设施农业要盈利？能耗效率是关键！

设施农业是一种现代农业生产方式，是增强农业综合生产能力的重要途径。能源稳定性和能耗成本越来越成为设施农业提档升级面临的主要压力，也是很多设施农业项目无法实现盈利的关键障碍。因此，要尽快开展设施农业能耗效率基准测试，通过大量采集不同生产企业、设施类型和作物种类的能耗数据，进行纵横对比、深入分析，揭示多种设施农业模式背后的许多深层次的差别，建立高性能的行业基线和以能耗效率或生产力为度量的关键绩效指标。

设施农业能耗效率基准测试

开展设施农业能耗效率基准测试的目的，是通过描述设施农业的关键能耗指标、基线数据和设施级基准，开发一套全面的数据工具，并结合市场干预策略来解决使用节能技术、获取能源使用数据并进行分析决策等方面存在的障碍，从而提高设施农业生产企业的弹性、盈利能力和生产力，履行效率领导者对可持续性的承诺。通过与利益相关者密切合作，评估生产作业中的资源使用情况，制定行业标准，推荐最佳实践指南，倡导推动可持续发展的有效政策和激励措施。

卓有成效的设施农业能耗效率基准测试项目，可以形成值得信赖的能耗标准，为政府有关部门提供政策建议和监管依据。还可以通过与第三方认证和标准组织合作，以验证新兴技术解决方案、进行市场推广、优化效率激励产品的部署。通过基准测试平台，能够帮助设施农业生产企业优化资源投入和生产产出，改进运营模式。通过识别数据驱动效率提升，可以使建筑师、承包商、制造商、供应商、工程师能够更好地为客户服务。通过促进基准测试，供应链合作伙伴可以帮助种植者更好地进行生产，而单一设施和比较数据可以为未来的项目提供信息。通过组织技术咨询委员会，促进同行评审的最佳实践和验证技术，制定利益相关者驱动标准。

能耗效率主要技术领域

设施农业从种类上分，主要包括设施种植和设施养殖（畜禽养殖和水产养殖）两大部分。在国际上的称谓，欧洲、日本等通常使用“设施农业（Protected Agriculture）”这一概念，美国等国家通常使用“可控环境农业（Controlled Environmental Agriculture）”一词。本文讨论的范围限于设施种植业，其能耗主要涉及以下5个技术领域。

基础设施

设施种植业的基础设置一般分为温室大棚和人工光利用型植物工厂两大类。温室大棚包括传统保护性农业和高性能智能温室，可细化为连栋温室（玻璃、塑料、PC板等）、日光温室、塑料大棚、小拱棚（遮阳棚）等。而人工光利用型植物工厂（又称“室内农业”“垂直农场”）是完全由人工打造的植物生长环境，形成各种复杂程度不同的垂直种植。用于维持最佳植物生长环境的基础设施决定了其需要的能源强度。因此，能耗效率基准测试要按照基础设施的细分类别分别进行。在这些种植设施中，高性能现代化温室和人工光利用型植物工厂的设施环境调控要求高，设备自动化程度高，能源需求强度大，能耗成本占比大，应作为重点研究对象。

补光系统

在植物工厂里，人工光源是作物光合作用的唯一能量来源。而在温室生产中，补充光照能够提高作物的产量和品质。尤其是在北方，补光成为冬季生产的必要条件。由不同厂家生产的不同类型的照明与补光灯具，其功率和性能差别很大。要梳理不同空间内每种灯光类型的详细信息和运行时数，挖掘提高照明和补光设备能耗效率的潜力。

空气调节系统和除湿设备

为了创造更适宜作物生产的条件，设施种植使用加温、通风、降温、除湿等设备来保持生产空间的温度，管理植物生长发育过程中室内的湿度，并最大程度地减少与室内环境条件相关的病虫害问题。暖通空调和除湿设备的选择、单位大小和操作成本受多种因素影响，要尽量与所要控制空间的显负荷和潜在负荷紧密匹配。设备容量过大，能源消耗多，而且设备循环时间短会导致设备频繁开关，影响其预期寿命。设备容量过小，室内达不到温度和湿度的设定值范围，会影响作物的健康生长。优化暖通空调系统可以减少能源使用和运行成本，同时也能提高产量和品质，增加收益，提高生产企业的竞争力。

水肥管理系统

设施种植用水本身就是一个可持续性的指标，同时也不可避免地与能耗效率有密切联系。不同的灌溉方式、灌溉量以及水循环利用对能源的消耗各不相同，还直接影响生产环境温湿度控制。因此，衡量水管理系统的能源效率要考虑两个因素，一是维持水流动力和配肥的直接能耗，二是灌溉施肥对空间环境以及植株本体形成的环境调控能耗的增减。

自动化设备和控制系统

装备自动化能够节省劳力，提高生产作业标准，提升生产效率，但能源消耗相应增加。通过能耗效率分析，有助于量化自动化带来的效益和发现能耗效率的障碍。另外，设施农业的环境控制和水管理系统已经部分或全部实现了自动调控，控制系统的优化程度，关系到该生产单元的能耗效率。比如温度和相对湿度的设定值会极大地影响系统的使用效率，灯具的打开和关闭对周边温度、相对湿度、饱和水气压差产生直接影响，进而影响空气调节系统和除湿设备的运行。

实施能效项目的能源和非能源效益

通过能耗效率基准测试和分析，实施设施农业基于能源效率的最佳实践，不仅可以实现节能减排、降低能耗和能源费用，而且能够带来较大的非能源效益，包括增加产量、提高质量、降低运营成本、节省维护费用、减少劳动力需求等。如LED光源应用之后，不仅用电量大幅减少，还可以减少照明热负荷，降低暖通空调系统的成本和运行费用。LED灯具能够比传统照明技术发出更多的光子，为作物提供更多的能量，而且可以按照作物生长发育的需要调节光强和调制光谱，以提高作物的光合效率或产生影响作物结构、外观、颜色、味道和香气的作物化学反应。

加快设施农业能耗效率基准测试

设施农业能耗效率基准测试，需要通过大量采集不同生产企业、设施类型和作物种类的能耗数据，进行纵横对比、深入分析，揭示多种设施农业模式背后的许多深层次的差别，建立高性能的行业基线和以能耗效率或生产力为度量的关键绩效指标。在此基础上，可以由同行专家制定最佳实践指南。开展设施农业能耗效率基准测试，事关全行业的发展，涉及面广，工作量大，应该由政府相关部门尽快立项，委托第三方进行。如果能够由行业组织牵头，应该也是个不错的选择。一定要把基础工作做好：①定义关键术语、计量单位及其应用，避免这些术语被普遍误解或误用；②设计数据库格式，确保搜集/采集数据的程序标准化和统一化；③选择数据采集的生产企业，既要有代表性，而且又有积极参与的意愿。另外，项目牵头单位必须充分尊重企业的数据所有权，保护参与企业的商业秘密。各个参与企业的数据只能用来进行整体分析、建模，绝不可以向第三方泄露。参与企业应该得到改进能耗效率的优先服务。