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施耐德电气:医院如何通过新型微网实现“一举三得”

随着全社会碳中和要求的提升以及能源价格的增长,今天的医院管理者正越来越多地面临与能源有关的商业和技术挑战。目前,这些挑战主要包括三个方面:面对突发情况时的能源弹性、来自医院用能的成本压力以及日益迫切的可持续发展目标。

  当然,这些新的挑战,不仅仅来自外部能源市场和政策要求的变化,也来自医院自身对医疗设备和环境的升级需求。与以往相比,今天的医院往往会采用更多性能先进的设备,但它们往往也对电能质量提出了更高的要求;此外,更完善的护理环境要求的照明、供暖、制冷等条件也需要更多的能耗,例如手术室和重症监护室等场所需要高频率换气,其带来的暖通空调能耗不可小视。在此基础上,医院还要进一步实现低碳的可持续发展目标,的确面临着不小的难度。

  不过,面对这些挑战,创新的电力能源技术和应用也在不断涌现。医院如何找到一条“一举三得”的途径,同时改善供电弹性、用能成本和可持续性?施耐德电气认为,高度成熟且具有智能化特征的微网,可以为这一难题带来解决之道。

  适用于医院的智能微电网具备哪些特征?

  今天,一个完整的微网解决方案可以智能地协调各种现场分布式能源资产,优化成本和电力稳定性,这样的综合收效足以使医院受益匪浅。此外,自2014年以来,安装微电网的整体成本下降了25%至30%,预计这一趋势还将继续保持。这些有利因素,都使得医院采用微电网的意愿逐年上升。那么,一个适用于医院的智能微网通常应具有怎样的特征呢?

  从组成上看,微网是一个与公用电网交互的本地能源系统,包含一台或多台发电机以及必要的能源管理控制器,可以在本地为消费者提供安全灵活的电力。今天,许多医院已经采用了热电联产 (CHP) 或冷热电联产 (CCHP) 系统,结合本地负荷和储能,构建了一个微网体系。更全面的微网解决方案则包括了多种分布式能源,比如屋顶光伏、垂直风机、燃料电池。

  从结构上看,新型微网系统可视为拥有三层架构。第一层包括所有互联互通的产品,包括监测设备、分布式能源资产等。在中间边缘控制层,微网控制器与相关软件相结合,可以监控所有资产、做出关键决策并采取措施来控制发电资产和用电设备,增强弹性,最大程度地利用可再生能源。顶层则包括进一步增强微网经济调度的智能策略、分析工具和辅助服务。微网能源顾问通常托管在云端,有助于从经济性的角度优化生产、消耗和存储能源的时间和方式,从而最大程度地降低成本,提高可持续性。

  微网架构的三个功能层

  善用微网提升能源弹性、优化成本和可持续性

  微网如何帮助医院实现能源供应的弹性?在这方面,微网系统拥有出色的速度和性能,能够通过平衡负载需求和分布式能源资产的可用发电量,来帮助确保设施的电力稳定性。在此基础上,为微网控制系统提供冗余设计,则可以进一步保障任何条件下的可靠运行。

  在突发情况下,如果外部主网不稳定,微网将自动脱离外部主网,以保护设施的电能质量,并持续为所有关键负载供电。最先进的微网解决方案还提供离网预备功能。根据天气数据和警报,微电网系统可以“预见”即将到来的情况,并在暴风雨来临前做好脱离主电网的准备,为设施工作人员留出足够的时间来采取预防措施。

  微网不仅可以帮助医院提高弹性,更好地抵御电网停电或电力不稳定,还有助于优化能源成本,并最大程度地利用可再生能源,以帮助医院实现其可持续发展目标。以往,受到技术进展的制约,可再生能源的发电成本仍普遍高于从电网购电的成本,微网在成本上的效应或许尚不明显。但今天,这一情况正从根本上发生扭转,可再生能源发电成本日益降低,结合电价体系的改革,更进一步促进了医院等行业通过采用微网、可再生能源发电以及储能等路径降低用能成本的意愿。

  在此基础上,微网还提供了许多额外的节省成本的机会。最先进的微网解决方案能够提供整合外部数据的分析智能,例如结合对天气预报、太阳能和风能的可用性、能源市场定价的变化以及设施占用率预测和活动时间表(如电动汽车充电)的分析,确定生产、使用、存储或出售能源的最佳时间和方式。同时,微网分析应用与设施 BMS(楼宇管理系统) 系统的整合,可以让微电网成为智能建筑的一个组成部分,优化设施的能源状况。微电网在现场发电、储能和可控负载方面的柔性越大,医院可以利用的优化机会就越多。

  先进的微网能源分析整合了内外部数据,以支持决策和自动化控制方案

  可见,微网系统为医院提供了一种智能、透明的方式来管理分布式能源,使医院可以作为能源的“产消者”来参与智能电网计划,实现可持续发展目标。在这方面,施耐德电气推出了题为《新型微电网设计如何帮助医院提高弹性、降低成本并改善可持续性》的白皮书,为此类实践提供了更多的分析和指导。



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