农业的绿色转型：韩国推出智能农场混合可再生能源系统-

智能农场图纸来源：Hindawi

前所未有的气候变化速度对能源的生产和消费带来了巨大的挑战。因此，许多国家都在加快推行可再生和可持续能源建设，这是减少对化石燃料依赖的重要方法。其中一个可行的转型途径是开发混合能源系统，尤其是利用当地现有的可再生资源（如生物质和太阳能）。

各国政府制定了一些针对性的政策，以鼓励清洁能源的推广。这些政策包括投资补贴、固定上网电价(Feed-in Tariff，FIT)、溢价补贴(Feed-in Premium，FIP)和绿色信贷等。最特殊的一项举措是引入了“能源消费者”这一概念，为利用可再生能源打开了大门，这可以采取混合能源系统的形式，引入了一些提高能源效率的巧妙策略，如热电联产。

韩国农业部门为减缓温室气体、实现农业绿色转型探索了一条新路径——采用智能农场来替代传统农场。智能农场贯彻了“能源消费者”概念，即利用可再生能源生产能源，并进行能源消费，多余的能源将供应给电网或储存起来。然而，智能农场需要高昂的投资成本，以满足主要用于供暖的高能源需求，而这一需求主要由化石燃料来满足。因此，为了实现碳中和目标，有必要开发以可再生能源为基础、高效且具有成本效益的能源系统。

韩国的智能农场正在研究一种混合可再生能源系统，以此来满足农场的减碳需求。这种能源系统集成了太阳能光伏热泵和备用木质颗粒锅炉，以提高系统的可靠性。该系统全年对农场的空气进行调节，因此可在冬季和夏季模式下运行。太阳能光伏系统是主要的电力来源，用于热泵、水回路和风机盘管的运行。无论热泵的运行情况如何，光伏电池板都会全年运行，而太阳能的不足或过剩都会得到电网的支持和平衡。如果没有太阳能，则使用木质颗粒锅炉来满足智能农场的需求。当农场不需要供暖或制冷时，太阳能光伏板的所有能量都会输出到电网。

智能农场被设计为两个种植区，以种植不同的农作物，风机盘管被相应地分配为15套和10套。此外，它还配备了管网以及用于控制热泵和储水箱温度的温度调节阀。例如，当热泵产生热水（超过50°C）时，温度控制阀将打开，通过增加冷却水的量来控制水温。能源系统设计有5台热泵和1台木质颗粒锅炉。

布局图来源：Hindawi

研究人员使用了动态模型和实际气象数据，以准确评估系统的性能。经过模拟系统运行发现：这种混合可再生能源系统降低了碳排放量，更加绿色环保。经济评估表明，该系统标准化的能源成本为0.218美元/千瓦时。太阳能光伏和生物质锅炉是系统的主要成本项；从环境角度看，该能源系统的碳排放明显低于传统能源系统，与电或化石燃料供暖系统相比，二氧化碳减排率在85.42%和88.94%之间。

研究结果表明，这种混合能源系统有极大的潜在应用空间和扩展潜力，可以根据需求进行定制和扩展。这种混合能源系统有助于农业部门绿色转型，减少温室气体排放，为应对气候变化危机做出贡献。

农场实际图来源：Hindawi

参考文献：

1. https://www.hindawi.com/journals/ijer/2023/4951589/

2. https://bbs.icnkr.com/thread-8163046-1-1.html

3. Government of the Republic of Korea, 2050 Carbon Neutral Strategy of the Republic of Korea: towards a Sustainable and Green Society, The Government of the Republic of Korea Seoul, Seoul, Korea, 2020.

4. Maurizio FACCIO,Mauro GAMBERI,Marco BORTOLINI, et al. State-of-art review of the optimization methods to design the configuration of hybrid renewable energy systems (HRESs)[J]. Front. Energy, 2018, 12(4): 591-622.

编译：王家欣

审核：Irene

编辑：Tommy