探究电气化技术的发展及在现代农业中的应用

2019-11-28王晓丹

建材发展导向 2019年3期

王晓丹

1 农业电气化技术的概念

农业电气化技术是指在农业生产和农村生活的领域被广泛应用的电能，其是农业自动化和生产机械化的基础。农业电气化主要包括农业的电能输送、生产、利用和分配，其主要以电能为动力，主要推广在农村的家用电器设备、电子产品等方面。农业电气化技术能够促进农业技术装备的发展[1]。

2 电气化技术的作用

在农业发展中，农业生产劳动力强度比较大、占用的人力比较多、农民劳动的条件较差，采用电气化技术能够有效改善这种现状。其次，电能输送比较便捷和灵活，其比较适合农业区域比较宽广、负载比较分散的农村地区。在田间作业时，电能输送范围是无限的，其可以利用作业组上的电力传动代替传统的机械传动，减轻机具重量的同时，减少材料和能源的消耗，提高田间作业的质量。农业电气化可以为家庭提供较多的便利，在农业领域已广泛采用遥控遥感技术进行电磁波的传递信息。采用电气化技术代替传统的燃料技术能够提高能源使用的效率，同时在一定程度上提升用电技术的效率[2]。如今电气化技术已被广泛应用于现代农业的发展中，因此，创新电气化技术能够提高农民经济效益，避免能源消耗过度，材料成本过大等资源浪费的现象发生。

3 电气化技术在农业电网电能变换中的应用

3.1 AC/DC变换

AC/DC变换称为整流。由于风速的随机性，农业用微型风力发电机发出来的电能为不稳定的交流电源，需要首先把它们通过AC/DC变换整流成直流电，然后再通过逆变技术变成标准的交流电。这种电路简单，容易得到直流电压，但会产生严重的谐波污染，需接入滤波器等电力电子装置滤除谐波。

3.2 DC/DC变换

DC/DC变换称为直流变换。太阳能、水能、沼气能、燃料电池等提供的电能为直流电压，由于电压等级低，所以需采用直流变换中的升压电路升压至合适的电压等级（图2为升压变换电路），然后再进行逆变。另外，发电系统具有输出功率变化响应慢的特点，如光伏发电系统和小水电发电系统响应时间在秒级，而燃料电池响应时间则更长，甚至需要数分钟，所以在负荷突变时，功率的输入跟不上所需要的功率输出，会出现有功功率不足的现象；另外，光伏发电和风力发电由于阳光和风速的随机性而具有波动性大的特点，所以需要在系统中加入储能单元，在发电量多时储存电能，在发电量少时调用所储存的电能，储能单元可以选择蓄电池等。

4 电气化技术在现代农业中的应用

4.1 节能计算机开关电源

在发达国家，农业管理人员是利用计算机控制代替人力管理农田，比如农田的灌溉、施肥等田间管理，其可以实现农业现代化发展。计算机在无时无刻的工作，管理人员只需要发出相应的控制指令，但是计算机长期进行工作会使得耗电量明显增加。因此，采用电气化技术中的数字开关电源，减少计算机在睡眠状态的耗电量，可以推动农业生产力的发展。

4.2 农业灌溉中采用变频的水泵

农村电气化是以小康水平为标准，优化农业生产农业技术的发展，促使农业区域生产走向农业自动化。传统农业滴管使用水泵的电动机是无法调速的，水泵在工作时会有一定的转速，但是不能调节滴管的数量，农民只能通过调节多个阀门的开关满足灌溉的需求。如果所需的灌溉量比较少，电动机会消耗较大的能量，造成严重的能源浪费情况。采用电气化技术能够改善此状况的发生。电气化技术制造出一个变频器，其可以调节电动机运动频率并合理控制电动机的运行速度，从而合理控制灌溉的流量。

4.3 优化施肥设备

与传统人工施肥相比，精细化施肥技术能够减少施肥的成本，避免肥料的浪费。从而降低由于施肥造成的环境污染，在一定程度上优化农业生产的工作，提高农产品产量的同时，让农民获得更多的经济利益。在现代农业中使用施肥设备能够根据肥料实际的播撒量完成自动化的调节。优化施肥过程首先是利用精准的技术和脉宽调制施肥设备，根据“因地制宜”的原则，让农民根据实际情况改变施肥的数量[3]。农民也可以利用现代化科技，结合导航技术或者采样技术进行施肥，从而达到施肥的最终目标。

4.4 利用高压变频机降低调速成本

高压变频清洗机具有工作效率高、范围比较广、规模比较大等特点，其可以达到无限的转速。与其他农机的转速相比，高压变频清洗机的操作比较简单，安全性能也比较高，这也是高压变频清洗机被广泛应用于农业发展的主要原因。高压变频清洗机是对传统农机设备的优化，其采用的是电气化技术中的调速、变频和高压交流的技术。在农业清洗机内部安装高压变频调速机能够降低运行的成本，实现自动调控的目标，减少噪音对环境造成的影响。