤3.8ms，有效防范母線燃弧事故；ASD500開關柜操控裝置集動態模擬指示、帶電顯示、溫濕度控制、電力參數測量于一體；配置ATE400無線測溫傳感器，實時監測斷路器觸頭、母排和線纜連接處溫度，提前發現溫度異常；配置APM520系列多功能儀表，提供全電力參數測量、復費率計量、電能質量分析等功能。

針對柴油發電機、直流屏、UPS等應急電源，系統實時監測運行狀態、電壓電流、油壓油位、電池電壓等關鍵參數，確保醫院不間斷供電。

b. 電能質量治理

醫院數量眾多的UPS和醫療設備均會產生諧波，諧波污染會對配電系統運行造成干擾，影響精密設備正常運行。系統配置ANAPF有源電力濾波器和ANSVG靜止無功發生器，實現諧波治理、無功補償和三相不平衡調節，響應時間≤5ms，保障醫療設備供電電能質量。

c. 新能源策略

AcrelEMS醫院管理系統可接入醫院分布式光伏、儲能系統，并配置新能源使用策略，實現新能源消納、削峰填谷、防逆流、柔性擴容、需量控制等目標，幫助醫院的新能源合理合規并網并充分利用，提高醫院供電可靠性。

d. 能耗分析

系統采集醫院用電、用水、冷熱量消耗等分類分項用能數據，提供碳排放統計、同環比分析比較、非工作時段用能統計等功能。通過能源流向圖直觀展示各部門能耗分配，生成整點能耗報表和能耗排名分析，幫助醫院發現能耗異常，為節能管理提供數據支持。

e. 電氣安全

電氣火災監控系統在變電所0.4kV饋線側采集漏電電流和線纜溫度，異常時實時發出報警信號。消防設備電源監控系統實時監視消防設備工作電源狀態，保障火災時消防設備正常使用。消防應急照明和疏散指示系統根據預設應急預案快速啟動疏散方案，引導人員安全疏散。

f. 防雷在線監測

防雷智能在線監測由浪涌保護器SPD 、專用后備保護器SCB和SPD檢測單元組成，將防雷裝置（SPD）通過前端智能組網，提供圖形模塊化監控界面，實時監測防雷裝置（SPD）運行狀態，對整區域防雷裝置（SPD）進行集中管控，精確定位各區各點防雷裝置位置，實現雷電防護、實時監測、SPD上下級運行配置、遙信信號數據傳輸等功能。

ü 供電系統各級配電箱進行浪涌保護和監測。

ü 對電話系統、網絡系統、計算機系統進行浪涌保護和監測

ü 對建筑物的接地系統的接地電阻進行監測

g. 智能照明控制

智能照明控制系統支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種方式。開關驅動器具備邊緣計算能力，可脫網獨立工作；人體感應和光照度傳感器實現有人自動亮燈、人離自動熄燈，有效降低照明能耗。

h. 隔離電源

針對手術室、重癥監護室、透析室等2類醫療場所，系統提供醫用隔離電源解決方案，配置醫用隔離變壓器和AIM系列絕緣監測儀，實時監測隔離電源系統的絕緣性能、負載率和變壓器溫度，并配置故障定位功能，數據可上傳平臺實現實時預警，保障手術室和ICU等關鍵場所的供電可靠。

i. 運維管理

運維管理功能涵蓋任務管理、巡檢記錄、缺陷記錄、消警記錄、搶修記錄和通知工單六部分，實現運維全流程閉環管理。故障報警分為一般、重要和事故三級。系統定期生成能耗分析報告，包含總用量同環比分析、復費率量費分析、能耗排名等內容。

5.效益評估與分析

a. 安全效益：系統通過全維度電氣狀態監測與預警，可在斷路器、配電線路等設備發生故障前發出預警信息，為醫院管理團隊提供充足的檢查與維護時間，有效規避重大故障。

b. 管理效益：智能告警、專家診斷建議、移動運維及遠程管理等功能，幫助運維人員及時準確獲取系統信息、快速處置故障，減輕后勤運維團隊工作負擔。通過系統監測與分析功能，醫院可對供配電設備實施預防性維護，提前發現并處理潛在隱患，避免設備突發故障影響醫療工作，運維全流程數字化管理大幅提升了管理效率。

c. 經濟效益：系統具有精細化能耗管理能力，可對醫院各科室、醫療及機電設備用電狀況分項計量分析，準確識別能源浪費并制定節能策略。智能照明控制系統可根據人員活動和光照度自動調節照明，有效降低照明能耗。通過能耗數據可視化展示與分析，醫院可優化用能策略，實現變電所無人值守，顯著降低運營成本。

d. 社會效益：系統顯著提升了醫院供電的可靠性和能源利用效率，為醫療安全提供了直接保障。其在節能降耗領域所取得的成果，對達成碳達峰、碳中和目標具有積極的推動作用，助力醫院向綠色低碳方向發展。

6.結語與展望

AcrelEMS醫院能源管理系統通過"監、控、維"一體化的設計理念，為醫院構建了能源管理數字化平臺，應用數字孿生技術構建院區能源模型，基于大數據分析提高負荷預測與故障診斷精度。推動"源-網-荷-儲"一體化綜合能源系統建設，結合屋頂光伏、儲能系統、充電樁等，實現新能源安全并網、優化消納，助力醫院達成低碳、零碳目標，提高醫院供配電運行安全可靠性。