文/王磊 清华大学建筑设计研究院有限公司
从人类诞生之初经历冰河时代，，，，，，，，到人类发展过程中无数次的地震、海啸、洪水，，，，，，，，自然灾害就一直书写在人类史的字里行间。。。。。 。所谓自然灾害，，，，，，，，是站在人的角度认定的，，，，，，，，对我们产生有害影响的自然现象，，，，，，，，包括洪涝、干旱、台风、冰雹、暴雪、海啸、雷电等气象灾害，，，，，，，，也包括火山、地震，，，，，，，，泥石流等地质灾害。。。。。 。虽然科技的发展可以降低灾害的损失，，，，，，，，却无法完全避免，，，，，，，，如何应对自然灾害，，，，，，，，并将其造成的损失减少到最小！�。。。 。�，，，，，，是我们所必然面对的问题。。。。。 。
自然灾害与“韧性”医院
自然灾害可能导致市政设施受损和失效，，，，，，，，而城市的重要功能却不能瘫痪，，，，，，，，基础设施要维持基本正常，，，，，，，，其中，，，，，，，，医院就是必须要保证正常运转的部门之一。。。。。 。医院的重要性体现在两个方面：首先，，，，，，，，医院内的很多患者需要医疗设施正常工作才能维持生命；；；；；；； ；另一方面，，，，，，，，当出现自然灾害时，，，，，，，，医院作为救助伤患的重要机构，，，，，，，，也必须正常工作。。。。。 。因此，，，，，，，，防灾减灾领域在“韧性城市”基础上引申出了“韧性医院”的概念。。。。。 。
所谓“韧性医院”，，，，，，，，是指医院在战争、自然灾害等非正常状态下，，，，，，，，仍具备正常功能的能力。。。。。 。想实现医院的“韧性”，，，，，，，，我们可以通过灾害预警提前做好准备，，，，，，，，提升重点部门的抗击打能力，，，，，，，，综合考虑规划、设计、建设、运维、管理等多个阶段。。。。。 。而这其中，，，，，，，，应急电源是最基础和重要的一环。。。。。 。
电源对于现代医院的重要性不言而喻，，，，，，，，从照明、通风空调、竖向交通，，，，，，，，到净化、大型影像设备、消毒、中心供应以及信息系统，，，，，，，，都离不开电力的供应，，，，，，，，停电将导致医院大部分功能的丧失。。。。。 。一般情况下，，，，，，，，大型综合性医院多由多路市政电源供电，，，，，，，，在常规情况下，，，，，，，，可以满足大型医院供电的可靠性和连续性。。。。。 。但如果发生自然灾害等极端情况，，，，，，，，仅靠市政电源可能会无法保证医院的供电。。。。。 。
以美国德州2020年2月份的寒流为例，，，，，，，，由于气温骤降，，，，，，，，导致燃气发电的输气管道内结冰，，，，，，，，全州68%的燃气发电机无法正常运行，，，，，，，，20%的风力发电机组由于叶片冻结等原因失效，，，，，，，，部分煤电和核电也因水管损坏而退出电网。。。。。 。以上原因导致全州发电量下降至正常值的52%，，，，，，，，多地停电超过40小时。。。。。 。
时间退回2008年1月，，，，，，，，我国南方大范围的冻雨一方面导致高压线覆冰厚度超过设计值，，，，，，，，致使断线和电杆倾覆，，，，，，，，输电系统受损严重。。。。。 。另一方面，，，，，，，，冻雨导致铁路、公路系统瘫痪影响了煤炭运输，，，，，，，，发电系统供给不足，，，，，，，，又影响了高铁供电，，，，，，，，进一步加剧了电力系统失效的范围，，，，，，，，从而造成南方多省自2008年1月至2月期间大规模停电，，，，，，，，损失超过1500亿元人民币。。。。。 。
2021年7月，，，，，，，，因为台风“烟花”和大气环流的影响，，，，，，，，降雨云团在河南长时间滞留，，，，，，，，造成河南省郑州、洛阳等地发生高强度、长时间、大范围降雨，，，，，，，，城市积水，，，，，，，，多处电网损坏，，，，，，，，且医院的地下变电室和机房被淹，，，，，，，，造成长时间停电，，，，，，，，严重影响了医院运行。。。。。 。
从上述几个案例可以看出，，，，，，，，基于市政基础设施的供电环节多、网络结构复杂，，，，，，，，在极端自然灾害情况下，，，，，，，，并非完全可靠，，，，，，，，因此，，，，，，，，对供电连续性和可靠性要求较高的医院，，，，，，，，在接入市政电源的同时，，，，，，，，还需要设置相应的应急和备用电源系统。。。。。 。
应急和备用电源
医院通常使用的应急电源主要有UPS和柴油发电机两大类，，，，，，，，其中柴油发电机又可分为固定式发电机和移动式发电机，，，，，，，，另外，，，，，，，，还有一些大型医院设置热电联供的动力中心，，，，，，，，或者大型的光伏发电和风电，，，，，，，，前者的应用受多种条件限制，，，，，，，，占比较小！�。。。 。�，，，，，，后者由于供电的可靠性较低，，，，，，，，无法作为持续性的应急电源。。。。。 。故下文仅讨论UPS及固定与移动发电机的应用。。。。。 。
UPS即不间断电源系统，，，，，，，，用电池存储化学能，，，，，，，，通过整流、充电、存储、逆变等环节保证供电的连续性和提供高质量电能。。。。。 。
柴油发电机由柴油机和发电机构成，，，，，，，，通过发电机将柴油机的机械能转换为电能。。。。。 。固定式发电机在医院内永久设置，，，，，，，，外电源失效时接入配电网络。。。。。 。
临时或移动式发电机采用车载式、集装箱型、或小型移动机组，，，，，，，，既可以平时备用，，，，，，，，也可临时租用，，，，，，，，在需要时接入重要配电系统，，，，，，，，提供应急和备用电源。。。。。 。
为充分了解不同应急电源的特点，，，，，，，，下表就从供电容量、供电质量、切换时间、供电持续时间、占地、投资、环境影响、安全性、维护、供电负荷类型等方面进行比较。。。。。 。
从上表可以看出，，，，，，，，UPS主要用于对供电连续性要求高的特别重要负荷，，，，，，，，主要应对电压波动、电源短时中断，，，，，，，，相对投资较高，，，，，，，，容量选择比较灵活，，，，，，，，一般为特定的重要负荷末端供电。。。。。 。由于UPS供电时间短，，，，，，，，当发生较大自然灾害，，，，，，，，市政电源受损时，，，，，，，，UPS无法满足较长时间的供电要求。。。。。 。
固定发电机是最常见的应急和备用电源，，，，，，，，在现有国家规范中，，，，，，，，三级医院要求必须设置发电机。。。。。 。发电机可靠性高、联网方便、性价比高，，，，，，，，是现阶段不可替代的应急和备用电源类型。。。。。 。柴油机的劣势在于有一定火灾危险性，，，，，，，，噪音、烟气影响医院环境，，，，，，，，需要有相应的处理措施。。。。。 。固定发电机锁安装时占的空间较大，，，，，，，，一般在医院都放在独立的动力中心，，，，，，，，或者在地下层专用设备机房内安装。。。。。 。这就带来了一个问题，，，，，，，，当发生地震、水灾等极端自然灾害，，，，，，，，位于地下层甚至首层的发电机房有受损的可能，，，，，，，，无法保证供电的连续性。。。。。 。另外，，，，，，，，固定柴油发电机通常在变配电室低压柜进行电源切换，，，，，，，，如中心变配电室受损也会影响应急供电。。。。。 。
针对上述问题，，，，，，，，移动式发电机提供了极端情况下的补充方案，，，，，，，，去应对固定发电机受损时重要负荷的供电问题。。。。。 。平时可不安装，，，，，，，，需要时接入，，，，，，，，发电机容量根据负载选择，，，，，，，，比较灵活，，，，，，，，可接入负荷末端。。。。。 。主要劣势在于电源的转换时间较长，，，，，，，，通常是应对有计划的停电。。。。。 。医院在应急预案时应采购必要的设备或考虑好租用发电机的渠道，，，，，，，，要在前期做好规划，，，，，，，，后期制订完善的应急预案，，，，，，，，包括发电机的放置位置，，，，，，，，接入电源的转换方式，，，，，，，，供油方式，，，，，，，，排烟降噪措施等，，，，，，，，做到充分准备，，，，，，，，未雨绸缪。。。。。 。
总之，，，，，，，，在发生极端自然灾害时，，，，，，，，维持医院供电的连续性是建设“韧性”医院必须考量的重要指标。。。。。 。由于市政电源存在损坏的可能，，，，，，，，“韧性”医院必须设置自备的应急和备用电源，，，，，，，，并应根据应急电源的特点、发生自然灾害的风险类型、持续时间、影响程度选择相应的电源方式，，，，，，，，保证医院核心功能的正常运行。。。。。 。
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