醫院面臨的能源與運營挑戰
波士頓醫療中心（Boston Medical Center，BMC）是一家擁有514張床位的大型非營利學術醫院，同時也是新英格蘭地區最大的公共安全網醫院和最繁忙的創傷中心，醫院全年無休運轉，需要穩定的電力供應以及空調和熱水等熱能，能源消耗極為驚人。事實上，醫院每平方英尺的能耗是一般商業建築的兩倍以上 。這意代表著高昂的能源成本直接壓縮了醫療預算，對醫院而言，每在供暖和空調上花費1美元，就少了1美元可用於病患照護 。
因此，BMC管理層認識到需要降低能源成本，把節省的資源投入病人護理。同時，醫院也面臨供電韌性的挑戰。近年來的颶風（如「珊迪」風暴）造成許多東岸醫院因電網停電被迫撤離病患，引發警醒 。僅靠傳統的柴油備用發電機已不足以應對長時間的大範圍停電。作為地區內的重要急救醫院，BMC意識到需要提升自身在極端天氣下的能源韌性，以保障病患安全 。
此外，BMC還肩負減少碳排放的使命：院方計劃在2018年完成園區整合改造後，成為新英格蘭地區首家實現碳中和的醫院 。總而言之，如何同時解決高能耗高成本、提高供能可靠性並降低碳足跡，成為BMC當前面臨的營運難題。
解決方案選擇：為何選擇天然氣汽電共生？
面對上述挑戰，BMC將目光投向了汽電共生（Combined Heat and Power, CHP）技術。CHP可以在一個系統中同時產出電力和熱源，極大提高能源利用效率。醫院這類需要24/7不間斷供能的場所其實是理想的CHP應用對象——不僅電力需求穩定，而且產生的餘熱可以用於供暖和製備熱水 。這種特性意味著CHP系統能夠以更高效率、更低成本，並更可靠地提供電力和熱源，相較傳統分開供電、供暖的系統大幅降低運營成本 。對於BMC而言，引入CHP的另一大誘因是提升能源韌性。CHP系統在正常情況下滿足日常能源所需，而在突發停電影響電網時，CHP裝置也可作為備用電源，讓醫院在孤島模式下繼續運轉，避免病患轉移 。
基於以上考量，院方決定採用天然氣作為燃料的CHP方案：天然氣清潔高效且供應穩定，相較柴油或燃油燃料污染更低，同時燃料成本也較為經濟。更重要的是，天然氣發動機適合長時間連續運行，能滿足醫院不間斷供能的要求。
Cat G3520C發電機的技術規格與實際優勢
BMC在詳盡評估後選定了卡特彼勒公司（Caterpillar）的Cat G3520C型天然氣發電機組作為CHP系統的核心。該機組由卡特彼勒經銷商Milton Cat於2017年安裝在醫院Yawkey門診大樓的屋頂上 。這套發電機組及其搭配的熱回收系統體積約如一輛拖車大小，置於屋頂的隔音防天候機艙內以避免受洪水影響 。以下是其主要技術規格與優勢：
- 電力輸出：單台Cat G3520C發電機的連續額定輸出約為2050 ekW（約2 MW） 。在BMC的應用中，這座2MW級的自備電廠自2017年啟用以來，承擔了院方超過41%的用電需求，並可滿足醫院25%的尖峰用電負載 。也就是說，將近一半的電力由院內自產，不再完全仰賴電網供給。
- 熱能回收：Cat G3520C除了發電，同時配置一套熱水熱交換系統，每小時可提供約8.39百萬英熱單位（MMBTU）的熱量回收，相當於約2.46 MW的熱功率。這些原本發電過程中的廢熱如今被用來供應醫院的空調暖氣、熱水和空氣加濕等需求 。藉此，一年可減少約4.4萬磅的蒸汽需求，相應降低燃氣鍋爐的燃料消耗。傳統發電廠往往將餘熱白白排入大氣，整體效率只有約35%，而BMC的汽電共生系統把這部分熱能加以利用，使得總體能源效率提升到約70% 。這種高效率使醫院在產生同樣多能源時燃料用量更少，既節省成本又減少排放。
- 運轉可靠性：Cat G3520C發電機專為連續基載運行而設計，穩定性高且維護週期長，適合醫院這種全年無休的環境。同時，該系統配備黑啟動（Black Start）能力，可在外部市電完全中斷的情況下自行啟動供電。BMC也是麻州首家擁有黑啟動發電能力的大型教學醫院：一旦電網癱瘓，醫院的CHP裝置能在沒有市電輔助下重新啟動發電，與現有應急柴油發電機配合，讓醫院切換至「孤島模式」運行，為住院病房持續供電供熱長達數月之久，前提是天然氣供應不間斷 。這種級別的能源韌性在災害來臨時尤為寶貴，確保醫院不會因停電而中斷對危急患者的救治。
- 客製安裝與環保：由於場地有限，發電機被安裝在院區高樓屋頂的定製機艙中，不佔用地面空間，同時遠離地面塵土與噪音來源，運行更安靜安全。燃燒天然氣也使得發電過程中的本地污染物（如顆粒物和硫氧化物）大幅低於燃油發電，改善院區及周邊的空氣品質，這對於保護患者（特別是有呼吸道疾病的患者）和社區居民的健康大有益處。
系統效益：節省成本、提升韌性並實現減碳
自從這套天然氣CHP系統投入運行以來，BMC已經取得了令人矚目的效益。首先在經濟方面，醫院預計每年可節省約150萬美元的能源費用。事實上，“汽電共生每年為醫院節省下的約150萬美元，可以重新用於病患照護，而非支付給公用事業” 正如BMC總裁Kate Walsh所強調，這項投資直接改善了醫院的財務狀況，使更多資源得以投入醫療服務。節省下的能源成本相當可觀，等於醫院將近1%的營運預算，可用於引進先進醫療設備或資助公益醫療計畫，間接提升了病患照護品質。
其次，能源韌性方面的提升令醫院和整個社區都更安心。有了CHP系統，BMC如今被譽為波士頓市“最具韌性”的綠色醫院 。這座2MW級自備電廠平日並網運行，供應醫院大量日常電力與熱源需求；一旦城市電網失靈，它就能與醫院已有的緊急發電系統協同工作，支撐醫院關鍵部門獨立運轉。在極端天氣或其他危機下（如颶風、暴風雪導致的大停電），BMC無需疏散病人，反而可以成為社區的避風港。正如BMC設施部門高級副總裁Bob Biggio所說：作為新英格蘭地區最大的安全網醫院和創傷中心，BMC有責任在天災中保護患者；有了汽電共生，“即使電網癱瘓，我們仍能持續照顧城中最脆弱的人群” 。值得一提的是，BMC的CHP設施還被納入城市應急體系，在必要時可為波士頓市和麻州的應急通訊系統提供後備電力支援。市長Martin Walsh讚許這項專案“讓醫院和我們的城市都更加環保、安全” 。可見，此舉不僅保障了醫院自身的運營，還提升了整個社區在災害中的抵禦能力。
最後，最令人振奮的是在環境保護和減碳方面取得的成果。透過建置這套高效的天然氣汽電共生系統，BMC大幅降低了化石能源的浪費和排放，每年減少從電網購電約1,600萬千瓦時（16 GWh）的用電量，同時也減少了鍋爐供熱所需的燃料 。僅BMC與當地電力公司Eversource合作實施的能源策略（包括CHP在內的各種節能項目），每年就為醫院避免了超過5,600公噸的二氧化碳排放，相當於從道路上減少約1,200輛汽車 。更宏觀地看，BMC自2011年以來通過一系列措施（如建置CHP、自建太陽能電場購電協議PPA以及整合縮減院區規模等），成功將碳足跡削減了約90%
。這使BMC幾乎達成了碳中和目標，成為全美醫院中的環保先行者。波士頓醫療中心也因此連年獲評為全美最綠色醫院之一，並榮獲多項環境卓越獎。由此可見，CHP系統在BMC能源轉型中扮演了關鍵角色，它不僅每年為醫院節約百萬美元能源費用，還顯著提高了供電的安全可靠性，更將碳排放大幅降低，助力醫院踐行了對環境與社區的承諾。
減碳的價值：對醫療機構與社區的影響
BMC採用天然氣汽電共生系統所帶來的減碳效益，對醫療機構自身和周邊社區都有深遠的意義。首先，減少溫室氣體排放有助於減緩氣候變化，間接降低極端天氣對公眾健康的威脅。醫院作為衛生保健機構，率先削減碳足跡體現了對公共健康的重視與承諾。對社區而言，一家大型醫院實現近乎碳中和，意味著當地的空氣污染物排放相應減少，有利於居民的呼吸健康。同時，醫院能源系統更清潔也減輕了市政電網和公用基礎設施的負荷，在高峰時段減少電力緊缺風險。BMC的案例證明，醫療機構完全可以成為社區的環保先鋒：透過創新能源專案，不僅治病救人，還能改善周遭的環境品質。
另外，從營運角度看，減碳往往與節能相伴相生，帶來直接的經濟回報和間接的社會回報。能源費用的節省讓醫院有更多預算投入醫療服務和患者福利，這對社區病患尤其是弱勢群體是一大利好 。例如，BMC將節省的開支重新用於資助窮困患者、開設社區健康計畫等，形成正向循環。而能源韌性的提升則保障了醫院在社區中的穩定存在，無論發生颶風還是暴風雪，居民都知道BMC依然能運轉如常，提供生命攸關的急救和庇護 。正如一位院方主管所言，引進CHP是對社區的承諾：“這項巨大工程讓我們在能源韌性方面領先其他社區，對波士頓而言是一大福音” 。總體而言，減碳措施帶來了環境、經濟、健康多重效益，體現了醫療機構對社會責任的擔當。
對其他機構的啟示
波士頓醫療中心導入Cat G3520C天然氣汽電共生系統的成功經驗，為其他醫療機構以及任何需要可靠電力且希望節能減碳的場所提供了寶貴的啟示。首先，此案例證明了能源效率提升與成本節約可以與核心使命並行不悖：醫院透過創新能源項目省下的資金，最終能夠回饋到了患者照護和社區服務，形成雙贏局面。其次，在氣候變遷引發更多極端天氣的時代，關鍵設施提升能源韌性刻不容緩。BMC透過CHP專案成功將自身從電網故障的受害者轉變為社區堅強的後盾，這一轉變對其他依賴不間斷電力的場所（如其他醫院、資料中心、校園和工業園區等）具有示範作用。BMC案例顯示出大型能源項目的推行往往需要多方合作支持，從政府的資金補助（例如麻州能源局提供的370萬美元補助 、公用事業公司的技術和激勵 到專業團隊的設計施工，每一環節都至關重要。這提醒其他機構在規劃類似專案時，可以積極尋求政策資源和合作夥伴來降低初期投入與風險。
整體來說，波士頓醫療中心的汽電共生案例說明“綠色能源與可靠運營相輔相成”的道理。在保持語調輕鬆易懂的同時，這個真實案例帶給我們明確的技術啟示：透過選擇合適的天然氣發電機組並有效利用其廢熱，一家醫院成功地降低了能耗和碳排，同時提升了關鍵基礎設施的韌性。這一經驗無疑可以成為其他醫療機構以至各行各業追求能源永續與穩定供應的藍圖。波士頓醫療中心的創新之舉表明，追求節能減碳並非負擔，而是提高運營效率、強化服務能力的契機——其帶來的益處將長遠惠及機構自身、患者群體以及整個社會 。
