AcrelEMS医院能源管理系统在医院项目中的应用

1.概述

医院作为守护健康、治病救人的特殊公共场所，是所有公共建筑中功能比较复杂的建筑类型。为保障医院正常运转，大量基础设施和精密医疗设备需要安全效的能源供应保障系统。随着智慧医院建设的深入推进，传统粗放式的能源管理方式已难以满足现代医院对供电安全、能效优化和精细化管理的多重需求。

本文以AcrelEMS医院能源管理系统为例，探讨其在医院能源管理中的技术应用与价值。该医院是某省属三级甲等综合性医院，分为三个院区，总建筑面积约75万平米，开放床位约为4600张。AcrelEMS医院能源管理系统涵盖医院电力监控、能耗分析、电能质量监测和治理、电气安全、智能照明控制、隔离电源、防雷在线监测、运维巡检管理等功能的一体化能源管理系统，能够辅助医院后勤管理人员进行能源供应系统及设备的运行管理工作，帮助医院管理层实时掌握医院能耗情况，为医院能源信息化建设和节能管理提供技术管理平台。

图1 AcrelEMS医院能源管理系统驾驶舱

2.医院能源管理的重要性

医院能源管理系统是确保医疗活动有序推进的关键基础设施，其重要性体现在以下几个方面：

a. 供电可靠性要求：医院配电系统结构复杂，一级和特一级负荷较多，医院通常的配电结构示意图见图1。手术室、重症监护室（ICU）、层流病房、血液透析等关键区域的供电系统需确保连续性、稳定性与可靠性。

图2 医院配电系统结构示意图

b. CT、MRI、直线加速器等精密医疗设备对供电质量具有高要求，电压波动或突然断电不仅可能导致设备损坏，还会造成检查数据失真，甚至危及患者生命安全。

b. 能耗成本压力：医院作为24小时不间断运行的公共建筑，能源消耗巨大。在"双碳"目标背景下，医院亟需建立科学的能耗监测与分析体系，准确识别能源浪费，制定节能策略，降低运营成本。

c. 管理精细化需求：智慧医院以智慧医疗、智慧服务、智慧管理为核心，要求能源管理从传统"被动响应式"向"主动预防、准确管控、智慧决策"转变，实现各科室能耗的分项计量与考核。

3.传统医院能源管理面临的挑战与痛点

在传统医院能源管理实践中，普遍存在以下亟待解决的关键痛点：

a. 状态感知"盲区"：传统供配电系统缺乏故障预警能力，依赖人工定期巡检，无法实现24小时不间断实时监测。

b. 能耗数据"模糊"：用能数据采集不全，缺少分类分项计量手段，管理层无法准确掌握各科室、各区域的实际能耗情况，节能决策缺乏数据支撑。

c. 运维管理"粗放"：巡检、维修及保养记录以纸质台账为主，信息分散，缺少智慧化管控平台实现数据自动记录与管理，追溯与分析困难。故障响应迟缓，故障定位耗时较长，严重影响供电恢复。

d. 电气安全"隐患"：漏电电流、线缆温度异常等电气火灾风险缺乏实时监测，医用气体参数等关键安全信息未实现统一监控。

4.AcrelEMS医院能源管理系统解决方案

1) 系统架构

AcrelEMS系统采用四层结构设计：平台层、子系统层、通讯层和设备层。平台层是医院的能效管理平台，涵盖电力监控、能耗分析、电能质量监测和治理、电气安全、智能照明控制、隔离电源、防雷在线监测、环境监测、运维巡检、用户报告于一体，通过WEB和APP访问方式让用户便捷获取数据。通讯层包括智能网关、交换机等设备，支持MODBUS-RTU、IEC60870-5-101/103、DLT645等多种协议，采集设备层各类设备数据并分发至平台。设备层包括微机保护装置、备自投装置、多功能仪表、光伏储能系统、电能质量分析和治理装置、电气安全类传感器、隔离电源绝缘监测、SPD在线监测模块、照明控制器、水气表及各类传感器等。

图3 AcrelEMS医院能源管理系统组网结构

2) 系统配置方案

a. 电气监控

10kV变电所中压回路配置AM5SE系列保护测控装置，具备电流速断保护、过流保护、零序过流保护等功能；ARB6母线弧光保护装置通过弧光和电流双判据启动，单判据动作时间≤3.8ms，有效防范母线燃弧事故；ASD500开关柜操控装置集动态模拟指示、带电显示、温湿度控制、电力参数测量于一体；配置ATE400无线测温传感器，实时监测断路器触头、母排和线缆连接处温度，提前发现温度异常；配置APM520系列多功能仪表，提供全电力参数测量、复费率计量、电能质量分析等功能。

针对柴油发电机、直流屏、UPS等应急电源，系统实时监测运行状态、电压电流、油压油位、电池电压等关键参数，确保医院不间断供电。

b. 电能质量治理

医院数量众多的UPS和医疗设备均会产生谐波，谐波污染会对配电系统运行造成干扰，影响精密设备正常运行。系统配置ANAPF有源电力滤波器和ANSVG静止无功发生器，实现谐波治理、无功补偿和三相不平衡调节，响应时间≤5ms，保障医疗设备供电电能质量。

c. 新能源策略

AcrelEMS医院管理系统可接入医院分布式光伏、储能系统，并配置新能源使用策略，实现新能源消纳、削峰填谷、防逆流、柔性扩容、需量控制等目标，帮助医院的新能源合理合规并网并充分利用，提高医院供电可靠性。

d. 能耗分析

系统采集医院用电、用水、冷热量消耗等分类分项用能数据，提供碳排放统计、同环比分析比较、非工作时段用能统计等功能。通过能源流向图直观展示各部门能耗分配，生成整点能耗报表和能耗排名分析，帮助医院发现能耗异常，为节能管理提供数据支持。

e. 电气安全

电气火灾监控系统在变电所0.4kV馈线侧采集漏电电流和线缆温度，异常时实时发出报警信号。消防设备电源监控系统实时监视消防设备工作电源状态，保障火灾时消防设备正常使用。消防应急照明和疏散指示系统根据预设应急预案快速启动疏散方案，引导人员安全疏散。

f. 防雷在线监测

防雷智能在线监测由浪涌保护器SPD 、专用后备保护器SCB和SPD检测单元组成，将防雷装置（SPD）通过前端智能组网，提供图形模块化监控界面，实时监测防雷装置（SPD）运行状态，对整区域防雷装置（SPD）进行集中管控，精确定位各区各点防雷装置位置，实现雷电防护、实时监测、SPD上下级运行配置、遥信信号数据传输等功能。

ü 供电系统各级配电箱进行浪涌保护和监测。

ü 对电话系统、网络系统、计算机系统进行浪涌保护和监测

ü 对建筑物的接地系统的接地电阻进行监测

g. 智能照明控制

智能照明控制系统支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种方式。开关驱动器具备边缘计算能力，可脱网独立工作；人体感应和光照度传感器实现有人自动亮灯、人离自动熄灯，有效降低照明能耗。

h. 隔离电源

针对手术室、重症监护室、透析室等2类医疗场所，系统提供医用隔离电源解决方案，配置医用隔离变压器和AIM系列绝缘监测仪，实时监测隔离电源系统的绝缘性能、负载率和变压器温度，并配置故障定位功能，数据可上传平台实现实时预警，保障手术室和ICU等关键场所的供电可靠。

i. 运维管理

运维管理功能涵盖任务管理、巡检记录、缺陷记录、消警记录、抢修记录和通知工单六部分，实现运维全流程闭环管理。故障报警分为一般、重要和事故三级。系统定期生成能耗分析报告，包含总用量同环比分析、复费率量费分析、能耗排名等内容。

5.效益评估与分析

a. 安全效益：系统通过全维度电气状态监测与预警，可在断路器、配电线路等设备发生故障前发出预警信息，为医院管理团队提供充足的检查与维护时间，有效规避重大故障。

b. 管理效益：智能告警、专家诊断建议、移动运维及远程管理等功能，帮助运维人员及时准确获取系统信息、快速处置故障，减轻后勤运维团队工作负担。通过系统监测与分析功能，医院可对供配电设备实施预防性维护，提前发现并处理潜在隐患，避免设备突发故障影响医疗工作，运维全流程数字化管理大幅提升了管理效率。

c. 经济效益：系统具有精细化能耗管理能力，可对医院各科室、医疗及机电设备用电状况分项计量分析，准确识别能源浪费并制定节能策略。智能照明控制系统可根据人员活动和光照度自动调节照明，有效降低照明能耗。通过能耗数据可视化展示与分析，医院可优化用能策略，实现变电所无人值守，显著降低运营成本。

d. 社会效益：系统显著提升了医院供电的可靠性和能源利用效率，为医疗安全提供了直接保障。其在节能降耗领域所取得的成果，对达成碳达峰、碳中和目标具有积极的推动作用，助力医院向绿色低碳方向发展。

6.结语与展望

AcrelEMS医院能源管理系统通过"监、控、维"一体化的设计理念，为医院构建了能源管理数字化平台，应用数字孪生技术构建院区能源模型，基于大数据分析提高负荷预测与故障诊断精度。推动"源-网-荷-储"一体化综合能源系统建设，结合屋顶光伏、储能系统、充电桩等，实现新能源安全并网、优化消纳，助力医院达成低碳、零碳目标，提高医院供配电运行安全可靠性。