哥伦比亚Yutaho地区农村电气化项目再设计方法研究：基于需求演变的可持续供电方案

为解决离网供电系统难以适应社区需求增长导致项目失效的问题，研究团队提出四阶段再设计方法论（需求评估/方案重构/供电质量评价/最优选择），通过哥伦比亚Yutaho社区的实证研究，建立包含设备迁移与配网改造约束的可持续供电体系，为发展中国家农村电气化提供技术框架。

　　

在发展中国家农村地区，离网供电系统(off-grid electrification)是实现能源公平的重要途径。然而现有项目普遍面临"静态设计-动态需求"的根本矛盾——当社区用电需求随着经济发展、人口增长或电器普及而提升时，初期建设的发电设备和配电网络往往因容量不足或布局僵化而失效。这种"项目建成即落后"的现象在哥伦比亚Yutaho等偏远地区尤为突出，不仅造成前期投资浪费，更阻碍了当地社会经济可持续发展。

针对这一挑战，由A. Vides-Prado和J. Mora-Flórez领衔的研究团队在《Sustainable Chemistry for Energy Materials》发表创新研究，提出系统性再设计方法论。该研究突破传统电气化项目"一次性建设"的局限，首次建立包含设备复用约束（设备迁移、配网拓扑调整）的动态优化框架。通过哥伦比亚La Guajira省Yutaho社区的实证分析，验证了该方法在平衡技术可行性与经济可持续性方面的独特价值。

研究采用四阶段技术路线：(1)基于社区人口结构和电器保有量的需求评估；(2)考虑光伏阵列扩容与微型电网(microgrid)重构的混合方案生成；(3)采用电压偏差率与供电可靠性(SAIDI)指标的质量评价；(4)多准则决策分析。特别关注设备物理迁移成本与配网保护协调等工程约束。

【需求评估】建立包含季节性负荷波动的三维预测模型，发现该社区年用电需求增速达12%，现有12kW光伏系统将在3年内出现30%供电缺口。

【再设计方案】提出三种技术路径：集中式扩容（新增20kW光伏+储能）、分布式节点改造（5个微电网集群）、混合式升级（保留原12kW系统+8kW分散补充）。

【质量评价】仿真显示混合方案最优，电压波动控制在±10%内，SAIDI指标改善42%，且设备复用率达65%。

【方案选择】采用AHP-TOPSIS综合决策法，确认混合方案在成本效益（LCOE降低24%）与社会接受度方面具有显著优势。

该研究创新性地提出"预留接口标准化""设备可迁移性设计"等工程准则，为发展中国家农村供电系统提供可扩展的解决方案。其方法论价值在于：首次量化了设备复用约束对系统再设计的影响机制，建立的动态评估框架可推广至类似气候区的离网项目。实践层面，Yutaho案例证实通过合理的阶段性改造，可使项目寿命周期延长8-10年，为联合国SDG7（可持续能源）目标实现提供关键技术支撑。