新能源拖拉机是指采用新型能源技术,如电力、氢能等,作为动力来源的农业拖拉机。与传统的柴油拖拉机相比,新能源拖拉机具有零排放、低噪音、高效率等优点,有助于实现农业生产的绿色、可持续发展。
一、我新能源拖拉机现状
受益于国家大力推动与国内主机制造和关键零部件企业的集体努力,以混合动力为代表的我国新能源拖拉机和CVT、无级变速拖拉机等不同技术路线产品均取得了快速发展。特别是在近年来举行的中国国际农机展上,拖拉机均成为当之无愧的第一主角,大马力拖拉机在技术、功率、造型等方面不断推陈出新,在功率层面有的甚至展出了三四百马力的拖拉机。业内对新型拖拉机给予加大补贴力度、加速推广的呼声也不绝于耳。
目前,300马力的动力换挡、CVT拖拉机、纯电动拖拉机等新产品进入农业生产应用。国内生产企业纷纷响应,既有沃得农机、潍柴雷沃、中国一拖、常州东风老牌拖拉机龙头企业,也有河北铠特、徐州凯尔、潍坊鲁中等拖拉机专业化生产厂,还有临工农机、柳工农机、英轩农机等跨界新兴制造商。
二、新能源拖拉机主要类型及特点
1、混合动力拖拉机
关键技术主要是动力系统集成技术,涵盖动力源、能量管理及传动变速三个核心板块:
动力源技术。采用内燃机与电动机组合,重负荷作业时,以内燃机为主,电动机辅助;轻负荷作业时,主要由电动机驱动。串联式采取内燃机带动发电机发电,为电动机供电驱动车轮;并联式采取内燃机和电动机分别或同步向驱动轮提供动力;混联式融合串联与并联特点,结构复杂、控制灵活。
能量管理系统技术。电池电量充足,使用负荷小时,优先用电动机;电量低或高负荷时,启动内燃机并为电池充电。制动或减速时,驱动电机切换为发电机模式,将动能转化为电能存储,提高能源利用率。
传动与变速技术。采用电力或液压驱动的无级变速系统,确保拖拉机在不同作业速度和负荷下高效运行,保证内燃机和电动机的动力高效、平稳地传递到驱动轮和动力输出轴,减少动力损失和传动噪音。
2、电动拖拉机主要类型及特点
关键技术主要是电池技术、电机与电控技术、传动与变速技术和智能化控制技术:
电池技术。实时监测电池的电压、电流、温度、荷电状态等参数,进行过充、过放、过热保护,平衡电池组内各单体电池的电量,延长电池使用寿命。
电机与电控技术。永磁同步电机成为电动拖拉机的优选电机,采用矢量控制、直接转矩控制等先进控制算法,精确控制电机的转速、转矩,实现电动拖拉机的平稳启动、加速、减速和制动,提高电机的运行效率和响应速度。
传动与变速技术。传动系统主要采用机械传动、电力传动或液压传动。电力传动无需复杂的机械变速箱,通过控制电机转速和转向实现动力传递和变速,结构简单、传动效率高。
智能化控制技术。结合卫星导航、视觉识别等技术,实现电动拖拉机的自主导航和路径规划,提高作业精度和效率。配备传感器,实时监测作业环境和作物信息,自动调整作业参数,实现精准农业作业。
3、氢能拖拉机主要类型及特点
氢能拖拉机的动力系统是以氢能作为动力来源的系统,目前主要由氢燃料电池发动机、DC/DC 变换器、驱动电机以及控制器等组成。
关键事实、趋势或最新发展。氢燃料电池作为整车动力源,能提供全部车辆所需功率。中国农业机械工业协会发布了《氢能拖拉机动力系统技术指标评价规范》(征求意见稿),对动力系统的技术指标评价等内容作出规定。
性能特点。定义或解释。指氢能拖拉机在动力、环保、经济等方面所具备的特性。动力上,加氢时间短,便于快速恢复作业,且氢燃料电池转化效率高,具有较高经济性;环保方面,实现零排放、低噪音。如与传统柴油拖拉机相比,优势明显。
重大争论或不同观点。部分观点认为目前氢燃料电池技术在实际应用中的效率提升空间仍有待观察,且其经济性受成本和基础设施影响较大。
目前氢能拖拉机属于新兴技术,市场份额较小。2022 年一拖股份推出概念机型,距离商品化还早。不过,随着技术进步和政策推动,新能源拖拉机市场整体呈快速增长态势。
三、国内部分新能源拖拉机产品案例
中联重科DV3804混合动力拖拉机。为中联重科自主研发的首款380马力混合动力拖拉机,采用柴电混动系统,可应对多种作业工况;配备0 - 40km/h区间无级变速箱,作业效率更高,变速体验更平顺;行走采用电机直驱技术,起步更平顺,无动力跳跃。
黄海金马YL254ET型纯电动轮式拖拉机。国内首台园艺型纯电动拖拉机,具有峰值功率大、越障功能强等显著优势,能承受短期超负荷工作,国内首创电动拖拉机专用传动系、动力电机与变速箱直联,传动效率和安装精度高,采用CAN总线技术,控制系统采用数字信号。
中科原动力万途2004ET、2604ET电动拖拉机。采用磷酸铁锂LFP高安全电芯,能量密度高,循环寿命可超过7000次,支持极速超充和便捷换电。同时,产品还支持能量回收、自动驻坡等特殊驾驶模式,以及多样化的农具接口和对外放电功能,满足农业生产多样化的需求。节能降本优势明显,油电比最高可达1:2,综合使用成本可降低80%。
中国一拖东方红HB2204采用混联式连接结构,电驱动无级变速传动系,整机操控简单舒适,具有自主诊断和报警系统,整机国产化率达到了85%以上。
英轩TX3004 - 8HEV是串联式混动行走系统,匹配FISG电机 + DM主驱电机 + AMT两档无级变速箱代替传统机械变速箱,速度转换灵活方便,轻松满足各种作业工况。该技术通过精准的能量分配与高效传动,显著提升了作业效率,同时降低了综合油耗,为用户带来更舒适的驾驶体验。此外,7E系列搭载了重庆云宸的高性能电池,不仅为混动系统提供了稳定可靠的动力支持,还具备电输出功能,可灵活适配多种农具,进一步拓展了设备的应用场景与实用性。
四、我国新能源拖拉机市场现状与未来发展
1、市场制约因素
当前电动、混动拖拉机自身存在产品技术、性能等问题有待进一步提升。用户对新技术认知和接受度有限,习惯传统燃油拖拉机,担心混动、电动技术可靠性和维修保养问题,购买积极性不高。技术方面,电池长期使用后性能下降,需要定期保养和更换,电池循环寿命有限,更换成本高,增加了运营成本。动力输出稳定性待提高,从事复杂作业工况会出现动力切换不顺畅等现象。电动拖拉机续航里程短,难以满足长时间、大面积作业需求,农村充电基础设施匮乏,难以做到连续作业,同时充电时间长,影响作业收益。大功率电动拖拉机技术有待成熟,在深耕深松、联合作业等工况下动力表现不如传统燃油拖拉机。
氢能拖拉机具有动力响应快、加氢快、零排放、低噪音、高效率等性能特点,但实际效率和经济性仍有争议。目前市场份额小,属于概念机型,距离商品化还需时间,不过新能源拖拉机市场整体增长。发展面临成本高、基础设施不完善、氢气安全管理要求高等挑战,解决方法存在不同观点。
2、我国新能源拖拉机未来发展趋势
技术发展趋势。动力系统集成技术优化。未来新能源拖拉机动力系统集成技术将持续进步。混合动力拖拉机的动力源技术方面,内燃机与电动机的组合会更加高效,在不同负荷作业时的切换会更精准、更智能。例如重负荷和轻负荷作业时,动力源的分配将更加合理,以进一步提高能源利用效率。能量管理系统技术也会不断升级,能更精确地根据电池电量和作业负荷来决定使用电动机还是内燃机,并在制动或减速时更高效地回收能量。传动与变速技术将向更高效、平稳的方向发展,电力或液压驱动的无级变速系统会更加成熟,减少动力损失和传动噪声。
电池技术提升。电池技术是新能源拖拉机发展的关键。未来会研发出容量更大、功率更高、循环寿命更长且成本更低的电池。目前常用的锂离子电池会在性能上不断改进,同时可能会探索新的电池技术。实时监测电池各项参数的技术会更加先进,过充、过放、过热保护等功能会更加完善,能更好地平衡电池组内各单体电池的电量,延长电池使用寿命,降低运营成本。
智能化控制技术升级。智能化是新能源拖拉机的重要发展方向。结合卫星导航、视觉识别等技术,未来新能源拖拉机的自主导航和路径规划将更加精准,能适应更复杂的农田环境。配备的传感器会更加先进和全面,可实时监测作业环境和作物的更多信息,从而自动调整作业参数,实现更高水平的精准农业作业。例如能根据土壤肥力、作物生长情况等自动调整施肥、播种的量和密度等。
产品性能趋势。多功能化和模块化。未来新能源拖拉机会朝着多功能化和模块化设计发展,可配备多种农具和传感器,以提升其在不同农事活动中的适用性和灵活性。例如可以方便地更换不同类型的农具,用于耕地、播种、收割等多种作业,满足不同用户的多样化需求。
动力输出稳定性增强。针对当前动力输出稳定性不足的问题,未来新能源拖拉机的动力系统会不断改进,解决复杂作业工况下动力切换不顺畅等现象,确保在各种作业场景下都能提供稳定、可靠的动力输出。
续航能力提升。随着电池技术的发展以及能量管理系统的优化,新能源拖拉机的续航里程会得到显著提升,减少因电池能量密度限制而难以满足长时间、大面积作业需求的问题,使其能更好地适应农业生产的实际需要。
市场与产业趋势。市场份额扩大。随着技术的不断成熟和产品性能的提升,用户对新能源拖拉机的认知和接受度会逐渐提高。新能源拖拉机将凭借其环保、节能等优势,逐步扩大市场份额,减少用户对传统燃油拖拉机的依赖。产业集中度提高,在市场竞争中,头部、实力型农机企业如中联重科等在新能源拖拉机研发和制造方面具有优势,未来这些企业可能会进一步扩大市场份额,产业集中度会逐渐提高。同时,这些企业之间可能会加强合作,共同推动新能源拖拉机产业的发展。国际化合作加强,
我国新能源拖拉机产业可能会加强与国际品牌的合作与交流。国际品牌在拖拉机技术和市场方面具有一定优势,通过合作可以引进先进的技术和管理经验,提升我国新能源拖拉机的整体水平,同时也有助于我国新能源拖拉机产品走向国际市场。
五、加速我国新能源拖拉机发展的若干政策建议
1、从研发创新上给予政策扶持
加大研发资金投入。建议设立专项研发基金,鼓励企业和科研机构开展新能源拖拉机关键技术的研究与开发。例如,对研发高效能量管理系统、先进电池技术和智能化控制系统的项目给予重点资助,提高新能源拖拉机的能源使用效率和作业性能。
支持产学研合作。促进企业、高校和科研机构之间的合作,建立产学研联合创新平台。通过整合各方资源,加快新能源拖拉机技术的创新和成果转化。例如,鼓励高校和科研机构与企业共同开展新能源拖拉机的研发项目,共享技术和人才资源。
加强知识产权保护。完善知识产权保护制度,鼓励企业和科研机构积极申请专利和软件著作权。对新能源拖拉机领域的核心技术和创新成果给予重点保护,提高企业的创新积极性。
2、从产业发展切入强化政策扶持
优化产业布局。制定新能源拖拉机产业发展规划,引导企业合理布局,避免盲目投资和重复建设。例如,在新能源资源丰富的地区建设产业园区,集中发展新能源拖拉机产业,形成产业集群效应。
加强产业链协同发展。支持新能源拖拉机产业链上下游企业之间的合作,提高产业链的整体竞争力。例如,鼓励电池企业与拖拉机制造企业合作,共同开发适合新能源拖拉机的高性能电池;支持零部件企业提高产品质量和技术水平,为新能源拖拉机产业提供优质的配套产品。
推动产业升级。鼓励企业加大技术改造和设备更新力度,提高新能源拖拉机的生产工艺和质量水平。对采用先进生产技术和设备的企业给予政策支持和资金补贴,推动产业升级。
3、市场推广支持政策
加大补贴力度。提高新能源拖拉机的购置补贴标准,扩大补贴范围,降低农民和农业企业的购买成本。例如,对购买新能源拖拉机的用户给予一定比例的补贴,或者提供贴息贷款等金融支持。
加强示范推广。建立新能源拖拉机示范基地,开展示范推广活动,让农民和农业企业亲身体验新能源拖拉机的优势和效益。例如,在农业生产季节组织新能源拖拉机现场作业演示,邀请农民和农业企业代表参观和试用。
完善售后服务体系。鼓励企业建立健全新能源拖拉机售后服务体系,提高售后服务质量和水平。对建立售后服务网点、提供维修保养和技术培训等服务的企业给予政策支持和资金补贴,解决用户的后顾之忧。

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