本文作者：張鐵民 閆國琦 溫利利 廖懿華 單位：華南農業大學工程學院

農業機械化是現代農業的基本特征，是解決我國“三農”問題的重要途徑。自改革開放以來，我國農業機械化有了長足進展，并且仍有很大潛力。新能源發展戰略是包括發達國家在內的全球性重點研究課題，而電動力則是新能源的集中體現形式。目前，電動力汽車技術成為世界范圍內主要工業發達國家的重點優先研究方向。可以預測，電動力農業機械是農業機械化進一步發展的重要途徑。我國除在研究領域對農業機械和新能源大力支持外，在產業化上也積極扶植。《2010年農業機械購置補貼實施指導意見》將補貼范圍擴大到12大類180個品目，一些經濟發達或農業發達地區配套補貼接近或高于國家補貼，農民甚至可以買到“3～4折”的農業機械。

隨著“新能源發電補貼”和“新能源汽車補貼”的試點運行，我國對新能源產業支持力度不斷加大。可見，未來新能源動力的農業機械將得到更大力度的政策扶植，具有巨大的產業化發展優勢。我國人多地少，能源短缺，山區與丘陵耕地面積多，地塊分散，尤其適合小型電動農業機械。隨著油價的上漲，農機使用成本不斷增加，大力發展電動力農業機械符合我國國情和未來的需要。廣義上講，電動農業機械包括利用電力作為驅動力的農業機械，在農業排灌和農產品加工機械中應用較早，技術較為成熟，如電動碾米機、脫殼機、榨油機、潛水泵和鼓風機等。此類以電動機提供驅動力的農業機械以固定式為主，方便獲得電網能量。而移動式農業機械特別是大中功率的農業機械，電動力驅動形式應用范圍較小，目前處于探索階段。

1電動力技術優勢

燃油動力農業機械體積大，質量大，不利于小空間環境作業;而電動力農業機械結構緊湊，體積小，質量輕，呈現“小、靈、巧”特點，工作回轉半徑小，尤其適用于南方丘陵與山地等小面積地塊作業和溫室大棚環境工作。中小功率傳統動力農業機械燃油發動機效率低，機械變速傳動機構復雜，特別是燃油發動機工作在大余量恒功率輸出狀態，不利于低碳節能。電動力農業機械具有良好的調速和靈活的功率控制能力，可使系統保持在高效狀態，特別是分散式多電機控制的實現代替了傳動機構，進一步簡化了農機結構，減小了農機的質量和體積。隨著世界一次能源進一步枯竭，近年來國際油價的漲幅明顯高于電價，而電能也可以從可再生能源中獲得。目前，無論從能耗的成本上看，還是從未來的能源取向來看，以電能作為最終利用形式的新能源取代一次能源是未來發展趨勢。電動機結構簡單，使用與維護成本低于燃油發動機，傳動鏈短，易于控制。在整體機械結構上，電動力農業機械也較為簡單可靠。初步估算，使用電動農業機械的成本相當于燃油發動機動力的1/3～1/5。燃油動力農業機械具有較嚴重的廢氣污染和油污染，對空氣和土壤有不良影響，特別在溫室大棚環境中，燃油動力農業機械的噪音污染也不得不考慮。以上因素對人體和環境影響較大［1］，特別是小功率的二沖程汽油機，尾氣排放和噪音污染更為嚴重。而電動力農業機械均不存在以上問題或影響較小，是真正節能、環保與綠色的農業機械。

2我國電動力農業機械發展現狀

2．1有線電動力農業機械

隨著電動機技術的應用和發展，該技術被較早地引入到固定式有線電動力農業機械領域，此類機械主要包括農產品加工機械、農業排灌機械和部分畜牧機械。交流感應電機具有結構緊湊、控制方便、功率轉速特性較好、成本低廉和便于維護等特點，在利用電網電源農業機械中應用最多，技術較為成熟。近年來，自動化溫室大棚技術發展較快，該技術的應用為有線電動農機提供了作業環境。文獻［4］所描述的一種單相交流電機為動力的多用途溫室機械，具有一定的代表性。該機械采用電纜供電，電機功率為2．2kW，額定轉速2850r/min，配以變速箱和執行機構，總質量為45kg，可以實現自行走、翻地、卷簾和播種施肥等功能。該電動機械體積和質量較小，適合棚室作業，而且沒有尾氣和噪音污染，具有較高的應用價值。綜上所述，自改革開放以來，我國農村電氣化水平得到迅速發展，特別是近年來中央對農村的重視和農村電網的改造，為我國農村電動力農業機械的發展提供了巨大的動力。

2．2移動式電源電動力農業機械

農產品加工和設施農業可以方便地獲得電網電源，其加工機械及作業機械宜優先采用電動力;而移動式電動農業機械多選用蓄電池電源或小型發電機組，由于容量和輸出功率等技術現狀，該類農業機械的應用集中在中小功率范圍。

2．2．1園林植保電動力機械

小型噴霧機械輸出功率較小，多采用人力肩背式，對于整體質量和體積提出小型化的要求，適合電動力的引入。特別是隨著超低量噴霧技術和靜電噴霧技術的發展，電控方式成為必然選擇。1972年，我國引進英國技術仿制了一系列手持式電動噴霧機械［5］。我國最早研發生產電動噴霧劑的一批科研單位或企業主要有唐山地區農科所、上海明光儀表廠、上海崇明縣紅星農場、石家莊紅旗五金塑料廠、天津農機所和北京懷柔農機廠等［6］。當時，此類產品采用干電池或蓄電池為動力源，整機質量為2～4kg，生產效率在4～6．67hm2/d。目前，電動噴霧器技術已很成熟，國內生產企業在300家以上，產品已大量走進農村農戶。20世紀80年代，我國從美國和日本等國家批量進口電動割草機;2002年，日本本田技研工業株式會社在我國申請了發明專利，采用充電電池組動力驅動割草機［7］;2005年，我國推出了“家用和類似用途電器的安全－步行控制的電動割草機的特殊要求”(GB4706．78－2005)，進一步規范了電動割草機的生產［8］。直到目前，國內涉及電動割草機的各種專利44項，生產廠家主要集中在廣東、江蘇、北京和上海等地區。1998年，牡丹江林業科學研究所、黑龍江省森林工業總局和大海林林業局機械廠等單位聯合研制了一款便攜式電動園林整枝機，并申請了國家專利［9］。該機械采用汽油發電機組提供電源，480W異步交流電機作為動力輸出，最大輸出轉速達10000r/min，整機直徑達到100mm。由于電機驅動減少了變速傳動機構，工作頭質量只有3kg。四川省農科院蠶業研究所與江蘇省電氣機械設計院合作開發了電動桑剪［10］，采用24V蓄電池供電，連續工作4－5h，整體質量小于6kg。1994年，肖家彪農藝師研發了一款電動采粉授粉器，與人工相比效率提高30倍［11］;2009年，中棉種業科技股份有限公司研發了的一款電動棉花電動采粉器，解決了過濾裝置由于花粉常常堵塞濾網而增加了電能消耗等問題，并申請了實用新型專利［12］。