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設施農業要盈利?能耗效率是關鍵!

文章出處:來源百度搜索       發表時間:2022/11/26 10:10:11 

設施農業是一種現代農業生產方式,是增強農業綜合生產能力的重要途徑。能源穩定性和能耗成本越來越成為設施農業提檔升級面臨的主要壓力,也是很多設施農業項目無法實現盈利的關鍵障礙。因此,要盡快開展設施農業能耗效率基準測試,通過大量采集不同生產企業、設施類型和作物種類的能耗數據,進行縱橫對比、深入分析,揭示多種設施農業模式背后的許多深層次的差別,建立高性能的行業基線和以能耗效率或生產力為度量的關鍵績效指標。

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設施農業能耗效率基準測試

開展設施農業能耗效率基準測試的目的,是通過描述設施農業的關鍵能耗指標、基線數據和設施級基準,開發一套全面的數據工具,并結合市場干預策略來解決使用節能技術、獲取能源使用數據并進行分析決策等方面存在的障礙,從而提高設施農業生產企業的彈性、盈利能力和生產力,履行效率領導者對可持續性的承諾。通過與利益相關者密切合作,評估生產作業中的資源使用情況,制定行業標準,推薦最佳實踐指南,倡導推動可持續發展的有效政策和激勵措施。

卓有成效的設施農業能耗效率基準測試項目,可以形成值得信賴的能耗標準,為政府有關部門提供政策建議和監管依據。還可以通過與第三方認證和標準組織合作,以驗證新興技術解決方案、進行市場推廣、優化效率激勵產品的部署。通過基準測試平臺,能夠幫助設施農業生產企業優化資源投入和生產產出,改進運營模式。通過識別數據驅動效率提升,可以使建筑師、承包商、制造商、供應商、工程師能夠更好地為客戶服務。通過促進基準測試,供應鏈合作伙伴可以幫助種植者更好地進行生產,而單一設施和比較數據可以為未來的項目提供信息。通過組織技術咨詢委員會,促進同行評審的最佳實踐和驗證技術,制定利益相關者驅動標準。

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能耗效率主要技術領域

設施農業從種類上分,主要包括設施種植和設施養殖(畜禽養殖和水產養殖)兩大部分。在國際上的稱謂,歐洲、日本等通常使用“設施農業(Protected Agriculture)”這一概念,美國等國家通常使用“可控環境農業(Controlled Environmental Agriculture)”一詞。本文討論的范圍限于設施種植業,其能耗主要涉及以下5個技術領域。


基礎設施

設施種植業的基礎設置一般分為溫室大棚和人工光利用型植物工廠兩大類。溫室大棚包括傳統保護性農業和高性能智能溫室,可細化為連棟溫室(玻璃、塑料、PC板等)、日光溫室、塑料大棚、小拱棚(遮陽棚)等。而人工光利用型植物工廠(又稱“室內農業”“垂直農場”)是完全由人工打造的植物生長環境,形成各種復雜程度不同的垂直種植。用于維持最佳植物生長環境的基礎設施決定了其需要的能源強度。因此,能耗效率基準測試要按照基礎設施的細分類別分別進行。在這些種植設施中,高性能現代化溫室和人工光利用型植物工廠的設施環境調控要求高,設備自動化程度高,能源需求強度大,能耗成本占比大,應作為重點研究對象。


補光系統

在植物工廠里,人工光源是作物光合作用的唯一能量來源。而在溫室生產中,補充光照能夠提高作物的產量和品質。尤其是在北方,補光成為冬季生產的必要條件。由不同廠家生產的不同類型的照明與補光燈具,其功率和性能差別很大。要梳理不同空間內每種燈光類型的詳細信息和運行時數,挖掘提高照明和補光設備能耗效率的潛力。


空氣調節系統和除濕設備

為了創造更適宜作物生產的條件,設施種植使用加溫、通風、降溫、除濕等設備來保持生產空間的溫度,管理植物生長發育過程中室內的濕度,并最大程度地減少與室內環境條件相關的病蟲害問題。暖通空調和除濕設備的選擇、單位大小和操作成本受多種因素影響,要盡量與所要控制空間的顯負荷和潛在負荷緊密匹配。設備容量過大,能源消耗多,而且設備循環時間短會導致設備頻繁開關,影響其預期壽命。設備容量過小,室內達不到溫度和濕度的設定值范圍,會影響作物的健康生長。優化暖通空調系統可以減少能源使用和運行成本,同時也能提高產量和品質,增加收益,提高生產企業的競爭力。

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水肥管理系統

設施種植用水本身就是一個可持續性的指標,同時也不可避免地與能耗效率有密切聯系。不同的灌溉方式、灌溉量以及水循環利用對能源的消耗各不相同,還直接影響生產環境溫濕度控制。因此,衡量水管理系統的能源效率要考慮兩個因素,一是維持水流動力和配肥的直接能耗,二是灌溉施肥對空間環境以及植株本體形成的環境調控能耗的增減。


自動化設備和控制系統

裝備自動化能夠節省勞力,提高生產作業標準,提升生產效率,但能源消耗相應增加。通過能耗效率分析,有助于量化自動化帶來的效益和發現能耗效率的障礙。另外,設施農業的環境控制和水管理系統已經部分或全部實現了自動調控,控制系統的優化程度,關系到該生產單元的能耗效率。比如溫度和相對濕度的設定值會極大地影響系統的使用效率,燈具的打開和關閉對周邊溫度、相對濕度、飽和水氣壓差產生直接影響,進而影響空氣調節系統和除濕設備的運行。


實施能效項目的能源和非能源效益

通過能耗效率基準測試和分析,實施設施農業基于能源效率的最佳實踐,不僅可以實現節能減排、降低能耗和能源費用,而且能夠帶來較大的非能源效益,包括增加產量、提高質量、降低運營成本、節省維護費用、減少勞動力需求等。如LED光源應用之后,不僅用電量大幅減少,還可以減少照明熱負荷,降低暖通空調系統的成本和運行費用。LED燈具能夠比傳統照明技術發出更多的光子,為作物提供更多的能量,而且可以按照作物生長發育的需要調節光強和調制光譜,以提高作物的光合效率或產生影響作物結構、外觀、顏色、味道和香氣的作物化學反應。



加快設施農業能耗效率基準測試

設施農業能耗效率基準測試,需要通過大量采集不同生產企業、設施類型和作物種類的能耗數據,進行縱橫對比、深入分析,揭示多種設施農業模式背后的許多深層次的差別,建立高性能的行業基線和以能耗效率或生產力為度量的關鍵績效指標。在此基礎上,可以由同行專家制定最佳實踐指南。開展設施農業能耗效率基準測試,事關全行業的發展,涉及面廣,工作量大,應該由政府相關部門盡快立項,委托第三方進行。如果能夠由行業組織牽頭,應該也是個不錯的選擇。一定要把基礎工作做好:①定義關鍵術語、計量單位及其應用,避免這些術語被普遍誤解或誤用;②設計數據庫格式,確保搜集/采集數據的程序標準化和統一化;③選擇數據采集的生產企業,既要有代表性,而且又有積極參與的意愿。另外,項目牽頭單位必須充分尊重企業的數據所有權,保護參與企業的商業秘密。各個參與企業的數據只能用來進行整體分析、建模,絕不可以向第三方泄露。參與企業應該得到改進能耗效率的優先服務。


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