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智慧用能讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更便利更高效

國(guó)家電網(wǎng)報(bào)發(fā)布時(shí)間:2021-08-31 09:39:12  作者:張智成 呂輝

  

  近年來,我國(guó)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展強(qiáng)勁,催生了農(nóng)村能源變革需求。同時(shí),農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展面臨老齡化加劇、農(nóng)業(yè)農(nóng)村資源利用效率低等挑戰(zhàn),需要以數(shù)字化手段解決鄉(xiāng)村用能自動(dòng)化水平低、能源利用不充分、能耗高等問題。

  在山東壽光、浙江安吉、湖北潛江上線應(yīng)用近兩年的鄉(xiāng)村電氣化智慧能源服務(wù)平臺(tái),聚焦農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村生活、鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)、供電服務(wù)四大領(lǐng)域,為用戶搭建智慧物聯(lián)體系,提供用能優(yōu)化控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、關(guān)鍵設(shè)備精準(zhǔn)控制,提升用能舒適度和綜合能效水平,助力農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

  現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要智慧用能解決方案

  電力在鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用。近年來,國(guó)家電網(wǎng)有限公司實(shí)施鄉(xiāng)村電氣化提升工程,提高農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展水平,推進(jìn)農(nóng)村能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè),促進(jìn)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平不斷提升。我國(guó)農(nóng)村用電量由2006年的4895.8億千瓦時(shí)增長(zhǎng)到2016年的9238.3億千瓦時(shí),10年間增長(zhǎng)了88.7%。

  在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)加快發(fā)展的同時(shí),農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化推進(jìn)過程中存在人口老齡化加劇、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科技含量不夠高、用能較粗放等狀況。

  傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是典型的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè),生產(chǎn)條件艱苦,對(duì)年輕人的吸引力不足,從業(yè)人員老齡化問題嚴(yán)重?!罢l來種地”成為制約鄉(xiāng)村發(fā)展的一大因素。

  隨著工業(yè)領(lǐng)域前沿成果向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域滲透,我國(guó)農(nóng)業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)之間產(chǎn)生了較大差距:農(nóng)業(yè)設(shè)施發(fā)展水平低,對(duì)設(shè)施內(nèi)溫、光、水、肥、氣等環(huán)境因子的調(diào)控能力不足;機(jī)械化程度低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)仍以人力為主;設(shè)施技術(shù)不配套、不規(guī)范、缺乏量化指標(biāo),管理主要靠經(jīng)驗(yàn)、科技含量低,“如何種好地”問題亟待解決。

  目前,農(nóng)業(yè)設(shè)施智能化改造主要關(guān)注環(huán)境數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制,對(duì)電、水、肥等要素的管理仍較為粗放,能效管理不到位。此外,農(nóng)業(yè)智能化設(shè)備廠商眾多,缺少統(tǒng)一的功能和技術(shù)規(guī)范,不同廠家的設(shè)備之間互不兼容,難以形成合力。

  農(nóng)業(yè)設(shè)施智慧用能迫切需要更強(qiáng)的技術(shù)支撐力,建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的鄉(xiāng)村電氣化智慧用能解決方案,降低用能及人力成本,提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量。應(yīng)用基于能源互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的鄉(xiāng)村電氣化智慧能源服務(wù)平臺(tái)能夠引導(dǎo)農(nóng)戶科學(xué)合理用能,探索各領(lǐng)域電氣化應(yīng)用模式和先進(jìn)技術(shù),為服務(wù)鄉(xiāng)村振興提供可復(fù)制、可推廣的用能方案。

  智慧能源服務(wù)平臺(tái)促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)升級(jí)

  2019年起,南瑞集團(tuán)信通科技公司承擔(dān)了山東壽光、浙江安吉、湖北潛江鄉(xiāng)村電氣化示范項(xiàng)目建設(shè),提出鄉(xiāng)村智慧用能方案。該公司承建的鄉(xiāng)村電氣化智慧能源服務(wù)平臺(tái)于2019年年底至2020年年初相繼在浙江安吉、湖北潛江、山東壽光上線。平臺(tái)應(yīng)用電力物聯(lián)網(wǎng)能源數(shù)據(jù)采集等關(guān)鍵技術(shù)成果,通過大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)開展深度能效分析評(píng)估工作,為客戶提供節(jié)能改造、清潔低碳能源應(yīng)用等綜合能源增值服務(wù)。

  鄉(xiāng)村電氣化智慧能源服務(wù)平臺(tái)面向七大應(yīng)用場(chǎng)景,設(shè)置9個(gè)模塊109項(xiàng)功能,通過部署能效監(jiān)控設(shè)備,實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、能效水平輔助分析、柔性負(fù)荷智能調(diào)控、用能設(shè)備遠(yuǎn)程控制與運(yùn)行異常告警,提升農(nóng)業(yè)企業(yè)和農(nóng)戶的能源在線自治、自我管理能力,提高鄉(xiāng)村能效管理水平。

  鄉(xiāng)村電氣化智慧能源服務(wù)平臺(tái)可應(yīng)用到大棚種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜牧養(yǎng)殖、果蔬加工倉儲(chǔ)等多個(gè)場(chǎng)景中,讓農(nóng)戶感受到實(shí)實(shí)在在的方便,獲取更多經(jīng)濟(jì)效益。

  在電氣化大棚智慧用能場(chǎng)景中,溫度、濕度、二氧化碳濃度等8類數(shù)據(jù)可通過在蔬菜大棚中安裝的傳感器和無線網(wǎng)絡(luò),傳到鄉(xiāng)村電氣化智慧能源服務(wù)平臺(tái)。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)處理后再傳送到用戶手機(jī)上。用戶足不出戶就能知道大棚里的情況,并能用手機(jī)給大棚補(bǔ)光、通風(fēng)、降溫,給農(nóng)作物澆水、施肥。

  鄉(xiāng)村電氣化智慧能源服務(wù)平臺(tái)還能從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工延伸到農(nóng)村多個(gè)領(lǐng)域,如全電景區(qū)、多能互補(bǔ)供暖等,打造“智慧能源+N行業(yè)”農(nóng)業(yè)發(fā)展生態(tài)圈,改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu),為美麗鄉(xiāng)村建設(shè)注入新動(dòng)能。

  針對(duì)農(nóng)村清潔能源消納需求,鄉(xiāng)村電氣化智慧能源服務(wù)平臺(tái)增加了零能耗鄉(xiāng)村住宅多能互補(bǔ)運(yùn)行優(yōu)化功能,并在壽光智慧能源服務(wù)驛站開展試點(diǎn)驗(yàn)證,利用光伏發(fā)電、直流微網(wǎng)與高效直流熱泵節(jié)能等技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村住宅全年供電、制冷及供熱的凈零能耗。

  助力農(nóng)戶增產(chǎn)增收,未來應(yīng)用前景廣闊

  基于鄉(xiāng)村電氣化智慧能源服務(wù)平臺(tái),山東壽光、浙江安吉、湖北潛江3個(gè)縣(市)的鄉(xiāng)村電氣化示范項(xiàng)目建設(shè)完成。項(xiàng)目實(shí)施后,農(nóng)戶開展種植養(yǎng)殖更輕松、更高效,也獲得了更多收益。

  以湖北潛江的水產(chǎn)養(yǎng)殖項(xiàng)目為例,小龍蝦養(yǎng)殖戶不用出門巡塘,只需打開鄉(xiāng)村智慧用能手機(jī)APP“農(nóng)村養(yǎng)殖排灌電氣化”模塊,就可以獲得小龍蝦田的水溫、水位、酸堿度、含氧量等數(shù)據(jù),還能用手機(jī)遠(yuǎn)程操作抽排水,極大減輕了夜間及夏、冬季節(jié),尤其是惡劣天氣下的勞動(dòng)強(qiáng)度。在疫情防控期間,小龍蝦養(yǎng)殖戶在家中就能完成抽排水工作,既確保了小龍蝦正常生長(zhǎng),又避免了人員健康風(fēng)險(xiǎn)。小龍蝦養(yǎng)殖戶還可以利用該平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì),控制水體污染,從而降低小龍蝦的發(fā)病率與死亡率,提高小龍蝦產(chǎn)量。

  在山東,該平臺(tái)已在省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新技術(shù)試驗(yàn)示范基地等7個(gè)園區(qū)161個(gè)蔬菜大棚、400戶居民供暖用戶及果蔬加工企業(yè)、畜牧養(yǎng)殖企業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)、旅游景區(qū)和學(xué)校等上線應(yīng)用。項(xiàng)目實(shí)施后,電氣化大棚種植戶平均一年可通過智慧用能多收入10余萬元。

  南瑞集團(tuán)信通科技公司正在推進(jìn)山東、江蘇、安徽等地的農(nóng)業(yè)園區(qū)級(jí)微網(wǎng)工程建設(shè),探索鄉(xiāng)村新能源友好接入和綜合利用新模式,并向更多省級(jí)電力公司推廣相關(guān)經(jīng)驗(yàn)做法,助力提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)、農(nóng)村生活電氣化水平。

  未來,鄉(xiāng)村電氣化智慧能源服務(wù)平臺(tái)將形成面向鄉(xiāng)村的清潔低碳、安全高效能源體系解決方案,進(jìn)一步突破分布式光伏發(fā)電數(shù)字化運(yùn)維管理、多能協(xié)同等核心技術(shù),構(gòu)建可中斷、可調(diào)節(jié)的鄉(xiāng)村多元負(fù)荷資源庫,助力提升電網(wǎng)對(duì)鄉(xiāng)村清潔能源的并網(wǎng)消納和用電安全管理能力,促進(jìn)形成與鄉(xiāng)村共贏發(fā)展的專業(yè)支撐體系。

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