基于人-车-土系统的撒肥机组能耗与一源多用潜力分析

针对“人-车-土”作业系统下重型撒肥机组油耗因素机制不清和农机单次作业期短、作业频次低导致的农机“电源撂荒”问题,分析“人-车-土”系统油耗结构方程模型互作机制并预测纯电动拖拉机电源“一源多用”模式对“生活-生态”的增益潜力。首先,开展重型拖拉机撒肥作业田间综合试验,采集驾驶员疲劳度、拖拉机燃油油耗、耕层土壤表征量等作业要素数据,建立驾驶员-拖拉机-耕层土壤的油耗结构方程模型;然后,基于结构方程因果关系探寻农机油耗因子间相关性;最后,基于油耗等值转换理论计算燃油农机等效需电量与碳排放量,预测纯电动拖拉机“一源多用”模式对生产生活电源互换共享与减排降碳的贡献潜力。结果表明:耕层土壤紧实度是拖拉机主要油耗影响因素;驾驶员操作疲劳对油耗具有间接影响,可通过操纵拖拉机间接影响耕层物理性质和拖拉机碳排放、作业效率。电动拖拉机电源“一源多用”对农网末端小型用电设施供电具有一定潜力,在机械化田间管理期,等效耗电量约为45 kW·h/hm^(2),减少碳排放12 kg/hm^(2)(CO_(2)),中小规模农场可减少农机碳排放约2464 t(CO_(2)),节约电9.24×10^(6) kW·h,并且其电源闲置时提供约110 t玉米烘干所需电力,或165台通风设备全天同时通风所需电力,或5500个路灯夜间照明的电能,或11个值班室全年的用电需求。