光伏设施农业滴灌技术研究

2018-09-13范士建

乡村科技 2018年19期

范士建

（济南市长清区文昌街道办事处农机站，山东济南 250300）

农业经济的转型，是人们应对环境问题的必然选择。发展光伏农业，是我国新时期推动现代化农业产业体系建设的重要举措。自2015年以来，国家出台的推进光伏产业发展的政策措施已经为光伏技术在农业领域的应用奠定了基础。水光互补技术与光伏水泵技术在农业领域的应用，已经发挥出推进农业高效节水灌溉的作用。

1 光伏设施农业滴灌技术简介

光伏农业是太阳能发电技术与农业生产相结合的产物。基于太阳能光伏驱动的滴灌系统有助于节能节水一体化灌溉体系的构建。太阳能光伏技术、蓄电技术、整流逆变技术和新型电机技术是光伏设施农业滴灌技术的硬件组成部分［1］。滴灌自动化系统监控软件和灌溉决策软件使光伏设施农业滴灌技术发挥着重要的作用。此外，与之相关的配套设备包括滴灌带、太阳能控制器、蓄电池（组）等设备。在输出电源为交流220 V或110 V的情况下，逆变器也需要应用于光伏设施农业滴灌系统中。图1为与光伏设施农业灌溉技术有关的太阳能发电系统。

图1 光伏太阳能发电系统

2 光伏设施农业滴灌技术发展现状

根据光伏设施农业的发展现状，我国光伏农业电站的装机容量呈现不断提升的趋势。例如，2009年我国光伏农业电站的装机容量尚未超过1 MW，2014年我国光伏农业电站的装机容量已经达到1 182 MW。根据一些学者的统计，在2019年以前，我国农业光伏电站年装机容量预计达到3 260 MW，累计装机容量预计达到12 416 MW。荷兰、以色列、美国和日本等国已经实现了播种、育苗、定植、管理等各个环节的机械化与自动化，先进化的设施农业装备技术让滴灌技术的运行效率有所提升。

3 光伏设施农业滴灌技术的优势

3.1 有助于缓解人地矛盾，推动社会经济可持续发展

光伏设施农业滴灌的设备组件多安装于农业大棚的棚顶。这一技术的应用，并不会让土地的使用性质发生改变。故而在农业生产领域，光伏设施农业可以发挥出节约土地资源的作用。光伏设施农业滴灌技术的应用，也有助于现代农业项目的开展，也可以为第一二三产业的融合发展提供保障。

3.2 有助于构建不同农作物的生长环境

光伏设施农业滴灌技术的应用，有助于构建不同农作物的生长环境。应用于温室及大棚的太阳能电池板可以满足不同作物的采光需求。在有机农产品、名贵苗木品种等高附加值作物的种植过程中，基于光伏设施的农业滴灌技术可以为农作物的反季种植与精品种植提供保障。

3.3 有助于满足农业用电需求

光伏技术与农业滴灌技术的结合，可以让农业大棚的电力需求得到充分满足。电力并网体系的建构，也可以让农户将多余的电能资源销售给电网公司，进而发挥出增加农民收入的作用。

3.4 有助于构建绿色农业生产的新路径

同传统农业技术相比，光伏农业生产技术具有注重科技要素投入、注重经营管理与注重劳动者素质提升的特点。光伏设施农业滴灌技术在农业生产领域的应用，可以为农业经济的科技化发展与产业化发展提供保障，进而在推动绿色农业发展的基础上拓展农民的增收途径。

4 光伏设施农业滴灌技术的缺点

4.1 造价过高

在光伏设施农业滴灌技术应用于农业生产以后，农户不仅需要安装光伏大棚，而且需要配置与之相关的自动控制装置与滴灌装置。一些研究结果显示，光伏大棚的安装成本约为160万元，自动化滴灌控制设备的安装成本在40万元左右。在经济条件有限的情况下，农户往往难以承担高昂的安装费用。

4.2 光伏设施农业滴管装置建设标准不完善

现阶段，我国农业领域应用的光伏设施农业滴灌装置多为各个地区依据本地标准自行建造的装备。为满足自己的建造需求，一些地区会对光伏设施大棚进行改造。改造工作的实施，会让不同地区使用的光伏设施滴灌装置存在一定的差距，这种差异性会给光伏技术的实际应用效果带来不利影响。

4.3 管道堵塞问题

滴灌设备的出水孔洞相对较小，在灌溉用水杂质过多及滴灌时间过长的情况下，滴灌设备可能出现管道淤塞问题。管道堵塞问题会严重影响滴灌作业的工作效率。根据滴灌设备生产技术现状，在管道堵塞问题产生以后，用户只能通过更换滴灌管道的方式解决这一故障。这一故障解决措施会让光伏设施农业滴灌技术的应用成本有所增加。

4.4 植物根系过浅问题

在植物的生长过程中，在水分条件相对有限的情况下，植物根系会主动寻找水源。滴灌方式长期应用于农业生产以后，土层较浅的位置始终处于湿润状态，作物根系也会在浅层土层中生长。

5 光伏农业滴灌技术的经济效益

就农业生产的长远发展而言，光伏农业滴灌技术可以为农业经济的可持续发展提供保障。这一技术应用的经济效益主要表现在以下方面：①提升作物的品质；②缩短农作物的生长周期［2］。通过对传统农业灌溉方式与光伏设施农业滴灌技术进行对比发现，前者存在资源利用效率低的问题，在灌溉时机选择不当的情况下，这一灌溉方式会给农作物的正常生长带来不利的影响；后者可以借助计算机技术实现自动化灌溉，并在构建智能化灌溉体系的同时节省人力资源。光伏农业滴灌技术以局部灌溉为主，在灌溉过程中农户可以同步进行其他农事作业，故而这一技术也有助于田间管理效率的提升。可以说，光伏农业滴灌技术虽然需要了投入大量的财力，但是整体生产成本有所下降。随着这一技术的不断发展，与之相关的外部环境自动识别体系也会得到不断完善。