探究電氣化技術(shù)的發(fā)展及在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

王曉丹

1 農(nóng)業(yè)電氣化技術(shù)的概念

農(nóng)業(yè)電氣化技術(shù)是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活的領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的電能，其是農(nóng)業(yè)自動化和生產(chǎn)機(jī)械化的基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)電氣化主要包括農(nóng)業(yè)的電能輸送、生產(chǎn)、利用和分配，其主要以電能為動力，主要推廣在農(nóng)村的家用電器設(shè)備、電子產(chǎn)品等方面。農(nóng)業(yè)電氣化技術(shù)能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備的發(fā)展[1]。

2 電氣化技術(shù)的作用

在農(nóng)業(yè)發(fā)展中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動力強(qiáng)度比較大、占用的人力比較多、農(nóng)民勞動的條件較差，采用電氣化技術(shù)能夠有效改善這種現(xiàn)狀。其次，電能輸送比較便捷和靈活，其比較適合農(nóng)業(yè)區(qū)域比較寬廣、負(fù)載比較分散的農(nóng)村地區(qū)。在田間作業(yè)時，電能輸送范圍是無限的，其可以利用作業(yè)組上的電力傳動代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械傳動，減輕機(jī)具重量的同時，減少材料和能源的消耗，提高田間作業(yè)的質(zhì)量。農(nóng)業(yè)電氣化可以為家庭提供較多的便利，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域已廣泛采用遙控遙感技術(shù)進(jìn)行電磁波的傳遞信息。采用電氣化技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃料技術(shù)能夠提高能源使用的效率，同時在一定程度上提升用電技術(shù)的效率[2]。如今電氣化技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，因此，創(chuàng)新電氣化技術(shù)能夠提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益，避免能源消耗過度，材料成本過大等資源浪費(fèi)的現(xiàn)象發(fā)生。

3 電氣化技術(shù)在農(nóng)業(yè)電網(wǎng)電能變換中的應(yīng)用

3.1 AC/DC變換

AC/DC變換稱為整流。由于風(fēng)速的隨機(jī)性，農(nóng)業(yè)用微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出來的電能為不穩(wěn)定的交流電源，需要首先把它們通過AC/DC變換整流成直流電，然后再通過逆變技術(shù)變成標(biāo)準(zhǔn)的交流電。這種電路簡單，容易得到直流電壓，但會產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波污染，需接入濾波器等電力電子裝置濾除諧波。

3.2 DC/DC變換

DC/DC變換稱為直流變換。太陽能、水能、沼氣能、燃料電池等提供的電能為直流電壓，由于電壓等級低，所以需采用直流變換中的升壓電路升壓至合適的電壓等級（圖2為升壓變換電路），然后再進(jìn)行逆變。另外，發(fā)電系統(tǒng)具有輸出功率變化響應(yīng)慢的特點(diǎn)，如光伏發(fā)電系統(tǒng)和小水電發(fā)電系統(tǒng)響應(yīng)時間在秒級，而燃料電池響應(yīng)時間則更長，甚至需要數(shù)分鐘，所以在負(fù)荷突變時，功率的輸入跟不上所需要的功率輸出，會出現(xiàn)有功功率不足的現(xiàn)象；另外，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電由于陽光和風(fēng)速的隨機(jī)性而具有波動性大的特點(diǎn)，所以需要在系統(tǒng)中加入儲能單元，在發(fā)電量多時儲存電能，在發(fā)電量少時調(diào)用所儲存的電能，儲能單元可以選擇蓄電池等。

4 電氣化技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

4.1 節(jié)能計(jì)算機(jī)開關(guān)電源

在發(fā)達(dá)國家，農(nóng)業(yè)管理人員是利用計(jì)算機(jī)控制代替人力管理農(nóng)田，比如農(nóng)田的灌溉、施肥等田間管理，其可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。計(jì)算機(jī)在無時無刻的工作，管理人員只需要發(fā)出相應(yīng)的控制指令，但是計(jì)算機(jī)長期進(jìn)行工作會使得耗電量明顯增加。因此，采用電氣化技術(shù)中的數(shù)字開關(guān)電源，減少計(jì)算機(jī)在睡眠狀態(tài)的耗電量，可以推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展。

4.2 農(nóng)業(yè)灌溉中采用變頻的水泵

農(nóng)村電氣化是以小康水平為標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，促使農(nóng)業(yè)區(qū)域生產(chǎn)走向農(nóng)業(yè)自動化。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)滴管使用水泵的電動機(jī)是無法調(diào)速的，水泵在工作時會有一定的轉(zhuǎn)速，但是不能調(diào)節(jié)滴管的數(shù)量，農(nóng)民只能通過調(diào)節(jié)多個閥門的開關(guān)滿足灌溉的需求。如果所需的灌溉量比較少，電動機(jī)會消耗較大的能量，造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)情況。采用電氣化技術(shù)能夠改善此狀況的發(fā)生。電氣化技術(shù)制造出一個變頻器，其可以調(diào)節(jié)電動機(jī)運(yùn)動頻率并合理控制電動機(jī)的運(yùn)行速度，從而合理控制灌溉的流量。

4.3 優(yōu)化施肥設(shè)備

與傳統(tǒng)人工施肥相比，精細(xì)化施肥技術(shù)能夠減少施肥的成本，避免肥料的浪費(fèi)。從而降低由于施肥造成的環(huán)境污染，在一定程度上優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工作，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的同時，讓農(nóng)民獲得更多的經(jīng)濟(jì)利益。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中使用施肥設(shè)備能夠根據(jù)肥料實(shí)際的播撒量完成自動化的調(diào)節(jié)。優(yōu)化施肥過程首先是利用精準(zhǔn)的技術(shù)和脈寬調(diào)制施肥設(shè)備，根據(jù)“因地制宜”的原則，讓農(nóng)民根據(jù)實(shí)際情況改變施肥的數(shù)量[3]。農(nóng)民也可以利用現(xiàn)代化科技，結(jié)合導(dǎo)航技術(shù)或者采樣技術(shù)進(jìn)行施肥，從而達(dá)到施肥的最終目標(biāo)。

4.4 利用高壓變頻機(jī)降低調(diào)速成本

高壓變頻清洗機(jī)具有工作效率高、范圍比較廣、規(guī)模比較大等特點(diǎn)，其可以達(dá)到無限的轉(zhuǎn)速。與其他農(nóng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相比，高壓變頻清洗機(jī)的操作比較簡單，安全性能也比較高，這也是高壓變頻清洗機(jī)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。高壓變頻清洗機(jī)是對傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)設(shè)備的優(yōu)化，其采用的是電氣化技術(shù)中的調(diào)速、變頻和高壓交流的技術(shù)。在農(nóng)業(yè)清洗機(jī)內(nèi)部安裝高壓變頻調(diào)速機(jī)能夠降低運(yùn)行的成本，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)控的目標(biāo)，減少噪音對環(huán)境造成的影響。

5 結(jié)語

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的用電量在不斷增加。為提高我國農(nóng)業(yè)電氣化的水平，節(jié)約資源，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中不僅要利用輸電技術(shù)滿足農(nóng)業(yè)電力的需求，而且應(yīng)促進(jìn)電氣化技術(shù)向著信息化、自動化以及技術(shù)化的方向發(fā)展。文章研究電氣化技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，期望促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。