關(guān)于溫室鈉燈補(bǔ)光系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析

李思博，杜孝明（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)設(shè)施結(jié)構(gòu)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100125）

目前，設(shè)施農(nóng)業(yè)在國(guó)內(nèi)蓬勃發(fā)展，受眾多投資者的青睞，越來(lái)越多的荷蘭高檔溫室進(jìn)入國(guó)門(mén)。國(guó)外宣稱(chēng)“補(bǔ)多少光就增加多少產(chǎn)量”，這建立在標(biāo)準(zhǔn)的荷蘭模式之上，即高投入、高產(chǎn)出，匹配的是荷蘭數(shù)代人積累的種植經(jīng)驗(yàn)。而國(guó)內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展時(shí)間并不長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)與工藝積累并不深，實(shí)際產(chǎn)量很難達(dá)到國(guó)外同等溫室能達(dá)到的峰值。因此，如何匹配國(guó)內(nèi)的種植工藝及經(jīng)驗(yàn)，合理選擇溫室配置，循序漸進(jìn)發(fā)展，成為一個(gè)值得探討的問(wèn)題。

眾所周知，荷蘭的陽(yáng)光資源匱乏，遠(yuǎn)遜于國(guó)內(nèi)平均光照水平。在現(xiàn)代溫室生產(chǎn)中，盈利是產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的首要?jiǎng)恿Α６黾友a(bǔ)光系統(tǒng)，不僅需要考慮前期成本投入，還需要考慮運(yùn)行成本支出，因此在項(xiàng)目前期做好精準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)分析將格外重要。文章將從溫室頂部高壓鈉燈補(bǔ)光系統(tǒng)的設(shè)備投入成本、生產(chǎn)運(yùn)行成本、綜合計(jì)算3 個(gè)方面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

設(shè)備投入成本

計(jì)算條件

以1 棟144 m×72 m、肩高5.5 m、桁架底高4.7 m 的玻璃溫室作為典型溫室計(jì)算模型，選取額定電壓380 V、額定功率1032 W 的農(nóng)用高壓鈉燈作為補(bǔ)光燈具，工作面高度0.8 m，提出光合作用光子通量密度不低于150 μmol/（m2·s）的需求。

補(bǔ)光空間建模

廠(chǎng)家給出使用該燈具的平均照度達(dá)到11500 lx即可滿(mǎn)足光合作用光子通量密度150 μmol/（m2·s）的要求，因此使用DIAlux 軟件進(jìn)行光環(huán)境模擬，結(jié)合連棟溫室特點(diǎn)的補(bǔ)光燈布置方案見(jiàn)圖1、補(bǔ)光燈點(diǎn)照度值見(jiàn)圖2。

設(shè)備投資概算

圖1 補(bǔ)光燈布置方案

圖2 補(bǔ)光燈點(diǎn)照度值/lx

根據(jù)補(bǔ)光燈布置進(jìn)行電氣工程初步設(shè)計(jì)。共990 盞補(bǔ)光燈，總安裝負(fù)荷為1021.7 kW，功率因數(shù)為0.9，補(bǔ)償至0.95，采用2 臺(tái)630kVA箱式變電站，負(fù)載率為87.2%；每99 盞高壓鈉燈配套1 臺(tái)控制柜。出控制柜垂直方向敷設(shè)150 mm×50 mm 金屬線(xiàn)槽，垂直于桁架方向布置50 mm×50 mm 金屬線(xiàn)槽；補(bǔ)光燈干線(xiàn)采用YJV-1kV-4×6，支線(xiàn)采用YJV-1kV-3×2.5，均沿金屬線(xiàn)槽敷設(shè)，出線(xiàn)槽后穿可彎曲金屬導(dǎo)管KJG20 敷設(shè)。主電纜采用YJV22-1kV-3×185+2×95 直埋敷設(shè)，入戶(hù)處穿電纜保護(hù)管。典型溫室補(bǔ)光系統(tǒng)主要設(shè)備材料見(jiàn)表1。使用廣聯(lián)達(dá)概算軟件進(jìn)行補(bǔ)光電氣工程概算見(jiàn)表2，得出初期投資M1為3571854.65 元。

生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本

年運(yùn)行成本

年運(yùn)行成本可按公式（1）進(jìn)行計(jì)算。

M2：年運(yùn)行成本（元）

表1 典型溫室補(bǔ)光系統(tǒng)主要設(shè)備材料表(材料價(jià)格綜合參考北京造價(jià)信息及市場(chǎng)價(jià)）

表2 典型溫室補(bǔ)光系統(tǒng)電氣工程費(fèi)用表

P：總安裝負(fù)荷（kW）

D：年運(yùn)行天數(shù)（天）

h1：高峰電價(jià)時(shí)段補(bǔ)光小時(shí)數(shù)（h）

h2：平價(jià)時(shí)段補(bǔ)光小時(shí)數(shù)（h）

h3：低谷電價(jià)時(shí)段補(bǔ)光小時(shí)數(shù)（h）

m1：高峰時(shí)段電價(jià)[元/（kW·h]

m2：平價(jià)時(shí)段電價(jià)[元/（kW·h]

m3：低谷時(shí)段電價(jià)[元/（kW·h]

假設(shè)該補(bǔ)光系統(tǒng)用于番茄種植，每年補(bǔ)光90 天，綜合參考北京郊區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電時(shí)段和電價(jià)，7:00～9:00 補(bǔ)光2 h 對(duì)應(yīng)電價(jià)為0.6005 元/（kW·h），17:00～18:00 補(bǔ)光1 h 對(duì)應(yīng)電價(jià)為0.6055 元/（kW·h），18:00～19:00 補(bǔ)光1 h 對(duì)應(yīng)電價(jià)為0.9042 元/（kW·h），根據(jù)公式1 可計(jì)算出年運(yùn)行成本為250176.53 元。

全周期運(yùn)行成本

全周期運(yùn)行成本可按公式（2）進(jìn)行計(jì)算。

M3：全周期運(yùn)行成本（元）

Y：溫室使用年限（年）

S：維護(hù)成本（元）

溫室使用年限Y 按照20 年進(jìn)行計(jì)算，補(bǔ)光燈壽命遠(yuǎn)大于運(yùn)行時(shí)間，因此無(wú)需考慮維護(hù)成本S，則上述補(bǔ)光系統(tǒng)全周期運(yùn)行成本為5003530.54 元。

綜合計(jì)算

全周期補(bǔ)光總成本可按公式（3）計(jì)算。

M4：全周期補(bǔ)光總成本（元）

按公式（4）計(jì)算單位面積平均成本。

M：?jiǎn)挝幻娣e平均成本[ 元/（年·m2）]

S：溫室面積（m2）

通過(guò)計(jì)算，上述補(bǔ)光系統(tǒng)全周期補(bǔ)光總成本為8575385.19 元，單位面積平均成本為41.36 元/（年·m2）。

結(jié)論

以上述假設(shè)條件進(jìn)行補(bǔ)光后，若產(chǎn)量及品質(zhì)的提升所帶來(lái)的收益大于41.36 元/（年·m2），則設(shè)置補(bǔ)光系統(tǒng)有價(jià)值。文章提供的經(jīng)濟(jì)分析的方法，旨在指導(dǎo)用戶(hù)合理設(shè)置補(bǔ)光系統(tǒng)，補(bǔ)光光合作用光子通量密度不為150 μmol/（m2·s）時(shí)，可用同樣的方式進(jìn)行估算。