源网荷储一体化，医院微电网系统助力碳中和实践

一. 背景

1.1 医疗需求不断升级

根据第七次人口普查数据，中国60岁及以上人口为2.64亿，65岁以上人口1.9亿，人口老龄化是社会发展的重要趋势，医疗服务数量和质量需求不断上升。

1.2 政府鼓励医院数字化升级

《国务院办公厅关于城市公立医院综合改革试点的指导意见》 国办发〔2015〕38号《国务院办公厅关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》 国办发〔2018〕26号《国家卫生健康委办公厅关于印发医院智慧管理分级评估标准体系(试行)的通知》国卫办医函〔2021〕86 号。

1.3 十四五发展规划，加大医院建设力度

《关于进一步深化改革促进乡村医疗卫生体系健康发展的意见》提出支持县级医院设施和服务能力建设，力争常住人口超过5万人或服务半径大的县(市、旗)至少有1所县级医院(包含中医医院)达到二级甲等医院医疗服务能力。

1.4 碳达峰碳中和

根据ARUP(奥雅纳)禾HCWH(国际无害卫生保健组织)的报告，全球医疗部门的碳排放占全部碳排放的4.4%。这些碳排放来源于医疗行业中全供应链的各个环节:例如，医疗行业生产制造过程和医院运行所需的电力能源的生产和供应过程;与医院运行有关的活动所导致的排放。

二. 解决方案思路

a. 医疗行业要实现碳达峰、碳中和，需要尽量使用清洁能源，光伏发电具有波动性、间歇性的特点，医院需要配置一定规模的储能系统作为电能的“蓄水池”，平抑电能供给波动；还可以作为应急的后备电源；电动汽车普及带来的大量充电需求，可通过配置储能系统降低扩容需求，降低电力资产投资，柔性扩容。

b. 未来医院内部的电网将由源（市政电网、分布式电源）、荷（可控负荷+不可控负荷）、储能、控制中心组成一个小型发、配、用的“微电网”系统，实现医疗行业双碳目标，医院侧的微电网是必然需求。

c. 根据医院的微电网结构，设计自动保护装置，实现实时在线监测、故障报警，实现全面的自动化、数字化，同时电网、分布式电源、负荷、储能相关的各个子系统通过一个大平台统一调度、协调运行，这需要设计一套全面完整的EMS能效管理平台，实现全面能源管控。

三. 安科瑞解决方案

医疗建筑整个微电网系统由能量流和信息流两部分组成，医院内部电网一端连接市政大电网，同时将医院内的源（分布式光伏等）、内部配电网、负荷、储能、充电桩连接在一起，内部通讯网络一方面接受电网调度指令，也集中监视各子系统的运行状态、汇总采集各子系统的数据，网络互联、信息互通、高效互动。平台根据最新的电网价格、用电负荷、电网调度指令等情况，调整各系统控制策略并远程下发，使医院微电网始终高效稳定运行。

在源、网、荷、储、充的各个关键节点安装监测、分析、保护、治理装置，通过高性能边缘计算网关采集数据并上传至医院微网平台，传感器+监测仪表+保护装置+治理装置+边缘网关+软件平台。

3.1 电力监控方案

医院变电所连接市政电网，是医院电能的重要甚至是唯一来源，是分布式光伏的并网点和医院内部电力分配的源头，是保障医院可靠供电的核心场所，需要对变电所实现完整的配电监控

对35kV至0.4kV配电涉及的变压器、开关、无功补偿柜、直流屏、母排及电缆等配电相关设备的电气参数、状态、温度进行实时监测，及时发出故障报警信息；

实时监测开关柜内路断路器、手车、隔离开关、负荷开关、地刀开关的分合状态，断路器弹簧储能状态及远方就地控制状态；

实现对变电所温湿度、水浸、烟感、门磁、空调等环境量的监视和控制，保证变配电环境符合设备运行要求；

当出现电力故障时，发出报警信号，自动、迅速、有选择的将故障元件从电力系统中切除，保护一次设备，防止事故扩散，迅速恢复供电，并可记录故障波形，供后续进行故障分析

3.2 智能配电系统

3.3 能耗管理

3.4 照明控制

中央控制：通过上位机集中控制

区域控制：区域照明一键开关

感应控制：红外/光照度/雷达/微动感应

定时控制：设定时间自动开关

联动控制：接受外部条件联动控制

场景控制：预先设置不同场景进行切换

3.5 电气安全-用电安全

3.6 医用隔离电源

医用隔离电源为手术室（局部IT供电系统）、重症监护室（全IT供电系统）等2类医疗场所提供洁净电力供应，绝缘监测、故障报警、负载监测、温度监测、故障定位。

3.7 新能源管理

光储充：安科瑞微电网系统解决方案涵盖分布式光伏发电系统、储能系统、户用光储一体化系统、充电桩运营管理系统等。通过各类硬件结合软件解决方案，帮助用户将分布式电源、储能系统、可控负荷、电动汽车、电能路由器聚合在一起，灵活调整微电网控制策略并下发给储能、充电桩、逆变器等系统与设备，保证企业微电网始终安全、可靠、节约、高效、经济、低碳的运行。

3.8. 解决方案运行流程

3.8.1 首先对医院内部用电负荷的重要性进行分级（可控、可中断、不可中断），实时监测变压器的负载率，当负载率超过设定的限值时，平台下发控制指令降低可控负荷（充电桩、景观照明等）的充电功率或直接停止供电。

3.8.2 通过EMS平台记录的医院负荷的历史数据，再结合预测数据，决定以何种方式参与电网需求响应，平台可通过给储能系统下发控制策略，调整充发电时间；平台在需求响应时间段调整可控负荷功率、停止给可中断负荷供电。

3.8.3 通过平台记录的用电负荷历史数据，识别医院负荷的“峰”、“谷”出现的时间规律、功率、持续时间，经计算后合理设置储能系统的充放电时间段和持续时间，减少容量电费，降低用电成本，也可以降低扩容需求。

四. 系统软件功能

4.1 电力监控

实时监测高低压配电柜的电压、电流、功率等电力参数，实现遥测、遥信、遥控、遥调。

实时监测各配电室温湿度烟感门磁水浸有害气体等环境参数有害气体超标联动排风系统。

实时监测关键供配电设备运行情况，如变压器、柴油发电机、UPS、直流屏等。

4.2 电能质量

监测医院配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析医院电能质量,判断配电系统扰动方向，生成电能质量分析报告。

通过集中+就地整体电能质量治理模式，提高整个医疗供配电系统的电能质量。

4.3 环境监测

展示变配电站内的环境状态（包括当前环境温度值、湿度值、水浸、烟感、开关门状态、当日温度曲线、当日湿度曲线、噪声、局部放电、红外、SF6气体监测、振动和粉尘信息等）。当日温度曲线和当日湿度曲线是用多个温湿度传感器同一时刻的最大

4.4 能耗分析

为医院搭建计量体系，显示医院的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助医院分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域

采集医院用电、用水、燃气、冷热量、医疗气体消耗量，同环比对比分析，能耗总量和能耗强度计算，标煤计算和CO2排放统计趋势。

4.5 预付费管理

对照供电公司收费模式，电费可分为基础电费、尖峰平谷电费、力调电费、公摊电费等，并提供电费账单；对医院内职工宿舍进行水电收费管理，支持微信、支付宝等缴费方式；对职工宿舍进行负载管理，包括恶性负载识别管理、负载阈值管理避免因为恶性负载引起火灾。

4.6 智能照明

单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式。节能效果20%-50%，延长灯具寿命15%-30%对光照度有要求的特定区域实现调光控制；对医院道路照明实现基于经纬度和日落日出时间的定时控制；对停车库实现雷达感应控制。

4.7 电气安全

监测各电气接点、母排温度并实时预警；

实时监测0.4kV馈线漏电电流，异常时报警；

实时监测消防设备的电源状态，发生异常时报警；

实时监测建筑内防火门、安全门状态，发生异常时及时报警；

监测建筑内消防应急照明和疏散指示灯具工作状态，在发生火灾时提供疏散应急预案，灯具有异常时报警；

4.8 微电网能量管理

主界面：微电网能量管理系统包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电桩及总体负荷情况，体现系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电桩信息、告警信息、收益、环境等。

电能质量：对整个系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。如电压谐波、电压闪变、电压不平衡等稳态数据和电压暂升/暂降、电压中断暂态数据进行监测分析及录波展示，并对电压、电流瞬变进行监测。

储能监控：

系统综合数据：电参量数据、充放电量数据、节能减排数据；

运行模式：峰谷模式、计划曲线、需量控制等；

统计电量、收益等数据；

储能系统功率曲线、充放电量对比图，实时掌握储能系统的整体运行水平。

光伏监控：

光伏系统总出力情况

逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警

逆变器及电站发电量统计及分析

并网柜电力监测及发电量统计

电站发电量年有效利用小时数统计，识别低效发电电站；

发电收益统计(补贴收益、并网收益)

辐照度/风力/环境温湿度监测

并网电能质量监测及分析

光伏预测：

以海量发电和环境数据为根源；

以高精度数值气象预报为基础；

采用多维度同构异质BP、LSTM神经网络光功率预测方法

时间分辨率：15min

超短期未来4h预测精度＞90%

短期未来72h预测精度＞80%

4.9 充电桩管理

监控电瓶车充电桩、汽车充电桩的实时状态，包括离线、故障、充电中、空闲等；

监控变压器负荷并对充电桩进行功率控制，根据用电负荷柔性调节充电功率。

对平台和充电桩的运营情况进行统计，并生成财务报表和运营报告，包括用户充值信息、充电量/充电金额/充电时长等充电信息、用户充值记录、用户消费记录等。

4.10 故障报警

报警分类分级，报警订阅，报警记录，报警统计，语音播报。

4.11 设备档案

设备登记、设备列表、保养记录、保养提醒、巡检项管理

4.12 运维管理

配置重要设备包括变压器、电气柜、高压电缆、空调主机、水泵等设备信息，配置设备二维码；流程化运维巡检、自动发布任务、巡检节点跟踪、缺陷处理跟进、报警联动消警、平台、APP通知；定期为用户生成月度报告、内容可在线编辑、定期邮箱发送、变电所环境监控、数据分析与评估、整改建议参考。

4.13 手机APP

配置重要设备包括变压器、电气柜、高压电缆、空调主机、水泵等设备信息，配置设备二维码；流程化运维巡检、自动发布任务、巡检节点跟踪、缺陷处理跟进、报警联动消警、平台、APP通知；定期为用户生成月度报告、内容可在线编辑、定期邮箱发送、变电所环境监控、数据分析与评估、整改建议参考。

4.14 用户报告

4.15 碳排放报表

不同站点所在地区的碳排放系数不同，多种能源类型系数不同。平台支持灵活配置系数并自由组合成自定义报表。报表统计各项目在周期内的用能并核算出碳排放量数据.

4.16 平台优势

4.17 案例清单

五.总结

在人口老龄化医疗需求升级、政策推动医院数字化与建设，且医疗行业需践行 “双碳” 目标的背景下，安科瑞提出医院微电网能源管理解决方案，该方案涵盖电力监控、能耗管理等多模块，依托EMS能效管理平台实现源网荷储协同调控，最终达到保障医疗供电安全、降低能耗成本、提升运维效率及减少碳排放的目标。

审核编辑 黄宇