光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)研究

范士建

（濟南市長清區(qū)文昌街道辦事處農(nóng)機站，山東 濟南 250300）

農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型，是人們應(yīng)對環(huán)境問題的必然選擇。發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)，是我國新時期推動現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)的重要舉措。自2015年以來，國家出臺的推進光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施已經(jīng)為光伏技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。水光互補技術(shù)與光伏水泵技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，已經(jīng)發(fā)揮出推進農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉的作用。

1 光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)簡介

光伏農(nóng)業(yè)是太陽能發(fā)電技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的產(chǎn)物?；谔柲芄夥?qū)動的滴灌系統(tǒng)有助于節(jié)能節(jié)水一體化灌溉體系的構(gòu)建。太陽能光伏技術(shù)、蓄電技術(shù)、整流逆變技術(shù)和新型電機技術(shù)是光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的硬件組成部分［1］。滴灌自動化系統(tǒng)監(jiān)控軟件和灌溉決策軟件使光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。此外，與之相關(guān)的配套設(shè)備包括滴灌帶、太陽能控制器、蓄電池（組）等設(shè)備。在輸出電源為交流220 V或110 V的情況下，逆變器也需要應(yīng)用于光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌系統(tǒng)中。圖1為與光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)有關(guān)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

圖1 光伏太陽能發(fā)電系統(tǒng)

2 光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，我國光伏農(nóng)業(yè)電站的裝機容量呈現(xiàn)不斷提升的趨勢。例如，2009年我國光伏農(nóng)業(yè)電站的裝機容量尚未超過1 MW，2014年我國光伏農(nóng)業(yè)電站的裝機容量已經(jīng)達到1 182 MW。根據(jù)一些學者的統(tǒng)計，在2019年以前，我國農(nóng)業(yè)光伏電站年裝機容量預(yù)計達到3 260 MW，累計裝機容量預(yù)計達到12 416 MW。荷蘭、以色列、美國和日本等國已經(jīng)實現(xiàn)了播種、育苗、定植、管理等各個環(huán)節(jié)的機械化與自動化，先進化的設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)讓滴灌技術(shù)的運行效率有所提升。

3 光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 有助于緩解人地矛盾，推動社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展

光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌的設(shè)備組件多安裝于農(nóng)業(yè)大棚的棚頂。這一技術(shù)的應(yīng)用，并不會讓土地的使用性質(zhì)發(fā)生改變。故而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)可以發(fā)揮出節(jié)約土地資源的作用。光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的應(yīng)用，也有助于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項目的開展，也可以為第一二三產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展提供保障。

3.2 有助于構(gòu)建不同農(nóng)作物的生長環(huán)境

光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的應(yīng)用，有助于構(gòu)建不同農(nóng)作物的生長環(huán)境。應(yīng)用于溫室及大棚的太陽能電池板可以滿足不同作物的采光需求。在有機農(nóng)產(chǎn)品、名貴苗木品種等高附加值作物的種植過程中，基于光伏設(shè)施的農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)可以為農(nóng)作物的反季種植與精品種植提供保障。

3.3 有助于滿足農(nóng)業(yè)用電需求

光伏技術(shù)與農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的結(jié)合，可以讓農(nóng)業(yè)大棚的電力需求得到充分滿足。電力并網(wǎng)體系的建構(gòu)，也可以讓農(nóng)戶將多余的電能資源銷售給電網(wǎng)公司，進而發(fā)揮出增加農(nóng)民收入的作用。

3.4 有助于構(gòu)建綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新路徑

同傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)相比，光伏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)具有注重科技要素投入、注重經(jīng)營管理與注重勞動者素質(zhì)提升的特點。光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用，可以為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的科技化發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供保障，進而在推動綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上拓展農(nóng)民的增收途徑。

4 光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的缺點

4.1 造價過高

在光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以后，農(nóng)戶不僅需要安裝光伏大棚，而且需要配置與之相關(guān)的自動控制裝置與滴灌裝置。一些研究結(jié)果顯示，光伏大棚的安裝成本約為160萬元，自動化滴灌控制設(shè)備的安裝成本在40萬元左右。在經(jīng)濟條件有限的情況下，農(nóng)戶往往難以承擔高昂的安裝費用。

4.2 光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴管裝置建設(shè)標準不完善

現(xiàn)階段，我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌裝置多為各個地區(qū)依據(jù)本地標準自行建造的裝備。為滿足自己的建造需求，一些地區(qū)會對光伏設(shè)施大棚進行改造。改造工作的實施，會讓不同地區(qū)使用的光伏設(shè)施滴灌裝置存在一定的差距，這種差異性會給光伏技術(shù)的實際應(yīng)用效果帶來不利影響。

4.3 管道堵塞問題

滴灌設(shè)備的出水孔洞相對較小，在灌溉用水雜質(zhì)過多及滴灌時間過長的情況下，滴灌設(shè)備可能出現(xiàn)管道淤塞問題。管道堵塞問題會嚴重影響滴灌作業(yè)的工作效率。根據(jù)滴灌設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀，在管道堵塞問題產(chǎn)生以后，用戶只能通過更換滴灌管道的方式解決這一故障。這一故障解決措施會讓光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的應(yīng)用成本有所增加。

4.4 植物根系過淺問題

在植物的生長過程中，在水分條件相對有限的情況下，植物根系會主動尋找水源。滴灌方式長期應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以后，土層較淺的位置始終處于濕潤狀態(tài)，作物根系也會在淺層土層中生長。

5 光伏農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的經(jīng)濟效益

就農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的長遠發(fā)展而言，光伏農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)可以為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供保障。這一技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟效益主要表現(xiàn)在以下方面：①提升作物的品質(zhì)；②縮短農(nóng)作物的生長周期［2］。通過對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉方式與光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)進行對比發(fā)現(xiàn)，前者存在資源利用效率低的問題，在灌溉時機選擇不當?shù)那闆r下，這一灌溉方式會給農(nóng)作物的正常生長帶來不利的影響；后者可以借助計算機技術(shù)實現(xiàn)自動化灌溉，并在構(gòu)建智能化灌溉體系的同時節(jié)省人力資源。光伏農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)以局部灌溉為主，在灌溉過程中農(nóng)戶可以同步進行其他農(nóng)事作業(yè)，故而這一技術(shù)也有助于田間管理效率的提升?？梢哉f，光伏農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)雖然需要了投入大量的財力，但是整體生產(chǎn)成本有所下降。隨著這一技術(shù)的不斷發(fā)展，與之相關(guān)的外部環(huán)境自動識別體系也會得到不斷完善。

6 結(jié)語

光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進步有著積極的促進作用，其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有較大的發(fā)展空間。加強光伏農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究，可以為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系的構(gòu)建提供保障。