電力電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)電氣化中的應(yīng)用分析

□李瑞華

（深圳市久泰安全技術(shù)咨詢有限公司 廣東 深圳 518000）

近年來，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，促使農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展步伐加快?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)步離不開電氣化，農(nóng)業(yè)電氣化水平與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。與過去相比，由于融入了更為先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在用電概率及數(shù)量上都有了明顯提高，并且在技術(shù)層面也有了十分顯著的提升。為了更有效地將資源合理利用起來，提升我國農(nóng)業(yè)電氣化的整體水平，不僅需要提高電力電子技術(shù)的應(yīng)用率，而且還要將該技術(shù)向信息化、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，推動農(nóng)業(yè)電氣化發(fā)展。

1 電力電子技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)電氣化中的優(yōu)勢

電力電子技術(shù)主要通過操控相關(guān)器件實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換、控制及電能變換[1-2]。作為電力研究領(lǐng)域中的一項新技術(shù)，電力電子技術(shù)將最具使用價值的電能激發(fā)出來，實現(xiàn)了更為優(yōu)化地應(yīng)用與處理電能，最終使電能應(yīng)用更科學(xué)、高效與節(jié)約。

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，電能應(yīng)用越來越廣泛，農(nóng)業(yè)電氣化進(jìn)入一個更為科技化、現(xiàn)代化的階段，逐漸成為促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的源動力。電能在使用過程中具有靈活性高、效率高且花費(fèi)相對較少等優(yōu)點(diǎn)，作為農(nóng)業(yè)機(jī)械推動力來說，可以在控溫、照明、運(yùn)輸?shù)认鄬鹘y(tǒng)的作業(yè)上發(fā)揮作用，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理相關(guān)活動的順利開展添磚加瓦。因此，加快農(nóng)業(yè)電氣化進(jìn)程，可以更為有效地推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向著自動化、機(jī)械化的方向發(fā)展。

過去農(nóng)業(yè)活動生產(chǎn)中的電能供給主要來自于國家電網(wǎng)，此種方式消費(fèi)較高且存在不穩(wěn)定性。此外由于電能不足而出現(xiàn)斷電的情況，在很大程度影響著農(nóng)業(yè)活動的開展，降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[3]。電力電子技術(shù)可以很好地解決以上問題。我國農(nóng)村有大量可利用的可再生資源，可以就地取材，將農(nóng)村的水資源、光資源等轉(zhuǎn)換為電能。比如水資源較為充沛的地區(qū)可以采取用水發(fā)電的形式，風(fēng)能資源較為豐富的區(qū)域可以推廣小風(fēng)車發(fā)電，光照充足的地區(qū)可以推廣光伏發(fā)電，此外還有風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電等。通過有效利用現(xiàn)有資源為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動提供保障，具有費(fèi)用花費(fèi)少、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

2 電力電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)電氣化應(yīng)用中存在的問題

我國現(xiàn)代化進(jìn)程中最為關(guān)鍵的任務(wù)就是加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展速度，農(nóng)業(yè)電氣化發(fā)展水平的高低對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展起著決定作用。農(nóng)業(yè)電氣化主要涵蓋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)民生活中對電能的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通過應(yīng)用電能使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更為自動機(jī)械化，農(nóng)民生活涉及電能供給、分配及合理應(yīng)用。相比早已實現(xiàn)農(nóng)業(yè)電氣化的發(fā)達(dá)國家來說，我國農(nóng)業(yè)電氣化水平相對落后，而且我國地域遼闊，各地區(qū)的發(fā)展情況也各不相同。電力電子技術(shù)實際應(yīng)用水平的高低直接影響著我國農(nóng)業(yè)電氣化的發(fā)展水平。

2.1 農(nóng)民欠缺對技術(shù)的應(yīng)用意識

首先，農(nóng)民受陳舊思想的影響，即使電力電子技術(shù)已經(jīng)展現(xiàn)出其優(yōu)勢，但是少數(shù)農(nóng)民仍然秉持懷疑和誤解的態(tài)度看待現(xiàn)代電力電子技術(shù)，沒有認(rèn)識到電力電子技術(shù)的功能和優(yōu)勢。

其次，對于大部分農(nóng)村特別是一些偏遠(yuǎn)地區(qū)來說，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用相關(guān)技術(shù)缺乏專業(yè)人員的指導(dǎo)，即使農(nóng)民已經(jīng)接觸到了新興電氣技術(shù)而且也抱有積極接受的態(tài)度，但由于對新技術(shù)沒有足夠的認(rèn)識，不了解正確的使用方法，反而給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來了一定影響，制約了新興電氣技術(shù)的發(fā)展。

綜上，農(nóng)民缺乏對新技術(shù)的應(yīng)用意識，使用方式不規(guī)范，影響著農(nóng)業(yè)電氣化的發(fā)展。

2.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備不能及時更新

電力電子技術(shù)發(fā)展十分迅猛，技術(shù)不斷推陳出新，極大提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。從目前部分農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)實情況來看，人員、地域、成本、資金都對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生影響，設(shè)備功能較少、設(shè)備配備少等導(dǎo)致生產(chǎn)效率無法得到提升[4]。

與此同時，國家缺少針對農(nóng)業(yè)電氣化的扶持政策，已有的扶持政策存在落實不到位等情況，嚴(yán)重阻礙了農(nóng)業(yè)電氣化的發(fā)展。

2.3 偏遠(yuǎn)地區(qū)先進(jìn)技術(shù)引入受限

我國地域廣闊，農(nóng)業(yè)扶持力度、先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)使用、資金投入力度在不同地區(qū)各不相同，甚至存在很大差異。部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域受交通不方便、人員素質(zhì)低及技術(shù)落后等因素的影響，導(dǎo)致電力電子技術(shù)無法順利引入。這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)勞作依靠人力，農(nóng)民缺少接觸先進(jìn)電力電子技術(shù)的機(jī)會，阻礙了農(nóng)業(yè)電氣化的發(fā)展。

3 電力電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)電氣化中的實際應(yīng)用

3.1 在農(nóng)業(yè)電氣化中推動電力電能的轉(zhuǎn)化

電力電子技術(shù)為農(nóng)業(yè)電氣化的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)的電能供給，為使用電氣設(shè)備提供了可能。

首先，電力電子技術(shù)不斷發(fā)展，提升了電能產(chǎn)量。大部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)還是采用從國家電網(wǎng)購電的單一模式來滿足用電需求。隨著電力電子技術(shù)不斷推進(jìn)，已逐漸轉(zhuǎn)化為利用更多的電力電子技術(shù)、自然資源，因地制宜地轉(zhuǎn)換為電能。比如部分家庭利用太陽能板將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽跐M足家庭實際用電需求的同時，還能將剩余電能應(yīng)用在其他方面。另外，還可根據(jù)實際情況合理應(yīng)用電力電子技術(shù)，比如利用風(fēng)力、沼氣及水力發(fā)電等。通過電力電子技術(shù)實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換，不僅可以避免因為斷電、缺電而給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來影響，還可以為農(nóng)業(yè)電氣化發(fā)展提供基礎(chǔ)保障[5]。

其次，還可以利用電力電子相關(guān)技術(shù)對現(xiàn)存電力資源進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換。就農(nóng)業(yè)電力轉(zhuǎn)換技術(shù)來看，主要包括整流變換、直流變換、逆變變化技術(shù)。以上電力轉(zhuǎn)換技術(shù)有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用時要根據(jù)實際所需科學(xué)有效地進(jìn)行改良及調(diào)整，使電力電能作用最大限度地被激發(fā)出來，促進(jìn)農(nóng)業(yè)電氣化的進(jìn)一步發(fā)展。具體來說，利用直流變換技術(shù)轉(zhuǎn)換的包括太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等。這些方式發(fā)出的電能屬于等級略低的直流電壓，如果想轉(zhuǎn)換為更為適合、更加標(biāo)準(zhǔn)的電能，就需要采用直流轉(zhuǎn)換電力的相關(guān)技術(shù)，升級其電壓等級后，再采用逆變技術(shù)將其最終轉(zhuǎn)換為交流電壓。此外，利用整流變換的相關(guān)技術(shù)，可以將不穩(wěn)固的電能變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^逆變技術(shù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的交流電，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的實際用電需求。

3.2 推廣并應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的施肥機(jī)

過去主要依靠農(nóng)民施肥、追肥，而施肥量的數(shù)量及頻率則是農(nóng)民根據(jù)經(jīng)驗及勞動意愿來進(jìn)行，極有可能出現(xiàn)肥料不足或過剩、土壤層遭到破壞、污染土地資源等情況。運(yùn)用電力電子技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化施肥機(jī)具備先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)及科學(xué)的采樣技術(shù)，可以結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具體情況，自動調(diào)節(jié)肥料用量，達(dá)到精準(zhǔn)施肥的目的。采用這種施肥機(jī)，不僅提升了肥料使用效率，同時有效避免施肥所引發(fā)的環(huán)境污染，降低了農(nóng)業(yè)資金成本，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益得到明顯提升[6-7]。

3.3 推廣并應(yīng)用變頻水泵

過去的農(nóng)業(yè)灌溉基本使用大水灌溉，此種方式主要由拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)器完成，不僅浪費(fèi)了水資源，而且柴油燃燒會造成環(huán)境污染。采用電動機(jī)灌溉方式的缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)速度的功能不足，電動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)雖然提供了較為充沛的水量，但同樣也會浪費(fèi)較多能源。通過推廣應(yīng)用變頻水泵，使用變頻器對水速進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)節(jié)，根據(jù)灌溉所需控制水量大小，不僅實現(xiàn)了有效節(jié)約水資源及電力資源，而且起到了保護(hù)環(huán)境和提高生產(chǎn)效益的目標(biāo)，實現(xiàn)多贏[8-9]。

3.4 推行節(jié)能開關(guān)電源

計算機(jī)帶來的種種便利有目共睹，在農(nóng)業(yè)電氣化中融入計算機(jī)相關(guān)技術(shù)成為發(fā)展趨勢。一些發(fā)達(dá)國家早已利用計算機(jī)技術(shù)逐步替代人力對農(nóng)田進(jìn)行滴灌、施肥等相關(guān)管理，真正實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化管理的目標(biāo)。因為計算機(jī)需要相關(guān)的控制指令才能工作，為了避免長時間處在運(yùn)行模式而損耗大量電能的情況，應(yīng)推行節(jié)能開關(guān)電源[10-11]。

4 結(jié)束語

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是我國現(xiàn)階段最為關(guān)鍵的任務(wù)之一，是提升農(nóng)民生活水平的重要方式。電力電子技術(shù)可以更好地促進(jìn)農(nóng)業(yè)電氣化的發(fā)展，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展起到支撐作用。研發(fā)并推廣新型電力相關(guān)器件、電子計算機(jī)技術(shù)及控制技術(shù)，在不斷完善性能的同時，也應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域。電力電子技術(shù)的不斷研發(fā)及應(yīng)用，勢必給農(nóng)業(yè)電氣化帶來更為廣闊的發(fā)展，所以應(yīng)該加強(qiáng)對于電力電子技術(shù)的重視程度。