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电动农机技术优势分析及未来工作建议

来源/作者: 甘肃省酒泉市农机服务中心 冯正睿 赵岚 

一、电动农机研发现状

近年来,甘肃省酒泉市根据能源发展方向、市场需求和技术条件,支持、引导酒泉市铸陇机械制造有限责任公司,围绕粮食安全立足甘肃耕地以山区丘陵为主,地块面积小且分散实际,研制出了电动小麦播种机、电动玉米精量穴播机、电动喷药机、电动铺膜机、电动小籽粒作物穴播机、电动中耕除草机、电动追肥机等粮食生产电动系列机具,并在定西、临夏等市(州)建立试验示范点开展试验示范,经过农田作业试验,机具性能满足农业生产需求,目前,酒泉市铸陇机械制造有限公司在定西、庆阳、天水、临夏等市州销售电动农机2000台,实现销售收入880万元。

2022年,酒泉市铸陇机械制造有限公司结合大豆-玉米带状复合种植农艺要求,对电动手扶膜上穴播机进行技术改进,研制生产电动手扶大豆-玉米一体化播种机,有效地解决了大豆、玉米复合种植中的复合种植、错时播种、先铺后种等问题,获得市场认可和用户好评。

针对甘肃丘陵山区农业生产高效专用农机装备短板,研发成功无人驾驶自动导航小四轮电动牵引平台及配套作业机具铺膜播种机、喷药机、除草机等绿色农机,为甘肃省探索发展山地和丘陵机械化开辟了一条新路子。

围绕畜禽粪污综合利用,研发出了适合于在中小型畜禽养殖企业和大场大户中推广应用的电动手推清粪机、电动粪污提升机、电动粪污转运车等机具;围绕畜禽粪污清理、运输、转化利用等重点环节,研发出了自走式电动清粪机、箱式粪污高温发酵成套设备等,并对电动清粪机、四轮多功能电动平台、手扶式电动农机等进行了改进完善。

围绕特色农业发展,研制成功3WP-100电动枸杞喷药植保机,在瓜州县、玉门市开展作业应用效果良好。围绕农村厕所革命,研发出了手扶式电动清粪机、自走式电动清粪机、电动转运车等农村卫生旱厕粪污清理、转运专用机械装备。

二、电动农机技术优势

电动农机与传统燃油农机具相比,技术优势显而易见:

一是绿色环保。电动农机工作时无排放、无噪音污染,降低碳排放的同时改善作业人员工作环境,保护人员健康,尤其在比较封闭的环境中作业,对作业人员的健康优势更加明显。

二是节能、作业成本低。试验验证表明,电动农机具能耗是燃油农机具的30%,极大的节约了能源消耗和降低了作业成本。

三是操作便捷、结构简单、故障低。电动农机通过简单的按钮能便捷的对机具进行控制。传统拖拉机的变速设备结构复杂,传动效率较低、油耗和排放较高,和传统的燃油农机相比,电动农机传动系统十分简单,降低了传输过程中的能量损失,故障率非常低。

四是电动农机具有发展空间优势,即电动农机更加便于智能化、无人化、远程控制等技术的组合应用,随着我国北斗导航系统和5G技术的成功应用,给农业机械无人化、智能化、仿真控制等插上了腾飞的翅膀。电动农机若要节约人力达到无人驾驶,实现远程操控,无需大量的改造结构、增加如换档、升降、液压控制等机械或液压装置,仅需要对电路的优化控制就可以较为容易的实现无人操作。电动农机的结构简单、低噪音、震动小,搭载精密的测量、监控等设备能更容易实现智能仿真控制。

三、存在的问题

一是电动农机装备技术研发成果不多。酒泉市电动农机起步较晚,国内而言,在上世纪八十年代开始电动农机的研究,目前在园艺、采茶机械等方面已经采用部分电动机械,电动微耕机、电动割草机以及温室用的小型电动拖拉机均有应用。地区而言,对电动农机推广力度最大的是山西省,十多年以前,华南农业大学罗锡文院士团队曾经推出过电动插秧机,浙江理工大学在果蔬机械方面也研发出电动工作平台。在蔬菜领域,农业农村部南京农机化研究所和富来威、南通省力科技合作研发的电动叶菜收割机也已经有了一些批量性的应用。目前酒泉市铸陇机械制造有限公司等企业主要生产微小型电动农业设备,企业研发方向在结构设计、传动方式和动力性方面,而缺少电控技术,田间应用及作业规律,以及机组田间作业载荷变化规律方面的研发成果较少,可使用的成果更少。

二是配套的蓄电池回收利用。电动农机作为农业生产工具,耗电很快,备用电池的成本高,频繁更换电池也会导致作业效率降低,因此大规模的推广电动农机还需要电池工业的支撑,能够研发性价比高的微型电池,是推广电动农机的重点与前提。现在还没有完善的动力电池回收利用体系,用户对于电池更换成本心存疑虑,很多用户经过核算,更换电池的费用相当于燃油费用,加上环保意识还不强,所以对电动农机的接受程度小。

三是电动农机性能鉴定标准体系尚未建立。电动农机的田间作业要求比较复杂,需要对其动力性能进一步研究,目前,绝大多数电动农机产品性能检测都是参考柴油机或者汽油机为动力的农业装备制定的相关标准,关于电动农机的性能指标,如何进一步科学评定,还有待于进一步的完善。由于电动农机的相关性能指标还没有较为科学的鉴定标准,无法进行推广鉴定,这就影响了电动农机的推广范围,很多电动农机只能在一个小范围内进行推广和使用,影响了生产研发企业的积极性。此外当前电动农机发展还存在电池能量输出控制、电机对复杂作业环境适应性以及经济成本、安全性等方面问题尚未得到解决,电动农机发展仍然处于初步研究阶段,受技术水平制约,因此生产研发企业目前只能先从轻负荷的小型电动农机具的方向上发展。

四是电动农机安全性能指标是一个全新课题,危险路段失电、坡道行驶扭矩不足等等,都会导致人机安全事故发生。

四、工作措施建议

一是强化产学研推合作。电动农机需要做大量的田间实验,采集相关基础数据,所以要通过产学研推结合,充分发挥农机鉴定和推广系统体系、人才和技术优势,为企业提供不同地区的检测鉴定、田间试验、生产考核验证服务,让电动农机在田野里、在作业中、在机手手上充分试、充分练,加快熟化。要通过加强与院校合作,广泛征求农机和农技专家对设计方案的意见和建议,确保电动农机与现阶段技术水平同步,完善机具设计。相关科研院校、单位加强研究,为电动农机生产企业提供参数依据,解决电动农机动力性能较差,作业性能偏弱的问题。

二是强化与供应链企业合作。通过与电驱、电池、电机、电路控制、线束等生产企业合作,实现信息共享,经过提供实验数据信息给上游供应链企业,借助供应链上游企业按照设计标准要求解决技术瓶颈问题。

三是积极争取国家研发资金支持。电动农机研发前期投入非常大,但见效漫长,因此通过积极争取国家研发资金支持,重点突破智能、无人化技术融合,实现导航定位技术、控制技术、监控技术、物联结合,发展智能化、无人化、大功率电动农机。

四是建立专业蓄电池回收渠道。电动农机相比柴油机排放对环境的影响小,但是废旧电池如果不回收,也会造成新的污染。电动农机配套电池如随意丢弃,其内部所含的重金属物质会渗入土壤和地下水资源中,将对环境和人体产生巨大的危害,因此,建立完善的农机电池回收再生体系,既能有效杜绝电池废弃产生的污染,又可以降低电池更换的成本。

发布时间:2023-11-14 提交人:甘肃省农业农村厅农业机械化管理处 景三虎 责任编辑:总站信息处 刘玉
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