卢旺达位于 世界最贫困的 地区——撒哈拉以南非洲。尽管如此，该国正在农村地区推进离网可再生能源解决方案，这些方案可为经济状况相似的国家提供借鉴。
卢旺达利用其丰富且尚未开发的可再生能源发电 潜力 ，着手解决如何将能源输送到该国偏远地区的问题。
这种做法承认，将电网延伸至偏远地区会面临诸多 问题。成本高昂、运输费用高，且难以抵达。在撒哈拉以南非洲，延伸电网的 成本 为每公里23,000美元。
一项旨在让卢旺达偏远地区诊所使用可靠可再生能源的项目，最近随着一项可平稳能源分配的技术引入而 进一步升级 。
偏远地区的小规模发电
离网电力系统以可再生能源为电力来源，在卢旺达有望利用多种小规模发电方式。
随着新技术的发展，这一设想变得更可行。这些技术彻底拓展了打造高韧性且经济可持续系统的可能性。例如，智能电表可进行无线通信，并运用先进技术实现精细化监测与控制。
卢旺达正利用此类进展，破解如何为偏远地区诊所供电这一难题。
不间断用电是改善医疗机构护理服务的一项关键要求。但在该地区，农村卫生中心仍面临能否接入电网或离网电力的重大挑战。四分之一的医疗机构没有接入任何电力来源。平均而言，四分之三的机构 没有可靠的电力来源 。这导致医疗服务提供质量不佳。
卢旺达83%的人口居住在农村地区，因此这些地区的医疗服务尤为重要。确保医疗中心有电至关重要。
为克服这一障碍， 光伏系统 等分散式电源因相较于延伸电网更具成本效益，正在农村地区日益普及。光伏系统基本上是利用 半导体材料将太阳能转换为直流电。但事实证明，这些系统在供需匹配方面仍不够有效，原因包括：
卫生中心按照先到先服务的原则运作。如果卫生中心继续使用接入电源的电子设备，却没有妥善管理，用电中断的可能性就会增加，患者也会受到影响。
患者数量少于预期时，未使用的能源也会造成问题，因为能源被浪费。配备电池储存能源，可以减少浪费、避免短缺并应对额外需求。但这种方案成本高昂。
下图显示了光伏供电医疗诊所中能源服务的临时调度情况。在 t0-t1 期间，电力需求超过可用太阳能发电量；在 t1-t2 期间则没有负载。这会导致部分服务无法提供、电池被不必要地使用，从而缩短电池寿命，并使运行更加无序。
现有调度方式显示，太阳能系统产生的能源有时被过度使用，有时又未得到充分利用。
智能调度解决了问题
智能调度用于使正在运行的服务的能耗与可用太阳能发电量相匹配，从而尽量减少对电池或其他能源的使用。
其基本思路如下：中央控制器从在线服务器获取太阳辐射信息，据此估算光伏板每日的太阳能发电曲线。之后，医生若要进行需要用电的手术，便向中央控制器发送请求，其中包括能耗和手术持续时间。
在我们的原型系统中，最终决定由系统作出。不同服务的优先级不同，因此在系统规划时，手术室可以被赋予最高优先级。如果发生紧急情况，并将手术室接入系统，它将获得最高优先级。
但也可以由人工介入。中央控制器是诊所内的一台光伏（PV）设备。这意味着诊所管理员或职级最高的医生可以访问系统，从列表中移除部分服务，并添加其他服务。
中央控制器会检查可用太阳能发电量以及已经获得供电的负载。如果有足够的剩余能源，就会确认请求并供电。如果能源不足，控制器会将请求安排在能源充足时执行。这可能是因为太阳辐射增加、发电量上升，也可能是因为某项原先正在耗能的服务已终止。
这样一来，医疗机构就能以智能方式使用能源，太阳能发电也能在产生时得到利用。
本文由 The Conversation合作发布。本文的发布并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：Taha Selim Ustun 是卡内基梅隆大学电气与计算机工程系助理教授。
图片：一块太阳能电池板。路透社
