To improve access to electricity, decentralized, solar-based off-grid solutions like Solar Home Systems (SHSs) and rural micro-grids have recently seen a prolific growth. However, electrical load profiles, usually the first step in determining the electrical sizing of off-grid energy systems, are often non-existent or unreliable, especially when looking at the hitherto un(der)-electrified communities. This paper aims to construct load profiles at the household level for each tier of electricity access as set forth by the multi-tier framework (MTF) for measuring household electricity access. The loads comprise dedicated off-grid appliances, including the so-called super-efficient ones that are increasingly being used by SHSs, reflecting the off-grid appliance market’s remarkable evolution in terms of efficiency and price. This study culminated in devising a stochastic, bottom-up load profile construction methodology with sample load profiles constructed for each tier of the MTF. The methodology exhibits several advantages like scalability and adaptability for specific regions and communities based on community-specific measured or desired electricity usage data. The resulting load profiles for different tiers shed significant light on the technical design directions that current and future off-grid systems must take to satisfy the growing energy demands of the un(der)-electrified regions. Finally, a constructed load profile was also compared with a measured load profile from an SHS active in the field in Rwanda, demonstrating the usability of the methodology.

中文翻译：

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使用离网DC设备为家用电力访问的多层框架构建随机负载配置文件

为了改善电力供应，最近出现了分散化的基于太阳能的离网解决方案，例如太阳能家用系统（SHS）和农村微电网。但是，通常是不存在或不可靠的电气负载曲线（通常是确定离网能源系统电气尺寸的第一步），尤其是在查看迄今未通电的社区时。本文旨在构建多层框架（MTF）规定的用于测量家庭用电的每层用电的家庭负荷水平。这些负载包括专用的离网​​设备，其中包括越来越多的SHS使用的所谓超高效设备，这反映了离网设备市场在效率和价格方面的显着发展。这项研究的最终结果是设计了一种随机的，自下而上的负荷曲线构建方法，并为MTF的每一层构建了样本负荷曲线。该方法基于特定于社区的测得的或所需的用电量数据，展现出一些优势，例如针对特定区域和社区的可伸缩性和适应性。由此得出的不同层级的负载曲线极大地说明了当前和未来的离网系统必须满足的技术设计方向，才能满足欠（欠）电地区不断增长的能源需求。最后，还将构造的载荷曲线与卢旺达现场活跃的SHS测得的载荷曲线进行了比较，证明了该方法的可用性。自下而上的负荷曲线构建方法，其中为MTF的每一层构造了样本负荷曲线。该方法展示出一些优势，例如基于特定于社区的测量或所需用电量数据的可扩展性和对特定区域和社区的适应性。由此得出的不同层级的负载曲线极大地说明了当前和未来的离网系统必须满足的技术设计方向，才能满足欠（欠）电地区不断增长的能源需求。最后，还将构造的载荷曲线与卢旺达现场活跃的SHS测得的载荷曲线进行了比较，证明了该方法的可用性。自底向上的负荷曲线构建方法，其中为MTF的每一层构造了样本负荷曲线。该方法基于特定于社区的测得的或所需的用电量数据，展现出一些优势，例如针对特定区域和社区的可伸缩性和适应性。由此得出的不同层级的负载曲线极大地说明了当前和未来的离网系统必须满足的技术设计方向，才能满足欠（欠）电地区不断增长的能源需求。最后，还将构造的载荷曲线与卢旺达现场活跃的SHS测得的载荷曲线进行了比较，证明了该方法的可用性。该方法展示出一些优势，例如基于特定于社区的测量或所需用电量数据的可扩展性和对特定区域和社区的适应性。由此得出的不同层级的负载曲线极大地说明了当前和未来的离网系统必须满足的技术设计方向，才能满足欠（欠）电地区不断增长的能源需求。最后，还将构造的载荷曲线与卢旺达现场活跃的SHS测得的载荷曲线进行了比较，证明了该方法的可用性。该方法基于特定于社区的测得的或所需的用电量数据，展现出一些优势，例如针对特定区域和社区的可伸缩性和适应性。由此得出的不同层级的负载曲线极大地说明了当前和未来的离网系统必须满足的技术设计方向，才能满足欠（欠）电地区不断增长的能源需求。最后，还将构造的载荷曲线与卢旺达现场活跃的SHS测得的载荷曲线进行了比较，证明了该方法的可用性。由此得出的不同层级的负载曲线极大地说明了当前和未来的离网系统必须满足的技术设计方向，才能满足欠（欠）电地区不断增长的能源需求。最后，还将构造的载荷曲线与卢旺达现场活跃的SHS测得的载荷曲线进行了比较，证明了该方法的可用性。由此得出的不同层级的负载曲线极大地说明了当前和未来的离网系统必须满足的技术设计方向，才能满足欠（欠）电地区不断增长的能源需求。最后，还将构造的载荷曲线与卢旺达现场活跃的SHS测得的载荷曲线进行了比较，证明了该方法的可用性。