适用范围

农业灌溉

技术提供单位

西北农林科技大学

技术简要描述

针对喷灌机组能耗高、灌溉均匀性差和配套产品缺乏等问题，通过集成创新和核心部件的原始创新，提出了移动式喷灌机组多能源（光电油）互补驱动理论与优化决策技术、节能降耗协同技术和精准灌溉技术，研发创制出2种多能源互补驱动喷灌机组（卷盘式和渠喂式）和3种配套产品（太阳能牵引机、太阳能驱动施肥装置和田间灌溉多功能作业机），机组运行能耗降低20.0%-28.6%，灌水均匀度不低于85%。

技术信息

卷盘式喷灌机，入机压力0.4-0.5MPa，调速范围0-60m/h；渠喂式喷灌机，入机压力0.2-0.25MPa。

商业应用情况

无

希望在技术转移过程中得到的帮助/支持

无

设备投资

应用该技术进行新建工程需新增多能源互补驱动卷盘式喷灌机（单喷头）或多能源互补驱动多喷头渠喂式喷灌机。其中单台卷盘式喷灌机的一次性投入金额为4.5万元，单台渠喂式喷灌机的一次性投入金额为9万元。单机控制灌溉面积约200亩，需新增200m3蓄水池一个，可根据用户需求选配太阳能施肥机，太阳能牵引机和多功能田间作业机等配套产品，一次性投资分别为1.2万元，1万元和2.8万元，本技术主要设备的技术寿命为20年。

年运行维护费

系统正常运行时，每亩灌溉耗水量与当地的气象条件以及作物类型、土壤类型等有关，单次灌溉亩耗水量为15-25m3，耗电量为15kWh/亩。经综合评估，单机耗费的人工费（工资）、设备折旧费、修理费、管理费等维护费用约为1000元/年。

投资回收期

卷盘式喷灌机售价为4.5万元，按年控制灌溉面积200亩计算，年运行成本15元/亩，若灌溉大田作物小麦、土豆等，亩增收效益平均为50元/亩，年增收效益10000元，则投资回报年限为6.6年。渠喂式喷灌机售价为9万元，按年控制灌溉面积500亩计算，年运行成本30元/亩，若灌溉大田作物小麦、土豆等，亩增收效益平均为50元/亩，年增收效益25000元，投资回报年限为10.0年。

附加效益

相关技术产品在河北润农节水科技公司等多家企业转化、生产和应用，2016和2017两年时间内，新增销售额1548.2万元，新增企业利润421.4万元，新增税收139.3万元。核算方法如下： 新增销售额包括两部分：（1）技术整体应用新增销售额；（2）技术对现有产品升级所带来的新增销售额，具体计算以企业年新增销售额×技术贡献率计入。依据各企业应用本项目技术程度，确定各企业技术贡献率。具体计算时，杨凌润沃公司的技术贡献率取100%，江苏天水灌排公司取63%，徐州立新灌排公司取40%，安徽艾瑞德农业装备公司取45%，河北润农节水科技公司取50%。 新增销售额通过各企业2015-2017年财务统计数据得到，2016年新增销售额=2016年销售额-2015年销售额，依次类推。 新增利润=新增销售额×企业综合销售利润率。 新增税收部分参照当地行业平均税收利率，取9%。 增产效益=与传统灌溉方式相比的作物增产率×传统灌溉方式下作物产量×产品应用面积×作物单价 灌溉面积=销售台数×单机控制面积×灌溉年数 单机控制面积：卷盘式喷灌机以200亩计，渠喂式喷灌机以500亩计。

综合效益

采用光伏电机驱动、新型低压喷头开发、管道参数与喷头工作压力优化等技术，使单/双/多喷头卷盘式喷灌机组入机压力由0.7、0.55和0.4MPa分别降低到0.5、0.4和0.3MPa，多喷头桁架式喷灌机入机水压力由0.25MPa降低到0.2MPa，降幅20.0%-28.6%。采用基于土壤含水量动态匹配的适时适量灌溉与多源传感器组合导航技术，实现机组精准灌溉，灌溉均匀度不低于85%，路径横向最大偏差不超过0.2m。以单台多能源互补驱动低能耗卷盘式喷灌机组为例，单机初始投资费用约为4.5万元，年运行费用（动力费、管理维护费等）约为0.2万元，单机控制灌溉面积约为200亩，亩节电效益为5kWh，亩节水效益为100m3，单机年节电效益1000kWh，节水效益20000m3。根据灌溉作物类型的不同，单机年增产效益约为4~10万元。

障碍对技术转移影响等级

无

技术成熟度

项目组与江苏天水灌排设备有限公司、河北润农节水科技有限公司、安徽艾瑞德农业装备股份有限公司等企业展开密切合作，实现了研发产品的批量生产，已在内蒙古、宁夏、陕西、安徽等地进行示范推广，据不完全统计，推广应用面积60.06万亩。经过多年科技攻关与技术研发，本项目构建了较为成熟的多能源互补驱动低能耗精准喷灌系统，在光伏电机驱动、机组精准导航和智能控制及系统配置优化等关键技术方面取得突破，成功开发出多能源互补驱动卷盘式和渠喂式喷灌机组2种灌溉设备及配套产品，实现了多能源互补驱动精准灌溉，使机组运行能耗显著降低，灌水均匀度优于国内外同类产品，同时提供了远程操控和自动报警系统，实现了机组的智能化控制，在多能源互补驱动低能耗精准喷灌机组的关键技术、硬件组成和管理运行等方面均做了相对完善的研究与开发。目前国内市场上光伏水泵的能量转化效率较低，蓄电池使用寿命短、价格相对昂贵，是造成机组光伏发电系统投资相对较高的主要原因。随着相关技术的发展与革新，本项目研发的喷灌机组及其配套产品的生产成本将进一步降低，多能源互补驱动喷灌机组可望实现以绿色无污染的太阳能作为唯一动力来源，产品有望得到更大面积应用。

技术适用性

本技术适用于农业大田灌溉领域，技术成果系统且稳定，不受特定条件限制，技术所应用的卷盘式喷灌机和轻小型平移机灵活性强，可适用于多类型地形地貌的灌溉作业，对地域、地块规模等无特殊要求，在风力较大地区应用时应在规划设计中有所考虑。灌溉作业区域应满足稳定的水源供应，在电力不易到达地区也可正常应用。

技术稳定性

该技术在工程运行过程中能保持稳定运行，不易受环境和技术参数的干扰。受喷灌作业的一般性技术约束，在风力较大地区或时段（风速>6 m/s）作业时，可为机组选用抗风性较强的喷头类型，或暂停喷灌作业。

技术安全性

该技术在应用中不存在发生二次污染、易燃易爆高毒性物质泄露等环境、安全事故的风险。技术应用中只需满足灌溉区域应有稳定的水源供应，对此外的配套设施要求较低，本技术研发产品及其配套产品可自成系统，满足产品技术的正常运行，尤其适用于电力供应难以到达的偏远地区，节水增产效益显著。

技术转移推广障碍

无

知识产权转让

技术拥有方在研发过程中，取得一批具有国内自主知识产权的成果，包括发明专利和软件著作权等，且为西北农林科技大学独立拥有。技术研发过程中引进了如美国维蒙特公司的中心支轴式喷灌机及其配套控制系统，经消化、吸收与应用，对其核心关键技术均已实现完全国产化。技术拥有方对本成果的核心技术具有较强的转让意愿，技术产权转让机制明晰，转让政策途径顺畅，且已有较丰富的转让案例，可在双方友好协商的基础之上，经学校推广处签订相关转让合同，实现各类形式的知识产权转让。