智慧用能让农业生产更便利更高效

近年来,我国乡村经济发展强劲,催生了农村能源变革需求。同时,农业农村发展面临老龄化加剧、农业农村资源利用效率低等挑战,需要以数字化手段解决乡村用能自动化水平低、能源利用不充分、能耗高等问题。

在山东寿光、浙江安吉、湖北潜江上线应用近两年的乡村电气化智慧能源服务平台,聚焦农业生产、农村生活、乡村产业、供电服务四大领域,为用户搭建智慧物联体系,提供用能优化控制系统,实现重点数据实时监测、关键设备精准控制,提升用能舒适度和综合能效水平,助力农业数字化转型。

现代化农业生产需要智慧用能解决方案

电力在乡村振兴中发挥着基础性作用。近年来,国家电网有限公司实施乡村电气化提升工程,提高农村电网发展水平,推进农村能源互联网建设,促进乡村经济发展和居民生活水平不断提升。我国农村用电量由2006年的4895.8亿千瓦时增长到2016年的9238.3亿千瓦时,10年间增长了88.7%。

在农村经济社会加快发展的同时,农业农村现代化推进过程中存在人口老龄化加剧、农业生产科技含量不够高、用能较粗放等状况。

传统农业是典型的劳动密集型产业,生产条件艰苦,对年轻人的吸引力不足,从业人员老龄化问题严重。“谁来种地”成为制约乡村发展的一大因素。

随着工业领域前沿成果向农业领域渗透,我国农业与发达国家农业之间产生了较大差距:农业设施发展水平低,对设施内温、光、水、肥、气等环境因子的调控能力不足;机械化程度低,劳动强度大,生产仍以人力为主;设施技术不配套、不规范、缺乏量化指标,管理主要靠经验、科技含量低,“如何种好地”问题亟待解决。

目前,农业设施智能化改造主要关注环境数据采集和远程控制,对电、水、肥等要素的管理仍较为粗放,能效管理不到位。此外,农业智能化设备厂商众多,缺少统一的功能和技术规范,不同厂家的设备之间互不兼容,难以形成合力。

农业设施智慧用能迫切需要更强的技术支撑力,建立标准统一的乡村电气化智慧用能解决方案,降低用能及人力成本,提高农产品品质和产量。应用基于能源互联网新技术的乡村电气化智慧能源服务平台能够引导农户科学合理用能,探索各领域电气化应用模式和先进技术,为服务乡村振兴提供可复制、可推广的用能方案。

智慧能源服务平台促进农业生产升级

2019年起,南瑞集团信通科技公司承担了山东寿光、浙江安吉、湖北潜江乡村电气化示范项目建设,提出乡村智慧用能方案。该公司承建的乡村电气化智慧能源服务平台于2019年年底至2020年年初相继在浙江安吉、湖北潜江、山东寿光上线。平台应用电力物联网能源数据采集等关键技术成果,通过大数据、人工智能等技术开展深度能效分析评估工作,为客户提供节能改造、清洁低碳能源应用等综合能源增值服务。

乡村电气化智慧能源服务平台面向七大应用场景,设置9个模块109项功能,通过部署能效监控设备,实现能耗数据实时监测、能效水平辅助分析、柔性负荷智能调控、用能设备远程控制与运行异常告警,提升农业企业和农户的能源在线自治、自我管理能力,提高乡村能效管理水平。

乡村电气化智慧能源服务平台可应用到大棚种植、水产养殖、畜牧养殖、果蔬加工仓储等多个场景中,让农户感受到实实在在的方便,获取更多经济效益。

在电气化大棚智慧用能场景中,温度、湿度、二氧化碳浓度等8类数据可通过在蔬菜大棚中安装的传感器和无线网络,传到乡村电气化智慧能源服务平台。系统将数据处理后再传送到用户手机上。用户足不出户就能知道大棚里的情况,并能用手机给大棚补光、通风、降温,给农作物浇水、施肥。

乡村电气化智慧能源服务平台还能从农业生产加工延伸到农村多个领域,如全电景区、多能互补供暖等,打造“智慧能源+N行业”农业发展生态圈,改善农村能源结构,为美丽乡村建设注入新动能。

针对农村清洁能源消纳需求,乡村电气化智慧能源服务平台增加了零能耗乡村住宅多能互补运行优化功能,并在寿光智慧能源服务驿站开展试点验证,利用光伏发电、直流微网与高效直流热泵节能等技术手段,实现乡村住宅全年供电、制冷及供热的净零能耗。

助力农户增产增收,未来应用前景广阔

基于乡村电气化智慧能源服务平台,山东寿光、浙江安吉、湖北潜江3个县(市)的乡村电气化示范项目建设完成。项目实施后,农户开展种植养殖更轻松、更高效,也获得了更多收益。

以湖北潜江的水产养殖项目为例,小龙虾养殖户不用出门巡塘,只需打开乡村智慧用能手机APP“农村养殖排灌电气化”模块,就可以获得小龙虾田的水温、水位、酸碱度、含氧量等数据,还能用手机远程操作抽排水,极大减轻了夜间及夏、冬季节,尤其是恶劣天气下的劳动强度。在疫情防控期间,小龙虾养殖户在家中就能完成抽排水工作,既确保了小龙虾正常生长,又避免了人员健康风险。小龙虾养殖户还可以利用该平台实时监测水质,控制水体污染,从而降低小龙虾的发病率与死亡率,提高小龙虾产量。

在山东,该平台已在省现代农业高新技术试验示范基地等7个园区161个蔬菜大棚、400户居民供暖用户及果蔬加工企业、畜牧养殖企业、水产养殖企业、旅游景区和学校等上线应用。项目实施后,电气化大棚种植户平均一年可通过智慧用能多收入10余万元。

南瑞集团信通科技公司正在推进山东、江苏、安徽等地的农业园区级微网工程建设,探索乡村新能源友好接入和综合利用新模式,并向更多省级电力公司推广相关经验做法,助力提升农业生产、乡村产业、农村生活电气化水平。

未来,乡村电气化智慧能源服务平台将形成面向乡村的清洁低碳、安全高效能源体系解决方案,进一步突破分布式光伏发电数字化运维管理、多能协同等核心技术,构建可中断、可调节的乡村多元负荷资源库,助力提升电网对乡村清洁能源的并网消纳和用电安全管理能力,促进形成与乡村共赢发展的专业支撑体系。

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