[发明专利]利用储能液化空气进行土壤深松深施作业的方法

说明书

本发明涉及利用储能液化空气进行土壤深松深施作业的方法，包括：储能模块、运输模块、气化发电模块、气化做功模块、喷爆深松模块、物料深施模块，本发明具有经济效益显著、生态效益显著、社会效益显著等诸多优点。

技术领域

本发明涉及现代农业田间管理机械领域，特别涉及利用储能液化空气进行土壤深松深施作业的方法。

背景技术

较传统农机平面破环性翻耕，立体保护性免耕技术及装备充分利用压缩气体进行土壤深松和物料深施原理能有效修复和改良土壤，其作业效率高、质量好和节能环保，代表了新一代耕作技术革新。该技术主要采用空气压缩机将电能转化为高压空气能，通过压缩空气瞬间释放致使空气迅速膨胀对土壤做功，将空气势能转化为土壤喷爆深松和物料喷射深施的机械能，从而实现高效进行保护性耕作目的。目前，相关立体保护性耕作装备采用搭载移动空压机或携带高压储气罐来提供压缩空气，而整个装备移动和相关控制需要的能源尚需燃油发动机或外接电源提供。

可再生清洁能源的应用是当今世界发展的必然趋势。可再生清洁能源尤其是风能和太阳能是间歇性能源，产生的能量不是持续性能量，不符合人们对能量的实际需求，同时有些可再生能源如海洋能、风能等还会受到地理环境的限制。这些可再生性能源需要一个合适能源储存系统，而目前大多数储能技术对这些间歇性可再生清洁能源的存储非常困难，且存在地理环境条件限制。但是，利用液化空气储能（LAES）技术可对可再生能源大规模进行有效储存，该技术不但可以对间歇性可再生能源进行有效储存，不受地理环境因素的限制，能有效解决弃电和峰谷差的问题，而且便于管理和运输，相关技术也较为成熟。

目前土壤深松机和土壤物料深施机，是利用搭载到机械平台上的空气压缩机或携带压缩空气储气罐来提供能源进行土壤气爆深松和（或）物料喷射深施，而机械运动和相关控制所需能源主要通过其他动力装置提供，如燃油发动机、电动机等，成套装备体系中能源结构复杂，能耗难以统一。

第一、气爆深松机或喷射物料深施机搭载压缩空气装置带来诸多不便。现有装置搭载相应空压机或高压储气罐，在实际应用中存在如下问题：

1、搭载空压机存在的缺陷：

（1）成本高：由于配套空压机一般体积较大，设备及装配复杂，易于损坏而导致停机，负载过重，能耗大且转化效率较低，运营和维修成本较高。深松深施作业用动力系统，除了压缩空气，还需燃油、电力等能源供给，系统复杂，能耗大，系统配合效率低。

（2）污染环境：首先，是噪音污染，不论是燃油发动机还是电动机，在实际运行过程中均有或大或小的噪音，影响作业环境，特别是晚上作业尤其严重；其次，碳排放污染环境。燃油发动机尾气排放对大气造成污染，增加了碳排放。

（3）有安全隐患：空压机产生的高压气体在移动作业中，因为不断剧烈震动容易产生安全隐患。

2、携带高压储气罐存在的隐患

（1）成本高、效率低。高压气体运输储存对技术要求较高且复杂，容器体积相对较大，能量储存密度不高致使单次作业循环时间较短，需要频繁充气加气，工序麻烦，因而单位成本较高。

（2）安全隐患大。在野外严酷环境进行深松或深松作业时，压力容器容易因震动导致安全系数降低，存在泄漏或爆炸隐患。

（3）体积大、载荷小、适用区域小。储蓄相同能量，高压储气罐占用的空间大且笨重，这为整个装置留下的有效载荷较小，使装置移动困难，适用区域变窄。