1 发展农业新能源的意义

能源是我国国民经济的命脉，能源问题已成为困扰当今人类发展的主要问题之一。我国是一个能源消费大国，在能源利用方面，其利用率比发达国家低约20%，可是其产值能耗则是发达国家的2倍多，这不仅严重制约了我国经济增长的能力，还带来了严重的环境污染。农业生产的能源消耗在整个能源资源中占有重要地位，目前传统的农业能源为煤炭等不可再生能源，不仅严重污染了环境，损害人们的健康。也使温室气体排放量过大，加剧了温室效应，从而引发各种自然灾害。因此，发展农业新能源技术，走低能耗、低排放的可持续发展道路是现代农业发展的重中之重。

2 新能源在农业上的应用

新能源具有可再生、无污染、分布广等优点。目前，新能源主要有太阳能、风能、水能、生物质能、地热能等[1]，这些新能源都已进入实用阶段，在农业上也具有宽广的应用前景和巨大的研究价值。

2.1 生物质能

生物质能[2]是指以生物质材料为来源的各种形式的可再生能源，包括植物、动物及排泄物、有机垃圾与有机废水等。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。

生物质能通过一定的技术手段转变成燃料物质，这称作生物质能转换技术。生物质能转换技术类型及其最终产物如图1所示。其中发电和供气是最终产物的两种主要形式，发电方式有沼气发电、秸秆直燃发电、生物质气化发电、垃圾发电等；供气可以采用沼气供气、生物质集中供气等。

沼气是指有机物质在厌氧环境下通过微生物发酵而产生的一种可燃气体[3]，目前沼气利用在生物质能的利用中呈现一枝独秀的局面。农作物秸秆、禽畜粪便和日常生活的有机垃圾作为发酵原料放入沼气池发酵，产生的沼气除了供应农户日常生活所需能源外，剩余可以发电。沼液、沼渣还可以作为绿色有机肥料用于农田和温室种植，大大减少了化肥的使用，减少了化肥对土壤和水源的污染。而欧美在沼气利用上更为先进，沼气通过进化并入天然气网，用于沼气燃料电池发电、作为车用燃料等[4]。

秸秆的利用价值非常大，除了是制造沼气的原料以外，秸秆能源化利用也在稳步提升。原来的秸秆都是一烧了之，既浪费了资源也污染了环境，而现在可以通过科技手段，将秸秆原料转化为耐贮存、好吸收的优质饲料。用这些优质饲料喂牛，减少了传统牛饲料的消耗量，创造了较高的经济效益。而牛粪可以在沼气池里发酵，产生沼气，牛粪同时还是天然的有机肥料。这就形成了“种—养—肉—奶—新能源（发电、沼气）—有机肥—种植业”的产业链条的无限循环。同时，秸秆还能直接制作有机肥、还有秸秆气化发电[5]、秸秆致密成型等。

图1 生物质能转换技术及其最终产物

生物燃料乙醇、生物柴油、生物氢[6]也是今后生物质能源的发展趋势之一。生物氢利用微生物发酵来制取氢气，其本质就是光合作用的过程，而且其燃烧产物是水，无污染，应用前景更为广阔。

江苏是一个能源消费大省，同时能源资源相对匮乏，因此发展生物质能等新能源意义重大。江苏生物质能利用主要集中在秸秆气化集中供气、秸秆发电、垃圾发电、沼气利用等方面。截止2010年，全省己建成秸秆发电项目60万kW，垃圾发电项目34万kW；建成并投入运行秸秆气化工程100处；己建成农村户用“一池三改”沼气工程近80万处，建设沼气生态村2 000个，发展形势良好。

2.2 太阳能

在全球能源日趋紧张和环境污染日趋严重的大环境下，太阳能成为节能减排的主力军。太阳能也是农业上最常见的一种可供利用的能源，太阳能发电可以同现代农业的种植、养殖、灌溉、病虫害防治以及农业机械动力等方面相结合，并且应用形式越来越多样化。据不完全统计，到2014年3月，我国的光伏蔬菜大棚、“渔光互补”水产养殖、光伏禽畜养殖大棚项目已达到400多个，并且光伏农业的市场正在快速发展。

光伏农业大棚（见图2）这是太阳能在农业生产众多应用中最为普遍的，主要通过在大棚上架设不同透光率的太阳能电池板或光伏薄膜来实现。其优势有：首先，因为具有一定的透光性，不仅能满足作物的不同采光需求，还能够养殖牲畜和发展渔业。其次，利用大棚的棚顶，能够节约土地资源。再次，这是一种新型的农业生产模式，可以利用光伏农业大棚把农业、生态和旅游业结合起来，发展旅游业。最后，大棚顶部的光伏电池板还可以遮阳吸热、替代建筑材料、美化外观等[8]。

图2 光伏大棚外观图

2010年6月，江苏泰州开始建设太阳能智能化农业温室，此温室集太阳能发电系统、农业工厂、物质循环系统、智能化控制系统、屋顶喷淋循环系统、屋顶导热管水循环系统、水暖风机内部调温系统组成的光伏农业智能温室大棚。2012年初，落户江苏徐州丰县的晖泽光伏能源项目正式并网发电，首日上网2.1万kWh。该项目总装机容量为23.8MW，刷新全国光伏发电最大装机纪录，成为目前世界上单体最大的生态农业屋顶光伏发电项目。2013年末，江苏连云港开始兴建蔬菜大棚光伏电站[9]，该电站建成后，年发电量可达2 000万kWh，而且大棚的照明、通风、供暖等用电设备都可以通过太阳能发电解决，实现了大棚和光伏电站的双向受益。

太阳能在农业上应用广泛。光伏水泵[7]是利用太阳能为动力的水泵，与常见的柴油机抽水机比较，更加节能环保，经济优势突出；太阳能杀虫灯也是利用太阳能给杀虫灯提供能源，而且太阳能杀虫灯安装方便，不需要架设常规电路；太阳能光伏发电板为蔬菜冷藏库存、大棚提供清洁能源，其移动方便，避免了配套变压器等费用。除此以外，还有太阳能污水净化系统、农业用太阳能转光膜、农业用光伏玻璃、太阳能马灯、太阳能干燥器等多种产品。

但是太阳能产品的价格偏高、缺乏相关法律依据和产业链等，这都是制约太阳能在农业上广泛应用的重要因素。

2.3 风能

早在13世纪，我国就已经用简易风车提水灌溉、制盐、碾米和磨面[10]。江苏海安县的风车保有量曾在历史最高时达到了7 208台，能为全县1.87万多hm2水稻灌溉，充分证明了风车的实用性。但是随着电力事业的发展，以往延续数百年的风车已经销声匿迹。如果用现代科技来改进传统风车，例如风油互补提水灌溉和发电装置，以风力机提水为主，以柴油机或电动机作为辅助动力，以替代传统的人力或畜力，从而实现了风车现代化，促进风能在农业上的应用。

随着近些年风力发电的迅速发展，现在农业上主要还是采用离网型小型风力发电机，这也是风能利用的另一种形式。据全球风能理事会统计，2013年全球风电累计装机容量达到，截至2012年底，中国风电装机规模达6 300万kW，成为世界风电装机容量最多的国家。江苏在“十一五”期间风电装机容量为150万kW，到2020年风电装机容量将达到1 000万kW。

虽然风力发电产量不断上升，发展迅速，但由于受自身资源特性的限制，在大部分农业生产上尚不能广泛运用。

2.4 水能

水能有潮汐水能、河流水能、海流能、波浪能等能量资源，但能在农业上应用，并且技术较成熟的是河流水能[6]。水能资源的利用主要表现在水电方面，水电在节能减排、降低运输和存储费用上具有巨大优势，“十二五”规划纲要也要求积极发展水电，目前，长江流域虽然全面完成流域梯级开发的河流还不多，但未来必将会有大批的水电站群建成。在农业上，一般采用单位装机100 kW以下的微型水力发电设施。相信在大批水电站群建成的条件下，江苏的微型水力发电设备会得到快速发展，为长江流域的农业发展作出巨大贡献。

水能的利用虽然已经具备了成熟的技术和经验，但跟风能一样，也受资源本身的限制，尚得不到广泛应用。

2.5 地热能

浅层地热能可用于农业温室的供暖，浅层地热能主要来源于地下水和浅层土壤中储存的太阳能。浅层地热能利用的两种方式为地中热交换系统和地源热泵系统[11]。其中地中热交换系统是将白天温室中积聚的富余太阳能储存到温室内土壤层中，等到夜间温室内气温降低时，再把储存的太阳能释放出来，以保持温室所需要的热量。

浅层地热能的使用仍然受到技术条件的限制，且没有形成产业化，设备安装费用高于利用传统能源的安装费用，因此浅层地热能的推广还需要财政进行补贴。

3 结语

农业上大力推广生物质能、太阳能、风能、水能、地热能等新能源的开发和应用，不仅可实现农业的可持续发展，也可减轻对环境、空气、土壤、水源的污染。但就目前情况来看，生物质能和太阳能在农业上利用率较高，风能、水能、地热能等新能源的大面积应用还需要一个过程。总体来说，要达到新能源在农业上的广泛应用并形成一定的市场规模，还需要一个长期的技术积累的过程。因此，有以下几点建议[12]：首先，要培养农民利用新能源发展农业的意识；其次，尽快完善相关法律制度，政府要出台相应优惠政策并加强监管，积极推动新能源建设；第三，重视技术人才培养，加强科技投入，提高创新能力；第四，积极推进产业化和市场化。

文章来源：水能经济 网址: http://snjj.400nongye.com/lunwen/itemid-41220.shtml

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