新能源電動農機一源多用創(chuàng)新供能賦能農網農機融合發(fā)展

關鍵詞：電動農機；一源多用；農網農機融合；新型微電力系統(tǒng)；商業(yè)模式

0 引言

一源多用是指新能源電動農機同時具備用能、儲能、供能等功能。首先是作為用能端，發(fā)揮新能源電動農機清潔用能和主動作業(yè)性能，支持電動拖拉機等新能源農機裝備進行作業(yè)。其次是作為儲能裝置，將傳統(tǒng)電網、風電和光伏等可再生能源儲存在電動農機動力電池中，并且電動農機動力電池在能量設計時均考慮慣性保護，穩(wěn)定地留待使用。最后是供能，需要用能時將電動農機電池中的電能釋放出來，可作為獨立的移動式供能單元，也可以通過設計反向充電，集中向電網反向供電，通過智能物聯(lián)網與農村電網、新能源電力系統(tǒng)、新能源汽車和電動自行車等進行信息交流，建立云端數據庫，并接入傳統(tǒng)電網綜合決策系統(tǒng)，形成電力群智能體，協(xié)助電網調峰、調壓和調頻，應對用能峰谷和新能源波動峰值，調和源網荷儲多方矛盾。因此，新能源電動農機一源多用具有用能清潔、靈活方便和易實現(xiàn)數字化控制等特點，具備成為鄉(xiāng)村新型電力系統(tǒng)慣性元件的潛力，有助于構建鄉(xiāng)村新型微電力系統(tǒng)，促進農村電網（以下簡稱農網）農機融合發(fā)展，推動農業(yè)由用能邁向產能，促進農業(yè)與能源產業(yè)的融合發(fā)展，開啟農業(yè)綠色低碳發(fā)展新篇章，對實現(xiàn)農機強國、綠色農業(yè)、農業(yè)強國和雙碳目標等國家戰(zhàn)略落地具有重要意義。但目前一源多用的發(fā)展前景與可行性未知、應用場景不晰、經濟效益與實施路徑不明等，有待進一步研究探秘和協(xié)同探索解決，故本研究依據一源多用賦能農網農機融合發(fā)展關鍵技術和商業(yè)模式等，面向全國進行了問卷調研，為構建基于新能源電動農機的鄉(xiāng)村新型微電力系統(tǒng)關鍵技術研究和扶持政策等提供參考和思路。

1 問卷設計與調查實施

1.1 問卷設計

問卷調查分析主要吸納了農機領域和電力電網領域中對新能源電動農機和電網融合互動的專業(yè)看法和理解，農機農業(yè)領域專家從農業(yè)生產環(huán)節(jié)、農機用能特性、農機電動化關鍵技術等方面給予了專業(yè)性意見和建議，電力電網領域專家對電力系統(tǒng)、農村電網、新能源消納和儲能技術等給予了專業(yè)性指導和建議，為一源多用賦能農網農機融合提供了有力依據。

（1）文獻研究。根據電動農機、農業(yè)電氣化、電能替代、源網荷儲、一源多用、車網融合和商業(yè)模式等關鍵詞，在中國知網進行文獻檢索，結合已有研究，歸納總結農機電動化發(fā)展存在的問題，農網農機融合技術瓶頸和一源多用技術路徑與商業(yè)模式等，為問卷調查設計提供框架。

（2）問卷設計。結合農業(yè)生產類型和農機作業(yè)環(huán)節(jié)、農網農機融合關鍵技術、農機和能源認識態(tài)勢及應用場景和發(fā)展前景等設計問卷，保證每個問題都有3個以上選項，盡可能覆蓋主要表現(xiàn)。為避免問題和選項的專業(yè)性太強，采用相對比較直白、易理解的問題表述和選項表現(xiàn)形式，以適合非專業(yè)的人員樂于參與且不覺得枯燥乏味。

（3）效度檢驗。問卷初步編成后，請教相關從事農機農業(yè)和電力電網的研究和應用專業(yè)人員進行檢驗，確保問卷內容的效度。

1.2 問卷組成

問卷共由6部分組成，每部分設置了多個子題目，共計33個問題選項，數據采集使用選項型和連續(xù)型兩種表達方式。

第1部分為受訪者基本情況，包括年齡構成、所在地區(qū)的農業(yè)類型及職業(yè)畫像。

第2部分為所在地區(qū)農業(yè)領域農機動力與能源利用情況，包括農機動力類型、農業(yè)生產用能、新能源替代可能性及其優(yōu)勢等。

第3部分為發(fā)展前景，包括農業(yè)電氣化裝備類型，農機電氣化前景、普及應用及智能化可能性等。

第4部分為應用場景，包括適合電動農機應用的生產環(huán)節(jié)，適宜電動農機應用農業(yè)生產領域，以及實現(xiàn)農機電動化需要解決的關鍵技術等。

第5部分為電動化農機裝備由用能向產能/供能轉變，包括農閑時電動農機的其他用途，農閑時利用農機電源謀取收益的意愿，一源多用的可行性，以及購買新型電動農機的意愿等。

第6部分電動農機發(fā)展的制約因素，包括電動農機發(fā)展的制約因素、關鍵技術、充換電預期、供能模式選擇、風險因素及購機驅動因素等。

1.3 調查實施結果及受訪者畫像

為了擴大調研范圍，利用問卷星做網絡問卷調查，面向全國不同地區(qū)、不同職業(yè)、不同年齡的人群進行調查，最終收回536份有效問卷。從IP歸屬地看，華北地區(qū)占比32.66%、華東地區(qū)占比19.97%、東北地區(qū)占比15.30%、西北地區(qū)占比13.06%，華中、西南和華南地區(qū)共占比18.30%；另有4份IP地址來自境外。調查結果在一定程度上可以反映全國（除港、澳、臺）情況，信息及數據具有一定科學性和代表性，如表1所示。

受訪者的職業(yè)畫像如圖1a所示。從事農機研發(fā)、生產、銷售、農機合作社和農事服務人員，以及直接和間接從事農業(yè)生產人員占比居多，共計占比約55%；與農機直接相關的人員占35.45%，電力、能源、環(huán)保相關人員占比6.72%，汽車、工程機械等裝備制造業(yè)人員占比6.72%，計算機、互聯(lián)網、信息服務人員占比3.92%。從職業(yè)構成來看，從事農機、農業(yè)、能源、環(huán)保、裝備制造業(yè)和計算機等相關工作人員占比較高，可能是因為這些職業(yè)人員具有較高的專業(yè)知識和技能，對農機電動化和電網融合創(chuàng)新利用的了解和認知程度也較高。

受訪者年齡構成如圖1b所示。30～40歲166人，占比最高，為30.97%，反映出該年齡段的人群對農機電動化和新能源電源創(chuàng)新利用有較高的關注度和認知度；20～30歲149人，占比27.80%；40～50歲130人，占比24.25%；50～60歲占比14.74%；60歲以上占比2.24%。受訪者年齡跨度大，隨著年齡的增長，人群對農機電動化和新能源電源創(chuàng)新利用的關注度和認知度逐漸降低。

受訪者所在地區(qū)主要農業(yè)領域類型如圖1c所示。從事旱田種植人員占多數，占比達57.28%；其次是從事設施農業(yè)人員，占比28.54%；從事水田種植和丘陵山區(qū)的農業(yè)人員占比分別為27.24%和27.80%；從事畜牧養(yǎng)殖和草原/草場作業(yè)人員占比分別為16.98%和11.75%；從事漁業(yè)人員占比4.48%。可見，受訪者所處地區(qū)可能存在多種農業(yè)領域類型，并且調研所覆蓋的農業(yè)生產領域類型較為全面并有一定差異性。

綜上所述，受訪者的年齡跨度較大、從業(yè)專業(yè)組成合理、所在區(qū)域覆蓋面廣、農業(yè)生產領域類型相對比較典型，說明調研數據及其結果有一定的代表性、專業(yè)性、科學性和全面性，問卷結果的效度較高。

2 調查結果

2.1 農機動力供能潛力

截至2021年底，我國農機總動力107764.3萬kW，農機保有量2.06億臺（套）。其中大中型拖拉機498.07萬臺，小型拖拉機1674.99萬臺，可見農機領域的電能供應潛力巨大。首先調研了受訪者對農機能源動力類型的認知。由圖2a可知，有92.54%的受訪者了解柴油動力，可見柴油動力是我國農業(yè)裝備最主要的能源動力類型；汽油動力占比55.60%，電動力占比達到55.04%；油電混合動力、太陽能、天然氣/甲烷動力和氫能的占比相對較低，分別為27.05%、17.35%、11.75%和8.21%。由此可見，我國農業(yè)裝備的能源動力類型以傳統(tǒng)的柴油動力為主，但新能源電動力的比例也相對較高。

由圖2b可知，當調研“哪種能源最有可能替代傳統(tǒng)化石能源用于農業(yè)生產”時，有61.01%的受訪者認為電能最有可能替代傳統(tǒng)化石能源用于農業(yè)生產，遠高于氫能、太陽能等。盡管目前仍然是傳統(tǒng)動力為主，但電能是農業(yè)生產中普遍認為是最有潛力、最被期待替代傳統(tǒng)化石能源的裝備輸入能源，新能源電動力替代傳統(tǒng)燃油動力被人們逐漸認識和接受，未來農業(yè)生產使用電能或采用電動力農機的潛力或有較大發(fā)展空間。

2.2 農機電氣化前景

由圖3a可知，在電氣化農業(yè)裝備認識方面，分別有69.22%和53.54%的受訪者選擇了電動無人機和電力抽水機；而電動拖拉機和電動除草機器人的認知程度也相對較高，分別有55.60%和49.25%，這可能與越來越多的有關電動拖拉機和電動除草機器人在網絡媒體、短視頻等宣傳報道有關，這也反映了電動拖拉機和電動除草機器人作為新技術和新興事物替代傳統(tǒng)農機的關注度和認識程度越來越高。相對而言，電動采茶機、電動剪羊毛機和電動微耕機的選擇比例相對較低，僅占25.75%、32.28%和33.21%，這可能與這些設備的應用地區(qū)性比較明顯，大部分地區(qū)的人們并不了解，但在一部分特定區(qū)域，已經出現(xiàn)了一定的電能替代農業(yè)裝備產品應用于部分農業(yè)生產領域。綜合來看，電動無人機、電動拖拉機、電力抽水機、電動除草機器人和糧食/農產品烘干空氣熱泵等是目前農業(yè)裝備電動化重要切口，也是實現(xiàn)電能替代的重要途徑。

從發(fā)展前景來看，農業(yè)裝備電動化是農機裝備發(fā)展主流。對于我國農機裝備電動化的發(fā)展與前景，調查顯示78.74%的受訪者認為前景很好、非常好，存在較大的發(fā)展?jié)摿Γ粌H7.46%的受訪者認為發(fā)展前景較差，還存在亟待解決的問題和阻礙。同時，對于我國農機裝備電動化全面普及應用的可行性，71.08%的受訪者認為可行性較易實現(xiàn)、容易實現(xiàn)，僅9.33%的受訪者認為可行性較低，即大部分受訪者認可我國農機裝備電動化全面普及應用的可行性，持樂觀態(tài)度。高達79.66%的受訪者認為，農機裝備電動化對實現(xiàn)農業(yè)裝備智能化及無人農場/智慧農場方面具有推進作用，僅7.28%的受訪者認為沒有明顯作用。可見農機電動化是大勢所趨，并且農機電動化的發(fā)展與前景更是被大多數人看好，這也反映出未來我國農機裝備領域采用電力來供能的潛力和前景非常巨大。

2.3 應用場景可行性

由圖4a可知，在應用場景方面，耕整地環(huán)節(jié)是被認為最不容易實現(xiàn)電動化的農業(yè)生產環(huán)節(jié)，占比33.46%。這是由于，耕整地耕作阻力巨大，需要瞬時牽引力具有相應的動力，農時要求高，需要在短時間內完成大規(guī)模作業(yè)，目前動力電池續(xù)航技術還滿足不了長時間作業(yè)需求等有關，與專業(yè)農機技術人員普遍認為的耕整地作業(yè)工況復雜、動力要求高、電動化難度大等客觀原因基本一致。而選擇種植、除草、收獲、噴藥和糧食烘干的受訪者認為不容易實現(xiàn)電動化生產的占比分別為14.77%、11.96%、11.78%、8.04%和6.92%。也反映出受訪者認為這些作業(yè)環(huán)節(jié)場景，實現(xiàn)電動化的可行較高，占比越小代表越容易實現(xiàn)電氣化。

由圖4b可知，在生產作業(yè)類型應用場景方面，大田作物生產和設施農業(yè)是被認為是最需要使用電動化裝備替代傳統(tǒng)農機裝備的農業(yè)生產領域，占比分別為45.15%和31.53%；果園、畜牧養(yǎng)殖、漁業(yè)領域的需求較少，占比10.63%、8.21%和1.31%。這是由于傳統(tǒng)大田作物和設施農業(yè)生產場景采用的傳統(tǒng)農機裝備相對較多，尤其大田農業(yè)裝備的電能替代空間最大，并且其基礎設施建設相對較好，尤其是設施農業(yè)具有完善的硬件設施和特定的作業(yè)場景，風、光等新能源資源豐富，農機供電方式可以相對較為簡單，易于電動化，并且存在與新能源結合自產、自儲、自用的潛力。這與于溫方等[1]對農網應用于農機設施移動儲能的研究結論基本一致，其通過分析井井通電農田灌溉機井建設模式的優(yōu)勢，論證了農網移動儲能的可行性，并結合吉林省農業(yè)農村發(fā)展特點，提出農網移動儲能實施方案。

在問到“哪個農業(yè)生產領域最有可能實現(xiàn)全程電動化生產”，被期待最高的依然還是設施農業(yè)和大田作物生產，40.86%和32.09%的受訪者認為這兩個領域最可能實現(xiàn)全程電動化生產。果園、畜牧養(yǎng)殖和漁業(yè)的占比相對較低，分別為10.07%、11.01%和3.54%?？赡苁怯捎谠O施農業(yè)和大田作物的生產面積廣、產量大、裝備全，而且耗能大、排放多、污染大，電動化改造后對農業(yè)產業(yè)的發(fā)展至關重要，可顯著改善智能化水平，降低燃油消耗，改善農田作業(yè)環(huán)境。因此，對電動化技術應用于設施農業(yè)和大田農業(yè)場景的可行性和期待相對較大。

2.4 一源多用技術可行性

新能源電動農機一源多用可以為電動化農業(yè)生產設備提供可靠的電力支持，同時也能夠儲存過?？稍偕茉措娏?，為生活設施提供電力，減少了傳統(tǒng)電力供應方式所帶來的環(huán)境污染和能源浪費。在能量供應技術研究方面，PRANKLH等[2]開發(fā)了一種拖拉機移動式多功能PTO發(fā)電機，研究了電力驅動下的高功率密度、速度和扭矩控制，以及所有必要的接口。GUPTAS等[3]通過在拖拉機電池中添加逆變器并評估替代架構和應用，設計了拖拉機電力架構，以實現(xiàn)更高的能量供應效率。VOGTHH等[4]提出小型電動農用拖拉機實現(xiàn)電能轉換的可行性，研究了農機電池在能量傳輸密度方面的管理方法及各種配置運行方式。因此，在電動化農機裝備實現(xiàn)由用能向儲能、產能和供能等一源多用轉變的可能性方面，61.94%的受訪者認為較易、完美實現(xiàn)，只13.43%的受訪者認為不能、較難實現(xiàn)，如圖5所示。說明大部分受訪者對電動化農機裝備技術的發(fā)展和應用前景持有較為樂觀的態(tài)度，對一源多用的前景看好?？梢娹r機儲能的容量潛力大、分布式可重構性強，具有成為鄉(xiāng)村新型電力系統(tǒng)慣性元件的可行性較高。凱斯紐荷蘭（中國）管理有限公司2023年8月發(fā)布了具有無人駕駛功能的紐荷蘭T4純電動拖拉機，可作移動發(fā)電機輸出電力，具備電力輸出功能并配備了通用的60Hz/110V和220V電源插座，可隨時隨地為電動工具供電；也可以通過常規(guī)電網、太陽能電池板、生物甲烷發(fā)電裝置，以及交流（AC）和直流（DC）風力發(fā)電裝置進行充電。因此，一源多用能夠為農網農機融合提供有力支撐。

基于電動農機電源具備由用能向一源多用功能轉變的前提條件，進一步分析了受訪者購置電動農機的意愿。由圖6a可知，64.97%的受訪者有較強的意愿購買電動農機，21.27%的受訪者持保留態(tài)度。總體而言，大多數人對電動農機有較高的購買意向，而且可以大膽猜測：如果能夠開發(fā)出性能良好、價格合理的電動農機產品，并建立良好的銷售渠道和售后服務體系，也可以通過開展租賃業(yè)務、補貼等形式，降低用戶的購買成本和風險，打消用戶的顧慮，提升用戶體驗，刺激購買和使用意愿，電動農機將有望在市場上占據一定的份額。

進一步調查了解受訪者對電動農機意向購買類型，電動噴藥/除草機和電動拖拉機是最受歡迎的電動農機，占比達59.89%和54.10%；電動播種/插秧機、電動收獲機和電動烘干設備的選擇比例也較高，達到47.76%、47.20%和40.30%，如圖6b所示，這也為電動農機研發(fā)制造者提供了產品開發(fā)方向。

2.5 新能源消納可行性

通過新能源電動化農機的一源多用供能模式，可在農網末端形成以電動農機電源分布式儲能為特點的鄉(xiāng)村可再生能源消納模式，解決農網末端線路布設難、利用率低等典型問題。HEINT[5]研究了混合動力拖拉機和純電動拖拉機的能源供應辦法，探究了太陽能光伏設備為拖拉機充電的新模式。KOHSRIS等[6]對集成太陽能、生物質（合成氣）電力和電池儲能系統(tǒng)的定制混合動力綜合能源系統(tǒng)進行了設計與初步運行。當前我國農村電網末梢基礎薄弱，存在線路分布不足、功率不足、可靠性不足、線損攀高和靈活性差的電網電力問題，而且當前光伏反向供能存在時差相反、能量過載的新能源利用問題。受訪者對風、光等新能源多能互補應用于農機裝備前景較為樂觀。87.88%的受訪者認為太陽能、生物質能等新能源互補應用于農機裝備儲能有可能性，37.5%的受訪者認為非常可能，如圖7所示。這是由于農機動力電池的結構構成、智能運維與化學成分和儲能電池相似，并且農機間斷性作業(yè)特點可將閑置電源用于儲能，均為農網農機融合提供了技術可行性與現(xiàn)實可能性。

2.6 綜合效益可行性

圖8a反映了受訪者認為的傳統(tǒng)農機動力系統(tǒng)存在的問題。其中，油耗成本大被普遍認同，占比達36.75%；其次是尾氣油污等污染和振動噪聲大，占比24.44%和14.37%；零件易消耗磨損、缺乏安全性和維修麻煩占比分別為8.58%、3.92%和8.96%。因此，傳統(tǒng)燃油農機設備用能的能耗成本高是目前農業(yè)生產裝備動力系統(tǒng)的首要痛點，尾氣污染和噪聲等可以理解為傳統(tǒng)農機對環(huán)境的不友好，緊隨其后，也反映出了人們對農機作業(yè)的微環(huán)境品質要求逐漸提高，期待更為節(jié)能、綠色、環(huán)保的新能源農機的應用。

由圖8b可知，51.12%的受訪者認為電能相比較于傳統(tǒng)柴油、汽油應用于農機裝備最大的優(yōu)勢是綠色環(huán)保，而認為電能價格較低的占比僅有12.13%。這與上述普遍認為油耗成本大是傳統(tǒng)農機動力系統(tǒng)最大的問題有一定的出入，但也有23.88%的被調查人選擇了認為電能應用于農機裝備相比傳統(tǒng)柴油、汽油易于實現(xiàn)自動智能化。因此，電能替代傳統(tǒng)柴油、汽油應用于農機裝備，雖然有著一定的能耗價格相對較低的因素，但大部分受訪者更看中電能綠色友好的屬性，實際上，電能所帶來的易于實現(xiàn)自動智能化也是其綠色友好屬性的一個表現(xiàn)。因此可以認為，其對環(huán)境保護和智能化技術綠色友好屬性是業(yè)內外普遍認可的最大優(yōu)勢[7]。

2.7 一源多用實施路徑

一源多用創(chuàng)新供能模式可為農網農機融合互動提供實施路徑，推進農機電動化進程，實現(xiàn)農機電源與生產生活設施電源共享，節(jié)約電源重復購置成本，增加電源復用程度，加速電氣化轉化，加快農機裝備向電動力系統(tǒng)過渡，有助于源網荷儲的鄉(xiāng)村新型微電力系統(tǒng)的構建[8]。

2.7.1 加速推進農業(yè)電氣化轉型

電動農機可以在農閑時期實現(xiàn)多種用途，這種一源多用的模式可以與農網有機融合，從而形成一種新的農機化模式，為農機化模式的轉型提供了有力的支撐[9]。

2023年5月末，河南省出現(xiàn)大范圍持續(xù)陰雨天氣，為保障夏糧搶收，河南省推出了10項應急搶收、烘干晾曬措施，同時調用河南省共3萬臺履帶式收獲機和4660臺烘干設備，晝夜不停工作。由于情況突然，無法搭建固定的照明設施，導致農機夜間作業(yè)需要緊急調度電動無人機來提供光照。電動無人機通過搭載燈光設備的方式，從空中跟隨收獲機進行環(huán)境打光。為了提供電力支持，無人機通過農網末梢的微電網進行電能供應，確保燈光設備能夠正常運行。

由圖9可知，57.84%的受訪者認為電動化農機裝備在農閑時可以用于應急供電及儲能，這說明農業(yè)工作者對電動化農機裝備的應急與儲能能力有較高的期待，認為可以在自然災害等緊急情況下提供電力支持，為農村地區(qū)提供電力儲備，助力農業(yè)生產抗災減損。38.81%的受訪者認為電動化農機裝備可以出租電源；27.80%的受訪者認為電動化農機裝備可以用于供暖；25.93%的受訪者認為電動化農機裝備可以用于調峰調頻；23.88%的受訪者認為電動化農機裝備跟傳統(tǒng)農機一樣；僅6.53%的受訪者認為未來電動化農機裝備在農閑時什么也干不了。綜合來看，受訪者認為電動農機農閑時能夠為農村地區(qū)提供電力支持、儲備和調節(jié)能力，但也有少部分人群持保留態(tài)度，需要進一步加強電動農機農閑用途等各方面的宣傳和推廣，增強電動農機使用者的認可程度，促進電動農機產業(yè)快速發(fā)展。

2.7.2 加快農機裝備電動力系統(tǒng)過渡

農業(yè)電氣化轉型離不開農機電動力系統(tǒng)，加快由傳統(tǒng)農機動力系統(tǒng)向電能驅動動力系統(tǒng)過渡，鑒于農業(yè)生產的現(xiàn)實需要和技術基礎，純電動力系統(tǒng)是電氣化發(fā)展的終極目標[10]。由圖10可知，在電動農機動力模式傾向調研中，受訪者對于電動農機的動力模式更傾向于技術比較保守的油電混合動力，占比50.19%；其次是純電動，占比24.81%。插電式混動、增程式混動和燃料電池的占比較低，分別為9.14%、9.33%和4.85%。主要原因是農民對農機裝備最基本的訴求仍然是能夠滿足正常、穩(wěn)定、可靠的進行生產作業(yè)需要。因此，在純電技術尚未完全成熟穩(wěn)定可靠地應用于農機裝備之前，更多的受訪者選擇相對保守的油電混合動力逐漸過渡到純電動力，可能還是對電動農機續(xù)航時間的考慮，而通常采用油電混合動力能一定程度上減少使用者的這種里程焦慮[11]。如果純電動力無法滿足長時間續(xù)航的作業(yè)要求，使用者可能更傾向于采用油電混合的動力，但如果純電動力不存在里程焦慮，那可能更多的人也會選擇純電動力農機。

2.7.3 源網荷儲鄉(xiāng)村新型微電力系統(tǒng)構建

我國農村地區(qū)風、光資源稟賦優(yōu)越，可再生資源豐富，結合設施農業(yè)等構筑物基本設備和農時作業(yè)特點，協(xié)同存量巨大的一源多用新能源電動農機設備，以新能源電動農機為紐帶，促進農網農機進行融合，構建基于新能源電動農機電源的源網荷儲一體化鄉(xiāng)村新型電力微系統(tǒng)，促進農村新能源自采自用消納，賦能農村新型微電網生態(tài)化轉型升級，加固城鄉(xiāng)一張網[12]。由圖11可知，從電動農機農閑消納農村新能源能力方面，大部分受訪者認為電動農機可以實現(xiàn)儲能，占比48.69%；認為不容易利用，占比19.78%；18.29%的受訪者認為需要品質提升后利用或者不知道；只有1.49%的人認為根本無法利用。由此可見，農閑時期電動農機對太陽能、風能、生物質能等新能源的消納潛力被大部分受訪者所期待和認可，雖然有一部分人持有保留態(tài)度，需要進一步提升產品品質和技術后，才能獲得信任與推廣，但足以證明技術品質提升的替代。

2.8 一源多用商業(yè)模式

一源多用是一種新型的供能模式，可以加速農網農機的有機融合，提高鄉(xiāng)村人居生產、生活、生態(tài)品質，并將帶來多維度涌現(xiàn)效益，實現(xiàn)“1+1gt;2”的實踐效果，還可以實現(xiàn)能源的高效利用和智能共享，提高能源的利用效率和經濟效益，同時促進能源的多元化和可持續(xù)發(fā)展，具有潛在的商業(yè)價值，更有助于國家雙碳目標與農業(yè)強國戰(zhàn)略實現(xiàn)[13-14]。

2.8.1 參與意愿高凸顯商業(yè)機遇

由圖12a可知，在電動農機電源出租意愿方面，超過71.03%的受訪者愿意出租電動農機。其中36.64%的受訪者非常愿意出租，34.39%的受訪者可以試試，21.12%的受訪者表示需要看到報酬才會出租，4.30%的受訪者表示不可能有這種好事，2.43%的受訪者表示可能隨時需要使用設備，而只有1.12%的受訪者表示無論給多少錢都不會出租。

由圖12b可知，在電動農機電源的家庭用途方面，超過76.68%的受訪者表示愿意在晚上將電動農機充滿電，白天使用農機電源來給家電供電。其中50.37%的受訪者表示可以試試，26.31%的受訪者表示非常愿意，只有18.29%的受訪者表示太麻煩或者不太可能有這種事發(fā)生，5.04%的受訪者認為技術不成熟有危險。因此，大部分受訪者對于使用電動農機供電持積極態(tài)度，但也有少部分人存在顧慮。因此，可以認為大部分人是非常愿意參與這種活動，并且可能會存在較高的參與度，這表明也存在較高的商業(yè)機遇。

2.8.2 新能源互補供能機遇

由圖13可知，在安裝光伏設備的意向方面，32.28%的受訪者非常愿意在自己家屋頂安裝光伏，農閑時給農機充電，晚上釋放農機的電給其他用電設備供電；50.56%的受訪者愿意試試這種方式；10.45%的受訪者覺得太麻煩沒必要；2.99%的受訪者認為這種事情不可能實現(xiàn)；3.73%的受訪者認為技術不成熟有危險?？梢?，大部分人愿意利用閑置的農機進行新能源的消納和利用，因此，在農閑時段，利用農機白天儲能、夜間供能的特點，進行新能源的互補消納和利用，可為用戶生活設施減少用電成本，增加用戶向電網售電的盈利收入[15]。

2.8.3 換電模式和快速充電更受期待

由圖14a可知，在電動農機電能供給模式方面，換電模式是最受歡迎的電能供給模式，占比44.22%；其次是整車充電模式，占比35.26%；拖掛式電源和無線充電占比較低，分別為10.07%和10.45%。因此，換電模式被認為更適合電動農機的電能供給模式。

在對電動農機充電時間調研中，采用滑動條（范圍0～3h）的形式由受訪者自由滑動選擇預期時間。由圖14b可知，15.67%的受訪者認為充電時間2.41～3.00h，38.43%的受訪者認為充電時間1.81～2.40h，44.59%的受訪者認為充電時間0.61～1.20h，僅有1.12%的受訪者認為充電時間0～0.60h。

對于換電時間的預期，同樣采用滑動條（范圍為0～3h）的形式由受訪者自由滑動選擇預期時間。由圖14c可知，受訪者表現(xiàn)的較為慷慨，可以接受換電時間0.61～1.20h的占比高達60.45%，僅有5.78%的受訪者，期望換換時間在0.60h以內，這足以說明受訪者對新能源電動農機的快速補能技術難度大所給予的理解和包容。但即便如此，更為高效和快速的補能，仍然是技術維度和用戶需求維度追求的目標。

3 關鍵技術和扶持政策建議

3.1 關鍵技術發(fā)展建議

新能源電動農機一源多用與農網農機融合互動仍只是探索狀態(tài)，其部分關鍵技術仍有待進一步完善和進行難點攻關。需要從電動農機、電池技術、充電與反向充電技術、儲能技術、接口技術、電網技術、電力系統(tǒng)及高效運維技術等多維度協(xié)同配合攻關，打破技術壁壘，真正實現(xiàn)跨學科融合[16]。

（1）加快研發(fā)高密度、長壽命動力電池本質技術，安全續(xù)航時間力爭達到10h。由圖15a可知，在最擔心的電動農機使用問題方面，沒電耽誤干活選項的占比最高，達70.90%；其次是使用時起火爆炸選項，占比54.29%；機器工作動力不足和充電時起火爆炸選項的占比53.73%和47.01%；漏電導致觸電和行駛上坡時突然斷電發(fā)生溜車選項的占比39.74%和41.79%；使用時機器操縱失控選項的占比最低，僅28.73%。因此，歸根到底人們還是最擔心電動農機的續(xù)航里程問題。在對電動農機理想續(xù)航時間方面，采用滑動條（范圍0～20h）的形式由受訪者自由滑動選擇預期時間。由圖15b可知，35.45%的受訪者希望續(xù)航時間16.1～20.0h，19.59%的受訪者希望續(xù)航時間12.1～16.0h，31.53%的受訪者希望續(xù)航時間8.1～12.0h，12.13%的受訪者希望續(xù)航時間4.1～8.0h，僅有1.31%的受訪者能接受續(xù)航時間在4.0h以下。在農機電池使用壽命的期望值調研中，采用滑動條（范圍0～10年）的形式由受訪者自由滑動選擇預期時間。由圖15c可知，42.72%的受訪者認為農機電池壽命8.1～10.0年，21.64%的受訪者認為電池壽命6.1～8.0年，26.49%的受訪者認為電池壽命4.1～6.0年，9.15%的受訪者可以接受電池壽命4年以下。

（2）加快發(fā)展電源智能化運維技術，為農忙裝備提供作業(yè)保障。由圖15d可知，在電動農機發(fā)展最主要的制約因素方面，80.22%的受訪者認為電池續(xù)航不足是電動農機發(fā)展最主要的制約因素；56.53%的受訪者選擇了充電樁等配套設施太少；技術不成熟、動力功率不足、價格太貴和充電太慢耽誤干農活也是制約因素，46%～53%的受訪者選擇了這些選項；電池安全性差和維修太復雜相對來說不是最主要的制約因素，占比31.53%和25.56%的受訪者選擇了這兩個選項。因此，要突破限制電動農機發(fā)展的制約因素，除了提高電池的能量密度和續(xù)航能力，也要加強充電樁等智能化運維，確保能及時補能，歸根到底還是解決人們的里程焦慮。

（3）加快發(fā)展農機電源共享接口與農機動力電源智慧儲能技術。70.90%的受訪者選擇了統(tǒng)一電源接口標準是發(fā)展電動農機最需要做的工作，如圖16所示。這表明農民和農機使用者普遍認為電源接口的標準化可以降低使用成本和提高效率。實施統(tǒng)一電源接口標準可以降低電動農機的維護和使用成本，提高使用效率，進而提高農業(yè)生產效益和降低環(huán)境污染。通過海量農機的分布式儲能，與電網融合互動智能運維系統(tǒng)，實現(xiàn)智慧農機協(xié)同調峰調頻與應急供能，可加固源網荷儲的一體化智慧農村新型微電力系統(tǒng)。

3.2 扶持政策建議

構建以新能源農機電源為紐帶的源網荷儲一體化鄉(xiāng)村新型微電力系統(tǒng)，不僅需要技術上進行聯(lián)合攻關突破，在政策扶持方面也需要協(xié)同支持，鼓勵和加快相關技術研發(fā)投入和運維補貼，培育新的發(fā)展機遇[17-18]。

3.2.1 制定農機電源出租或儲能政策

圖12a顯示，超過70%的受訪者愿意在農閑時通過利用出租農機電源、獲取儲能收益等獲取額外收益等。因此，建議需要研究制定相關農機電源出租和儲能相關政策，通過規(guī)范合理開展相關商業(yè)活動，探索利用農機電源的盈利模式，形成以新能源電動農機電源為載體的分布式儲能、共享出租、應急救援和電力調度等社會化服務模式，可實現(xiàn)農機運維增長紅利，實現(xiàn)農閑時農機額外經濟收益，將有助于提高農機用戶的參與度，也有助于電池運營服務商或儲能降低電池購置投入等，實現(xiàn)雙贏。

3.2.2 優(yōu)惠專用電價和峰谷電價

圖12b顯示，當存在峰谷電價時，26.31%受訪者非常愿意在夜晚谷價時充電，白天峰價時利用農機電源供電；50.37%的受訪者認為可以試試。這表明農機使用者普遍認為電力供應方面的改善可以促進電動農機的普及和推廣，降低綜合用能成本。由圖16可知，52.61%的受訪者認為當前急需解決電動農機專用優(yōu)惠電價和電網升級改造問題，這樣可以降低生產使用成本，提高電力供應的可靠性和穩(wěn)定性。目前部分地區(qū)應用熱泵烘干技術進行糧食及農產品烘干時，選擇夜晚進行烘干作業(yè)，原因是夜晚的電價比白天更優(yōu)惠，而且在糧食烘干用電仍然執(zhí)行的是工業(yè)電價。因此，出臺針對電動農機專用的優(yōu)惠電價或者合理的峰谷電價差，有助于降低用戶的使用成本，促進電動農機的推廣應用。

3.2.3 完善基礎設施建設

在電動農機發(fā)展制約因素方面，圖15d顯示，56.53%受訪者認為充電樁等設施是當前電動農機發(fā)展應用的制約因素。圖16顯示，49.63%和48.88%的受訪者認為當前應該最需要進行電網升級改造和充電設施建設。由圖17可知，43.66%的受訪者認為充電方便是影響其購買電動農機重要因素之一，因此，鞏固和完善電網基礎設施和充換電設施建設是發(fā)展電動化農機和實現(xiàn)農機農網融合互動的重要因素，有必要加大基礎設施建設投入[19]。

3.2.4 出臺電動農機購置補貼和用能補貼政策

圖16顯示，58.77%的受訪者認為提高電動農機購置補貼也是當前亟待解決的問題。顯然，購置補貼可以降低電動農機的購買成本，提高投資回報率，吸引更多的農戶使用電動農機，促進電動農機的普及和推廣。而在購買電動農機的影響因素方面，圖17顯示，購置補貼力度大和作業(yè)時用電有補貼占比60.07%和32.46%，說明政策性的購置補貼和用能補貼是影響消費者購買電動農機的重要因素。因此，出臺適宜的購置補貼和用能補貼，將會促進電動農機的發(fā)展，從而也將促進農網農機更加健康的融合發(fā)展。

4 結束語

（1）新能源電動農機一源多用作為農業(yè)現(xiàn)代化新技術發(fā)展模式，具有明顯的技術創(chuàng)新優(yōu)勢，其技術發(fā)展、應用場景、實施路徑和商業(yè)模式等均具有良好的可行性，具有較好經濟效益和環(huán)保效益，發(fā)展前景被普遍看好。

（2）設施農業(yè)等憑借豐富的新能源資源和相對完善設施基礎條件，具有率先實現(xiàn)全程電動化發(fā)展的可能，新能源電動農機一源多用可以提高鄉(xiāng)村可再生能源就地消納能力，促進農機農網的融合互動和鄉(xiāng)村新型微電力系統(tǒng)的構建，加速農業(yè)綠色發(fā)展轉型，對落實雙碳目標與鄉(xiāng)村振興等戰(zhàn)略具有積極意義。

（3）未來仍需開展新能源電動農機和電網融合互動關鍵技術協(xié)同攻關和應用研究，加快完善農村配套基礎設施建設、探索可持續(xù)且多方共贏的良性商業(yè)模式、加大力度引導建立適用且可操作的扶持政策等仍有待進一步解決。