設施農(nóng)業(yè)是一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是增強農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的重要途徑。能源穩(wěn)定性和能耗成本越來越成為設施農(nóng)業(yè)提檔升級面臨的主要壓力，也是很多設施農(nóng)業(yè)項目無法實現(xiàn)盈利的關鍵障礙。因此，要盡快開展設施農(nóng)業(yè)能耗效率基準測試，通過大量采集不同生產(chǎn)企業(yè)、設施類型和作物種類的能耗數(shù)據(jù)，進行縱橫對比、深入分析，揭示多種設施農(nóng)業(yè)模式背后的許多深層次的差別，建立高性能的行業(yè)基線和以能耗效率或生產(chǎn)力為度量的關鍵績效指標。

設施農(nóng)業(yè)能耗效率基準測試

開展設施農(nóng)業(yè)能耗效率基準測試的目的，是通過描述設施農(nóng)業(yè)的關鍵能耗指標、基線數(shù)據(jù)和設施級基準，開發(fā)一套全面的數(shù)據(jù)工具，并結(jié)合市場干預策略來解決使用節(jié)能技術、獲取能源使用數(shù)據(jù)并進行分析決策等方面存在的障礙，從而提高設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的彈性、盈利能力和生產(chǎn)力，履行效率領導者對可持續(xù)性的承諾。通過與利益相關者密切合作，評估生產(chǎn)作業(yè)中的資源使用情況，制定行業(yè)標準，推薦最佳實踐指南，倡導推動可持續(xù)發(fā)展的有效政策和激勵措施。

卓有成效的設施農(nóng)業(yè)能耗效率基準測試項目，可以形成值得信賴的能耗標準，為政府有關部門提供政策建議和監(jiān)管依據(jù)。還可以通過與第三方認證和標準組織合作，以驗證新興技術解決方案、進行市場推廣、優(yōu)化效率激勵產(chǎn)品的部署。通過基準測試平臺，能夠幫助設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)化資源投入和生產(chǎn)產(chǎn)出，改進運營模式。通過識別數(shù)據(jù)驅(qū)動效率提升，可以使建筑師、承包商、制造商、供應商、工程師能夠更好地為客戶服務。通過促進基準測試，供應鏈合作伙伴可以幫助種植者更好地進行生產(chǎn)，而單一設施和比較數(shù)據(jù)可以為未來的項目提供信息。通過組織技術咨詢委員會，促進同行評審的最佳實踐和驗證技術，制定利益相關者驅(qū)動標準。

能耗效率主要技術領域

設施農(nóng)業(yè)從種類上分，主要包括設施種植和設施養(yǎng)殖（畜禽養(yǎng)殖和水產(chǎn)養(yǎng)殖）兩大部分。在國際上的稱謂，歐洲、日本等通常使用“設施農(nóng)業(yè)（Protected Agriculture）”這一概念，美國等國家通常使用“可控環(huán)境農(nóng)業(yè)（Controlled Environmental Agriculture）”一詞。本文討論的范圍限于設施種植業(yè)，其能耗主要涉及以下5個技術領域。

基礎設施

設施種植業(yè)的基礎設置一般分為溫室大棚和人工光利用型植物工廠兩大類。溫室大棚包括傳統(tǒng)保護性農(nóng)業(yè)和高性能智能溫室，可細化為連棟溫室（玻璃、塑料、PC板等）、日光溫室、塑料大棚、小拱棚（遮陽棚）等。而人工光利用型植物工廠（又稱“室內(nèi)農(nóng)業(yè)”“垂直農(nóng)場”）是完全由人工打造的植物生長環(huán)境，形成各種復雜程度不同的垂直種植。用于維持最佳植物生長環(huán)境的基礎設施決定了其需要的能源強度。因此，能耗效率基準測試要按照基礎設施的細分類別分別進行。在這些種植設施中，高性能現(xiàn)代化溫室和人工光利用型植物工廠的設施環(huán)境調(diào)控要求高，設備自動化程度高，能源需求強度大，能耗成本占比大，應作為重點研究對象。

補光系統(tǒng)

在植物工廠里，人工光源是作物光合作用的唯一能量來源。而在溫室生產(chǎn)中，補充光照能夠提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。尤其是在北方，補光成為冬季生產(chǎn)的必要條件。由不同廠家生產(chǎn)的不同類型的照明與補光燈具，其功率和性能差別很大。要梳理不同空間內(nèi)每種燈光類型的詳細信息和運行時數(shù)，挖掘提高照明和補光設備能耗效率的潛力。

空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和除濕設備

為了創(chuàng)造更適宜作物生產(chǎn)的條件，設施種植使用加溫、通風、降溫、除濕等設備來保持生產(chǎn)空間的溫度，管理植物生長發(fā)育過程中室內(nèi)的濕度，并最大程度地減少與室內(nèi)環(huán)境條件相關的病蟲害問題。暖通空調(diào)和除濕設備的選擇、單位大小和操作成本受多種因素影響，要盡量與所要控制空間的顯負荷和潛在負荷緊密匹配。設備容量過大，能源消耗多，而且設備循環(huán)時間短會導致設備頻繁開關，影響其預期壽命。設備容量過小，室內(nèi)達不到溫度和濕度的設定值范圍，會影響作物的健康生長。優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)可以減少能源使用和運行成本，同時也能提高產(chǎn)量和品質(zhì)，增加收益，提高生產(chǎn)企業(yè)的競爭力。

水肥管理系統(tǒng)

設施種植用水本身就是一個可持續(xù)性的指標，同時也不可避免地與能耗效率有密切聯(lián)系。不同的灌溉方式、灌溉量以及水循環(huán)利用對能源的消耗各不相同，還直接影響生產(chǎn)環(huán)境溫濕度控制。因此，衡量水管理系統(tǒng)的能源效率要考慮兩個因素，一是維持水流動力和配肥的直接能耗，二是灌溉施肥對空間環(huán)境以及植株本體形成的環(huán)境調(diào)控能耗的增減。

自動化設備和控制系統(tǒng)

裝備自動化能夠節(jié)省勞力，提高生產(chǎn)作業(yè)標準，提升生產(chǎn)效率，但能源消耗相應增加。通過能耗效率分析，有助于量化自動化帶來的效益和發(fā)現(xiàn)能耗效率的障礙。另外，設施農(nóng)業(yè)的環(huán)境控制和水管理系統(tǒng)已經(jīng)部分或全部實現(xiàn)了自動調(diào)控，控制系統(tǒng)的優(yōu)化程度，關系到該生產(chǎn)單元的能耗效率。比如溫度和相對濕度的設定值會極大地影響系統(tǒng)的使用效率，燈具的打開和關閉對周邊溫度、相對濕度、飽和水氣壓差產(chǎn)生直接影響，進而影響空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和除濕設備的運行。

實施能效項目的能源和非能源效益

通過能耗效率基準測試和分析，實施設施農(nóng)業(yè)基于能源效率的最佳實踐，不僅可以實現(xiàn)節(jié)能減排、降低能耗和能源費用，而且能夠帶來較大的非能源效益，包括增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低運營成本、節(jié)省維護費用、減少勞動力需求等。如LED光源應用之后，不僅用電量大幅減少，還可以減少照明熱負荷，降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的成本和運行費用。LED燈具能夠比傳統(tǒng)照明技術發(fā)出更多的光子，為作物提供更多的能量，而且可以按照作物生長發(fā)育的需要調(diào)節(jié)光強和調(diào)制光譜，以提高作物的光合效率或產(chǎn)生影響作物結(jié)構(gòu)、外觀、顏色、味道和香氣的作物化學反應。

加快設施農(nóng)業(yè)能耗效率基準測試

設施農(nóng)業(yè)能耗效率基準測試，需要通過大量采集不同生產(chǎn)企業(yè)、設施類型和作物種類的能耗數(shù)據(jù)，進行縱橫對比、深入分析，揭示多種設施農(nóng)業(yè)模式背后的許多深層次的差別，建立高性能的行業(yè)基線和以能耗效率或生產(chǎn)力為度量的關鍵績效指標。在此基礎上，可以由同行專家制定最佳實踐指南。開展設施農(nóng)業(yè)能耗效率基準測試，事關全行業(yè)的發(fā)展，涉及面廣，工作量大，應該由政府相關部門盡快立項，委托第三方進行。如果能夠由行業(yè)組織牽頭，應該也是個不錯的選擇。一定要把基礎工作做好：①定義關鍵術語、計量單位及其應用，避免這些術語被普遍誤解或誤用；②設計數(shù)據(jù)庫格式，確保搜集/采集數(shù)據(jù)的程序標準化和統(tǒng)一化；③選擇數(shù)據(jù)采集的生產(chǎn)企業(yè)，既要有代表性，而且又有積極參與的意愿。另外，項目牽頭單位必須充分尊重企業(yè)的數(shù)據(jù)所有權，保護參與企業(yè)的商業(yè)秘密。各個參與企業(yè)的數(shù)據(jù)只能用來進行整體分析、建模，絕不可以向第三方泄露。參與企業(yè)應該得到改進能耗效率的優(yōu)先服務。