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光伏水利

农业光伏水利


在全球人口和经济规模不断增长的趋势下,粮食问题、农田水利和能源需求问题对人类生存发展和自然生态环境带来严峻挑战,已成为世界各国亟待解决的重大课题。努力改变以“透支”能源和资源环境为代价的发展方式,已经成为全球共识。
农业光伏水利是现代农业的新鲜名词,正处于国内外专家探索开发应用阶段,但技术已比较成熟。专家分析未来十年全球将大面积大范围大领域推广运用,在中国已有亿万亿市场份额。农业光伏水利开创了农业全新的应用领域,在农业光伏水利方面应用较为普遍的产品技术有Solartech光伏扬水系统、光伏水泵提水灌溉系统等。
Solartech光伏扬水系统诞生于全球第一家光伏扬水技术研究中心,研究中心成立于2001年,自成立以来一直致力于光伏扬水系统产品及光伏水利系统应用方案的研究和开发,研究中心位于深圳大学城清华研究生院,由清华大学深圳研究生院、清华港大电力系统深圳研究所、电力系统国家重点实验室深圳研究室共同组成。研究队伍由中科院院士、博士、专家、硕士团队组成,拥有全球领先的国家级重点实验室、光伏扬水系统研究示范基地,经过在全球100多个国家和地区的实际应用研究,系统的总结了光伏扬水系统在农林灌溉、荒漠治理、草原畜牧、生活用水、海水淡化、城市水景等领域的系统应用解决方案。
农业光伏水利成为全球发展趋势编辑
国家政策支持农业光伏水利
2014年中央一号文件有五方面提及农业水利工作,中央一号文件《中共中央、国务院关于全面深化农村改革,加快推进农业现代化的若干意见》全面定调2014年及今后一个时期我国的农业现代化水利建设。文件明确指出,要不断完善我国农田水利设施和科技创新,深入推进高效节水灌溉和生态友好性农业发展,建立农业可持续发展,农业光伏水利产业在这一大环境下被广泛推广应用。
自2004年以来,中央一号文件连续11年聚焦“三农”。文件提出要充分利用农业先进科技成果,解决好我国农业地少水缺的资源环境约束,深入推进农业现代化水利发展方式的转变,2013年的中央一号文件有5方面9小点直接提及农业水利工作。此外,中央水利工作会议中,加快农业现代化水利建设已被赋予历史性的最新高度,不难看出党和国家对我国农业水利工作的重视和关注。而农业光伏节水灌溉技术作为未来新能源农业水利的主导力量,被业内人士广泛看好,其在未来的农业水利建设中占据核心地位。
农业光伏水利作为全球农业灌溉未来的发展趋势,其主要应用领域包括:农业水利产业、Solartech农业光伏提水系统、农业光伏水泵抽水、农业光伏种植、农业水土流失治理及农业光伏大棚喷灌等。
农业水利领域应用亟待光伏科技支撑
我国人多水少,农业旱灾频发多发、水土流失严重,导致区域土地水生态环境十分脆弱。同时,我国灌溉电网架设不便,导致农田灌溉在电力方面配套不足,农业抗旱救灾工作受到很大限制,这一系列问题制约着农业水利建设发展。农业光伏水利的提出较好解决农业灌溉缺水缺电难题。
诸多农业领域应用亟待光伏科技支撑,农业光伏水利建设包括农田抗旱工程,农作物的日常灌溉、农业光伏大棚及农业水土流失等。与此同时,国家“一号文件”和两会也明确指出,我国将持续加大农业方面的科技投入,不难看出,农业科技创新几乎贯穿于农业生产、农业水利建设整个产业链,这对农业光伏水利产业是明显的支持与鼓励。分析人士预计,未来国家对农业科技投入至少可达2000亿元,并且随着农业增加值的提高,投入资金还有望进一步增加。市场普遍认为,农业光伏水利产业在未来必将成为最大受益者。
农业光伏水利及时雨 解决“三农”难题
从水利部了解到,初步统计2013年中央和省级各类农村水利投入超过2000亿元,不少省份各级投入过百亿元。我国近60年来,围绕农业抗旱防洪、农村供水、农田灌溉等工作开展了大量大规模的水利民生工程建设,每年投入大量的人力财力,初步形成了大中小微结合的水利工程体系,水利面貌发生了较大变化。 [1]
虽然我国每年在农业水利建设方面投入大量的资金建设,这些水利工程建成后却未能像预期正常的应用到农业生产中,农业水利建设工作仍存在一些无法克服的问题。其一,我国河流水系复杂,南北气候差异大,加之人口众多、人水关系复杂,决定了我国江河及农业水利治理难度大,众多水利工程建设后大部分用不上或直接成为摆设。其二,地域差距大,水利工程调用难度高,而我国水资源配置格局不够完善,就近大力兴建水库等蓄水工程的需要量较大,却无法克服远距离输送难题,大量的水利工程建设劳民伤财。
国家领导和专家学者一直强调,我国应加强农村水利基础设施建设,努力破解“三农”五大难题。国家强农惠农政策力度不断加大,“三农”投入逐年增加,但诸如农业增产难、农民增收难、农村安全饮水难等关键问题,仍然没有得到根本解决,严重阻碍我国“三农”可持续发展。加之农业灌溉水资源需求却日趋加大,随着我国人口递增,对粮食的需求量越来越大,要保障我国粮食自给自足,农业增产迫在眉捷,农业光伏水利的出现像一场及时雨,彻底解决了我国农业水利投入大、传统农业靠天吃饭及粮食安全、增产难问题,农业光伏水利成为这些“难题”的有效突破口。
我国农业需要大力发展光伏水利,不仅可以减去传统农田水利工程建设上成千上万亿水利资金的投入,解决农田种植靠天吃饭的难题,更能从农田基础设施方面来改善,农业光伏水利产业的发展,能保障我国农田增产,杜绝为提升作物产量而实施的转基因工程。农业光伏水利对充分满足农作物灌溉所需水资源,提升农产品产量,让我国粮食实现自给,保障我国粮食安全。大力推进农业光伏水利建设,提升农业综合生产能力和防灾减灾能力,为现代农业稳定发展和国家粮食安全奠定基础。
农业光伏水利成为“三农”难题的有效突破口。我国未来也将进一步出台关于农业光伏水利产业相关方针、政策法规,完善农业水利基础设施建设体制与机制,让农业水利合理利用科技创新产品,将成功的科技成果推动我国农业事业快速发展。
Solartech光伏扬水灌溉系统
在农业光伏水利产业应用中,以Solartech光伏提水灌溉系统最为常见。Solartech光伏扬水系统主要由光伏扬水逆变器、三相交流水泵、光伏扬水控制柜、太阳能电池阵列组成。系统在缺电或无电地区的应用优势明显,系统全自动运行,无需电网支持,可以从几十米的深井或几千米外的江河中抽水注入蓄水箱/池,或直接接入灌溉系统。根据实际需求和安装条件,灌溉可采用不同类型的水泵进行工作。同时,系统省却掉储能装置蓄电池,以蓄水替代蓄电,大幅降低项目工程的建设和维护成本。Solartech光伏提水灌溉系统在我国新疆、云南及陕甘宁地区的农业灌溉生产中发挥着巨大作用。
农业光伏水利应用领域及用途举例编辑
农业抗旱
1949年以来,我国一直致力于增加可灌溉面积,使粮食生产取得长足发展。另外,在影响我国农业的诸多自然灾害中,以旱灾最为严重。我国干旱影响范围大,持续时间长。近三年,我国南方许多省份发生了干旱和冬春连旱,全国农作物因旱受灾面积超过17255千公顷,其中成灾面积7951千公顷,因旱损失粮食231亿公斤,造成直接经济损失315亿元。旱灾频发及成灾程度严重威胁着我国的粮食产量和安全。粮食安全问题是国家发展战略问题,必须立足依靠自身力量来解决。
农业光伏水利建设过程中,农业光伏提水灌溉系统能彻底解决我国农田抗旱难题。根据实际系统需求和安装条件,灌溉可采用不同类型的水泵进行工作。云南省太阳能光伏提水抗旱示范工程
农业光伏水利建设过程中,农业光伏提水灌溉系统能彻底解决我国农田抗旱难题。根据实际系统需求和安装条件,灌溉可采用不同类型的水泵进行工作。农业光伏提水灌溉系统就成功应用于云南省的抗旱救灾工作,云南省玉溪市新平县新化村在2012年遭遇了严重的干旱,自2012年10月以来,全市降雨量异常偏少,总降水量与常年同期相比偏少77%。进入1月以来,因无有效降水,土壤已呈现中度干旱,库塘蓄水严重不足,农作物受旱范围持续扩大,程度持续加重,损失持续增加,并对春耕备耕和大春生产造成严重影响。当年新平县因干旱造成超过5万人和近3万头大牲畜饮水困难,超过5万亩农作物受灾,3000亩绝收。如何解决农业灌溉用水和人民的生活用水,成了当地政府解决问题的当务之急。                                         农业光伏水利种值
项目地点:巴彦淖尔市郊
项目介绍:巴彦淖尔市是内蒙古自治区西部的一个新兴城市,位于乌拉特草原上;光照充足,热量丰富,降水量少,蒸发量大,风大沙多;农业作物以小麦、玉米、油葵、食葵、甜菜、西瓜等为主。虽然附近有黄河流经区域,但是仍有部分地区出现缺水现象,针对这一情况,巴彦淖尔市水科所引进一套Solartech PS370农业光伏提水灌溉系统对农业灌溉的实际情况进行研究分析。内蒙古农业光伏水利农作物种值
决方案:2012年,水科所引进Solartech PS370农业光伏提水系统,采用本套系统对10亩的葵花进行灌溉,5亩地微润,5亩地滴灌,同时还有10亩葵花地采用河水灌溉。通过这一年的实际对比,采用农业光伏提水与现代化灌溉方式相结合灌溉种植的葵花田比传统灌溉的葵花田的作物长势更旺盛、颗粒更饱满。
经济效益:Solartech PS370光伏提水系统年均发电达1971千瓦时,使用年限25年以上,可节省标准煤18.5吨,减排二氧化碳8.14吨,减排二氧化硫0.37吨,减排烟尘0.28吨,减排灰渣4.81吨

农业光伏水利农作物日常浇灌

项目地点:海南省琼海市
项目介绍:海南省琼海市农业光伏灌溉项目为全国“光伏水利先进实用技术优秀示范”工程,自2009年国家大力推广小型农田水利高效节水项目以来,各省积极响应,小农水利项目在祖国各地遍地开花。光伏水利项目响应中央一号文件“农业科技创新”精神,采用 “2011水利先进实用技术重点推广指导目录”Solartech光伏扬水系统,以“光伏水利”建设推动海南岛的生态循环经济发展。琼海市2011年小型农田水利高效节水项目于2012年4月建设完工。
解决方案:项目采用Solartech光伏扬水系统(PS7500),在扬程25米、取水距离200米的情况下,日供水200-260立方米,为周边200亩的槟榔、香蕉、菠萝、荔枝等热带经济作物提供光伏水利灌溉。
经济效益:光伏水利系统每年发电29435千瓦时,在其25年的使用年限内可节省标准煤278吨,减排二氧化碳122吨,减排烟尘4.5吨,减排灰渣72吨。海南省琼海市农业光伏提水灌溉系统

农业光伏水利大棚喷灌

湖北省远安县茅坪场村香菇种植基地是远安县出口食用菌质量安全示范基地,香菇种植规模达200亩500万袋。香菇种植需要大量的水来喷灌,保证大棚里空气湿度才能保证香菇的产量和品质
茅坪场村香菇种植有很好的自然条件,开阔的平地上方便搭建大棚,数十个香菇种植大棚排列在村口。距离大棚种植区800米左右,有条终年不会干涸的小河,可以保证香菇供水需求。四周还环绕着很多小山丘,环境秀丽。
虽然这里水资源丰富,但是要把河水送到800米外的大棚里也不是件容易的事,村民通常是用柴油机抽水灌溉。可是柴油价格一路攀升,无形中增加了香菇种植的成本。
2012年5月,为解决农业光伏大棚种植灌溉问题,远安水利局在国家水利部2011年水利先进实用技术重点推广目录中,了解到Solartech农业光伏扬水灌溉系统,不需要柴油,不需要电网,通过太阳能发电驱动水泵进行抽水灌溉,以蓄水替代蓄电,不仅节能并且环保,非常适合规模性的农业光伏大棚种植。
针对茅坪场村的情况,分析现场情况,制定了针对香菇大棚种植的系统优化解决方案。项目采用Solartech PS7500光伏扬水系统从深井取水,送至距离水源处200米,扬程50米高的山顶的蓄水池中(可储水200立方米)。蓄水池里水经过供水管道分流到距离1000米远的香菇种植园内,每个大棚设置一个开关,利用蓄水池落差压力,进行喷灌。湖北远安农业光伏大棚应用

解决农业水土流失难题

我国水土流失严重,水生态环境脆弱。由于特殊的气候和地形地貌条件,特别是山地多,降雨集中,加之人口众多和不合理的生产建设活动影响,我国成为世界上水土流失最严重的国家之一,水土流失面积达356万平方公里,占国土面积的1/3以上,土壤侵蚀量约占全球的20%。从分布来看,主要集中在西部地区,水土流失面积297万平方公里,占全国的83%。从土壤侵蚀来源来看,坡耕地和侵蚀沟是水土流失的主要来源地,3.6亿亩坡耕地的土壤侵蚀量占全国的33%,侵蚀沟水土流失量约占全国的40%。此外,我国约有39%的国土面积为干旱半干旱区,降雨少,蒸发大,植被盖度低,特别是西北干旱区,降水极少,生态环境十分脆弱。比如塔里木河、黑河、石羊河等生态脆弱河流,对人类活动干扰十分敏感,遭受破坏恢复难度大。中国陕西省靖边县毛乌素沙漠南缘项目介绍,2009年5月,依照“南封山、中改水、北治沙,国道沿线兴工商”的“三元一带”发展战略,大力发展生态农业及治沙护林,为靖边县治沙生态农业基地进行新能源应用规划。2009年6月12日,天源的光伏扬水系统在该生态农业基地正式建设完成运行,为在边缘沙漠地区种植农业经济作物以及树木的灌溉提供了充分的供水保障。陕西毛乌素沙漠水土治理项目 毛乌素沙漠水土治理项目采用Solartech PS3000光伏扬水沙漠生态灌溉光伏滴灌系统对沙漠经济植物进行全自动滴灌,灌溉沙土面积105亩。此外,使用光伏扬水滴灌系统施肥,更可减少肥料和农药用量,减少环境污染;光伏扬水重力滴灌与地面洪灌相比,可节水70%,大大提高了水资源利用率。
本项目是依托11万亩封沙育林的生态治理成果和未治理沙地,应用新能源光伏扬水农业灌溉技术,将防治荒漠化基地与科技生态农业项目的结合应用,是沙产业理论应用的典型案例,也是治沙女英雄牛玉琴继30年沙漠治理以来,在毛乌素沙漠区域建设的防沙治沙与促进经济社会可持续发展相结合;科技措施、工程措施和农耕措施相结合;防沙治沙与当地经济、社会发展和农民脱贫致富相结合;生态效益和经济效益相结合;生态建设与产业发展、结构调整和改进生产方式相结合的重大生态农业示范带动项目。陕西毛乌素沙漠水土治理项目效果

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