農(nóng)業(yè)機械電氣化、智能化和電站化

農(nóng)業(yè)機械電氣化、智能化和電站化

摘要：

1） 農(nóng)業(yè)機械電氣化和電站化是一個非常有前景的方向，本文介紹＂碳奢侈品＂政策中生物質(zhì)如何成為太陽能儲能的最重要形式，并通過非常淺顯的市場規(guī)則說明：電站化農(nóng)機利用農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)電，為電動車充電和提過夜晚電力是經(jīng)濟可行的。

2） 農(nóng)業(yè)機械智能化將會比乘用車、商用車的智能化更有商業(yè)價值，技術(shù)實現(xiàn)和普及也會比乘用車來得更快。

在本文開始之前，先對＂碳奢侈品＂政策做一個全面的介紹，如下：

什么是碳奢侈品？碳奢侈品是一類價格高于傳統(tǒng)能源的非化石能源的能源消費總稱。我們不去爭論溫室效應(yīng)是否發(fā)生，是否會深刻影響人類未來。也不去討論化石能源什么時候會枯竭。這些爭論沒有意義，當下人們應(yīng)該做的、更有意義的事情是如何實現(xiàn)能源革命的第一階段目標。即以太陽能利用為核心，以＂STS＂（即solar to service。即太陽能轉(zhuǎn)換為服務(wù)人們生產(chǎn)生活的有用功）和經(jīng)濟經(jīng)濟價值為評判標準，找出太陽能應(yīng)用的終極方案，并以太陽能空間能源的規(guī)模應(yīng)用為成熟標志（如空間電推、月球、火星、空間站能源的規(guī)?；茉磻?yīng)用）。

＂碳奢侈品＂政策中，包含三個方面的內(nèi)容：

第一，大力發(fā)展個人分布式屋頂光伏、用電企業(yè)自發(fā)自用、城市城郊集體光伏和水光互補抽水蓄能。通過激活住房維修基金、給集體住房安裝上光伏面板。給高收入人群、盈利能力好的企業(yè)減稅，引導他們?nèi)ネ顿Y光伏自用光伏面板。建立一個由水電企業(yè)庫容稅及所有稅收組成的水光互補基金，讓水電企業(yè)零成本建設(shè)水光互補，抽水蓄能電站。上面四個方面的經(jīng)濟刺激措施，使得全國每年安裝量200GW～400GW以上，投資總額每年在0．6～1．2萬億之間。從2020年持續(xù)到2040年，光伏發(fā)電將占總用電量的50％～100％。

第二，新能源汽車消費。對購買新能源汽車的高收入人群，減免個稅。采用短途純電，長途增程備用的方式發(fā)展新能源汽車。

第三，生物質(zhì)能源作為儲能方式的利用。利用電氣化、電站化農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)業(yè)廢棄物、野生雜草（總量30億噸，發(fā)電量2萬億度以上）。這些電能是可存儲的，主要用來給電動車直流快充，及沒有陽光的時候補充電網(wǎng)電力。產(chǎn)生的沼液作為肥料，超過農(nóng)業(yè)需求。沼渣碳化后可以得到數(shù)億噸沼渣碳作為燃料。

當前能源革命主要技術(shù)變革發(fā)生在三個領(lǐng)域，分別是：1）能源的來源，2）能源的存儲，3）可移動能源。三個技術(shù)領(lǐng)域看起來相近、創(chuàng)新點相同，可實際上三個領(lǐng)域的突破口完全不一樣。光伏是最高效可靠的能源來源，解決儲能問題有，A．使用水光互補，抽水蓄能方式可以提供50％也就是5萬億度電力（當前水電17％，水光互補后增加到40％，其他通過抽水蓄能實現(xiàn)）。B． 電動車儲能，中國目前汽車保存量約3億量。如果所有車輛都電動化，每個車輛電池平均儲電量為40度，那么可以儲能120億度。而中國年用電6．8萬億度的日用電最高峰是220億度，就在2019年夏天突破的用電峰值記錄。當2040年年用電量為10萬億度時，日用電最高峰會是320億度以上。電動車儲能可以貢獻最多約三分之一的電力儲能能力。而農(nóng)機電站化可以提供裝機10億KW容量以上，沼氣發(fā)電可以提供超過20％以上的電力，這些電力都是可存儲的。

上面是描繪2040年電力宏圖，目標有點過于著急。如果我們將這個目標變?yōu)樽罡吣繕耍稍偕l(fā)電100％）的三分之一，也就是光伏、生物質(zhì)等新增發(fā)電份額占到30％，也就3萬度。這樣的目標是輕而易舉就實現(xiàn)了。

最容易實現(xiàn)的是農(nóng)業(yè)機械電氣化和電站化，利用農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)電。在當前合理的市場規(guī)劃和技術(shù)方案下。沼氣發(fā)電給交通工具充電，是具有巨大商業(yè)價值的。下面介紹如何挖掘這些商業(yè)價值。

先看一下當前農(nóng)機和生物質(zhì)利用情況，全國農(nóng)機總動力接近10億千瓦，幾乎全部都是汽柴油動力。農(nóng)機種類、數(shù)量數(shù)據(jù)不詳。生物質(zhì)沼氣的售價0．4～3．5元每標方（2元以上是提純后的沼氣，跟天然氣同價），生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)電價大部分是0．6～0．7元每度。特殊補貼可達1元每度。

農(nóng)機的購買成本只能通過農(nóng)作物產(chǎn)出回收，沼氣發(fā)電最高電價不到1元。如果我們將農(nóng)機改成LY混動車結(jié)構(gòu)，并統(tǒng)一成15KWe，30KWe，60KWe，120KWe四種增程規(guī)格，發(fā)電電動機以發(fā)電優(yōu)先。我們知道農(nóng)機比乘用車簡單，其購買成本遠低于乘用車。以15KWe規(guī)格的農(nóng)機為例，假定農(nóng)機購買價格為6萬（這樣的價格比A00級純電動車相當，農(nóng)機還不含電池，實際可能連2萬也不到。）如果使用農(nóng)機的農(nóng)民，有足夠多的生物質(zhì)，用來沼氣發(fā)電。15KWe，每年300天，每天發(fā)電20小時。一年發(fā)電量為9萬度。按照電動車充電價格1．2～1．8元。年發(fā)電收入超過10萬?？鄢徶贸杀?萬，剩下4萬為生物質(zhì)原料成本。按噸秸稈產(chǎn)沼氣350標方，發(fā)電700度。每年需要秸稈128噸，折合每噸秸稈購買費用312元。也就是說電動化電站化農(nóng)機，一年可以回收農(nóng)機購置成本。

那么沼氣環(huán)節(jié)呢？每天發(fā)電300度，需要150標方沼氣，1立方米厭氧容積1天可以生產(chǎn)1標方的沼氣。我們看看300立方沼氣的投資成本。下面是2017年實際工程的數(shù)據(jù)，300立方沼氣規(guī)模，日均產(chǎn)沼氣300標方。年發(fā)電收入在20萬，兩到三年可以回收厭氧環(huán)節(jié)的投資。當然，如果沼氣發(fā)電直接上電網(wǎng)，那么按照0．5元每度。那么沼氣發(fā)電只能夠購買原料的成本。當發(fā)電規(guī)模上升，如達到當前大規(guī)模（MW級）沼氣上網(wǎng)，因沼氣發(fā)電環(huán)節(jié)使用了農(nóng)機，而MW級沼氣發(fā)電站的發(fā)電環(huán)節(jié)成本在0．2～0．3元每度，農(nóng)機復用相當節(jié)約了0．2～0．3元／度電成本。碳奢侈品政策中，農(nóng)機電站化和生物質(zhì)沼氣發(fā)電，上網(wǎng)電價0．6～0．7元是有獲利。

附：300立方沼氣基本主體工程設(shè)計參數(shù)及成本

一項目建設(shè)內(nèi)容

升流式厭氧工藝（USR）消化器容積300m3、儲氣柜60m3、預處理池30m3的沼氣工程。

1）厭氧消化器

USR厭氧消化器容為300m3，采用三七磚混結(jié)構(gòu)，圓柱體厭氧消化器外形尺寸直徑8m，高6m，磚30000塊，砂漿60方，造價50500元，體外設(shè)置保溫層150m2，造價5000元，基礎(chǔ)直徑11m，下挖0．6m，挖土實方60m3，三七灰土回填，造價1200元，鵝卵石墊層0．2m，混凝土地基礎(chǔ)厚0．4m，用量60m3＊500＝30000元，工程造價86700元。

2）封水槽、貯氣柜

沼氣貯氣柜鐘罩容積60m3，貯氣柜直徑5m，高3m，普通鋼板焊接，造價18000元，穩(wěn)定架用12＃＂工＂字鋼制作，設(shè)欄桿、天梯防滑板等造價2000元。氣柜水封槽二四磚混結(jié)構(gòu)，外形尺寸直徑6m，高3m，造價6000元。氣柜基礎(chǔ)，直徑為7m，下挖0．5m，挖土實方20方， 三七灰土回填，造價400元，鵝卵石墊層0．2m，混凝土地基礎(chǔ)厚0．3，用量20m3＊500＝10000元，工程造價36400元。

3）調(diào)料池

沼氣調(diào)料池容積30m3為磚混結(jié)構(gòu)，長x寬x深＝3＊5＊2＝30m3，造價30＊200元／m3＝6000元。

4）凈化操作間

磚混結(jié)構(gòu)凈化操作間建筑面積12m2，造價12＊400元／m2＝8400元。

5）設(shè)備配置，管道、閥門、污泥泵、脫硫設(shè)備及中央控制器等造價50000元。

二項目主要建筑物及設(shè)備投資

項目總投資：22．45萬元

1、主要建筑物項目及造價表

2、主要設(shè)備與價格表

3、其他部分（不含稅金）