科技洞察 | 曹光乔，陈聪，等：农业强国建设背景下新能源农机装备产业发展战略

经过多年发展，全球农机装备新能源技术路径有纯电动、油电混合动力、清洁燃料动力3条技术路径，呈现出匹配功率差异化发展特征，并在不同作业场景发挥关键作用（图1）。

图1 新能源农机装备技术发展阶段

fig.1 Development stages of new energy agricultural machinery technology

农机装备作业环境多为高滑转率松软土壤，深耕深翻等需要超高负荷输出，丘陵山区小地块需频繁切换“作业−停止−作业”状态，农作物耕播复式作业需同步控制前进、耕、播、覆土、镇压等多道工序，复杂工况对农用电池、电机、油电混合动力及能量管控系统的动态载荷适应性提出了严苛要求。农机装备作业还需满足泥水、高粉尘、农药化肥侵蚀等极端条件，对电池和电机密闭性标准要求高。农业生产“农时短、农闲长”，例如，我国两熟制地区单季作物播栽和收获期不足10 d，农机在农忙期间不间歇作业，遇到极端天气甚至通宵抢种抢收，但在长达10个多月的农闲期，机具则处于闲置状态，这对电池能量密度、热管理和续航时间提出了更高要求。

我国农机制造企业超过8 000家，规模以上企业2 200余家，“大国小农”的国情农情决定了农机装备市场多品种、小批量和非标准化的特征，这与新能源装备产业的标准化集约化的供应链体系不相适应。新能源农机装备市场发展刚刚起步，总体规模小，市场总体规模不及新能源汽车的1%，年销量超过千台的单类农机产品不足0.1%，定制农机专用电池包和低转速高扭矩电机，边际成本远高于新能源汽车。

新能源农机装备普及应用离不开农村电网、充电桩和换电站等基础设施支撑。电动农机快充需要高压电网支持，当前我国多数农村地区电网容量不足，普遍仅能承载20~50 kW负荷。农机季节性使用特征明显，利用率不高，充电/换电设施投资回报周期长，制约农村充电和换电基础设施建设。

标准体系建设滞后，农机“三电”（电池、电机、电子控制）系统、安全规范等标准尚未出台，企业自建标准互认率低。产品和作业质量检测鉴定能力缺失，尚未建立电池极端环境性能、氢燃料系统可靠性、油电混合动力能量管理效率等专项性能检测条件。新能源农机装备价格普遍高于传统农机装备，财政金融支持补贴机制不健全。

为加速新能源农机装备技术熟化应用和产业化，亟需面向不同区域（平原和丘陵山区等）、不同产业（大宗粮油作物、设施园艺、畜禽水产养殖等）、不同生产环节（耕种管收等），因地制宜打造适配应用场景和关键农机装备。

1）平原地区重点推广大马力高效智能油电混合动力农机装备

东北平原、黄淮海平原和西北地区是我国粮棉油糖饲草作物主产基地，农田地块大、集中连片，农机作业动力和效率要求高。该区域应重点推广100马力（73.55 kW）以上的油电混合动力拖拉机，搭载柴油−电并联驱动系统，在耕整地、牵引式收获等重负荷作业时启用柴油动力；播种、覆膜、撒肥等中低负荷作业转向电机驱动。收获环节重点推广油电混合动力型8 kg以上的大喂入量的谷物联合收割机、大型采棉机、青储饲料收获机等。植保作业重点推广电动无人植保飞机。加快突破新能源农机装备的智能控制关键技术，全面集成卫星导航、5G通信、智能传感等核心技术模块，实现作业质量监控、故障智能诊断、路径自动规划跟踪和变量作业等功能。

2）丘陵山区重点推广纯电动农机装备和低空载运作业装备

针对丘陵山区梯田、坡耕地和林地等作业场景，根据农机小田块灵活调头转移、农资及农产品转运等需求，重点开发50~100马力（36.77~73.55 kW）油电混合动力拖拉机、纯电动拖拉机、谷物联合收割机。着力推进小型电动农机具与模块化电池背包系统的组合应用，构建适用于梯田、坡地的轻型电动装备作业模式。微耕机、插秧机和播种机以纯电动技术路线为主，采用可拆卸电池设计，适配水稻插秧、中耕除草等轻负荷作业。丘陵山区面临化肥、农药等农业生产资料上山及农产品下山运输难题，应大力推广大载荷长航时的多旋翼运载无人机。

3）设施园艺重点加强生产全过程电动化装备技术集成应用

在设施蔬菜作业装备方面，构建耕种管收纯电化作业装备解决方案，探索纯电、增程、拖电等多能源系统，吊轨式、履带式、轮式等多行走系统协同，重点集成应用新能源拖拉机和耕整作畦、精细播种、高效移栽、施肥植保、高质收获、田间运输等电动化作业装备，打造更多零排放智能化设施果蔬温室。充分利用设施温室空间条件，在连栋温室顶部铺设透光率70%的柔性光伏膜，搭配磷酸铁锂储能系统，为电动卷帘机、水肥一体机等设备提供绿色动力。在林果业生产装备方面，重点推广油电混合动力拖拉机、电动除草机、电动修剪机、智能采摘机、可升降式电动作业平台和电动运输车等作业装备。

4）畜禽水产养殖重点推广低噪声纯电化智能农机装备

畜禽养殖场景需重点解决养殖动物噪声耐受问题，减少粪污处理过程中的碳排放。可集成应用纯电动饲草料运输、翻堆、加工装备，配备高防护电池，在场区完成饲草料的运输、加工、推料、投喂等作业，较柴油车噪声可降低20 dB，减少对牛羊鸡等养殖动物的噪声污染。建设粪污厌氧发酵+沼气发电一体化系统，实现电能驱动固液分离机和翻抛机等设备。水产养殖场景重点开发池塘用轻量化电动渔船、电动水草梳割机、鱼虾蟹电动捕捞设备，结合固定式的投饵机、增氧机、水质监测设备、尾水处理系统等电动装备，探索池塘养殖全程机械化电动化生产模式。试点引入“风光储充”离网系统，依托风机和光伏板供电，实现水质调控、饲喂环节完全脱网运行。

根据农业生产场景需求和新能源农机“三电”系统要求，重点在以下4方面开展技术创新，加快突破关键核心技术，全面提升装备的安全性、可靠性、适应性和先进性。

1）突破农用低转速高扭矩电机技术

开发耐冲击永磁同步电机，采用钕铁硼稀土永磁体与H级绝缘材料，设计研发高扭矩直驱电机。突破液冷−风冷双模散热技术，实现高温作业环境下，通过智能温控系统切换散热模式，确保电机持续输出功率不衰减。针对农田恶劣环境侵蚀问题，重点突破电机全封闭防护技术，采用多层密封结构与纳米涂层，防止粉尘、农药腐蚀侵入。针对农机田间作业颠簸振动问题，重点突破振动抑制技术，开发基于磁流变材料的自适应减振支座，确保田间作业电机振动幅度控制在安全范围内。

2）研发经济安全适用的专用电源系统

针对农机作业“农时短、农闲长”与冲击载荷大的特点，研发农机专用电池能量管理系统。根据作业续航要求，确定电源设计方案，合理选择纯电动或油电混合动力技术，设计超级电容+动力电池的复合电源系统应对冲击载荷。根据作业环境条件选择补能方式，设计快充快换模式，实现快速补能。针对农机开放环境，研发多层级热失控防护技术，确保电池包在外部高温炙烤下的性能安全。优化电池布局，同时兼顾配重与防碰撞安全需求。

3）突破农机能源智能管理技术

针对农机作业负载突变、能源需求波动大的特点，构建“感知−决策−执行”全链路智能能量控制网络。基于农机田间作业阻力实时预测模型，开发多源油电混合动力系统功率分配决策算法，实现油电混合动力农机在作业环境变化时柴油机与电机输出功率动态调整。针对农机制动能量损失，开发能量回收系统，在联合收割机下坡、拖拉机转向时回收动能，提升农机综合能效。研发与新能源农机装备匹配的智能作业控制系统，包括耕层耕深自主调整，种子播量、播深和行株距自主控制，收获机前行速度、喂入量和工况智能控制等。

4）创新新能源农机整机设计技术

研发设计分布式电驱动系统，开发轮毂电机、轮边电机与中央电机等多模式组合架构。针对农田松软作业环境，采用四轮独立驱动电机，实现扭矩精准分配与防沉陷功能。在标准化接口上，重点研制通用化动力输出、快速换接与悬挂系统，研发与新能源动力系统适配的电驱作业农机具，满足多场景作业需求。在人机工程与舒适性提升方面，研发符合人体工学的悬浮式座椅、多向可调方向盘、集成化触控/语音交互界面、驾驶室密封技术等，改善驾驶操作环境，降低长时间作业疲劳。

加快新能源农机装备产业发展，需加快构建场景驱动的链式产业创新体系，培育协同配套的产业链生态体系，打造绿色智能农机装备应用体系，完善装备与作业质量标准检测体系，建立多渠道投融资体系，全面破解技术、产业、市场与资金瓶颈约束。

1）构建概念设计−中试验证−熟化应用的链式产业创新体系

设立专项研发产业化基金，加快突破共性关键技术，实施“揭榜挂帅”技术攻关计划，给予企业部分研发费用补贴或实行研发后补助。支持科教单位或科企联合体设立“新能源农机装备概念设计中心”，提供早期技术可行性评估和原型技术研发服务。行业龙头企业牵头成立中试验证中心，对原型技术和关键零部件系统进行小批量试制生产，为整机企业提供免费试验场地与检测认证。农机化技术推广部门按平原、山地、高原及设施种植养殖业等场景类型，牵头建设若干熟化应用场景基地，开展耕种管收机械化作业规模化试验验证，缩短装备技术研发周期，确保农机装备经得住市场考验。

2）培育整机装备与零部件协同配套的产业链生态体系

培育纯电动拖拉机、大马力油电混合动力拖拉机、大喂入量油电混合动力谷物收获机等整机链主企业，推进零部件企业与整机企业协同配套，引导整机企业“发榜”“发单”“发包”，零部件企业“揭榜”“接单”“接包”等方式，实现供需高效对接。支持整机企业与零部件企业建立战略合作关系，实现标准互认、信息联通、订单共享、产能对接。鼓励跨界渗透融合，支持新能源汽车和工程机械企业拓展农机装备业务，开放其充换电网络共享，构建“乘用车（或工程车）−农机装备”产业链协同生态。建立退役电池梯次利用中心，将剩余容量比例较高的车用电池重组为农村或园区农机储能站，降低电池全生命周期成本。推动农村面广量大的电动运输车等与农机装备电池互通互用，提升电池利用率。

3）打造网联化共享型绿色智能农机装备应用体系

在设施种植养殖业实施“零碳温室（牧场、渔场）”示范应用工程，力争用5年左右时间，使设施农业全部实现电动化清洁能源替代和生产零排放。依托国营农场、农业龙头企业和农机合作社等，在粮棉油种植业加快打造规模化绿色智慧示范农场，配置耕种管收新能源智能农机装备和风光储充能源设施，探索能源闭环增值模式。适应农村电网容量限制，构建“本地优先、多元互补、智能高效”的光储充换供能体系。充分利用夜间谷电发展智能慢充，推广集中式与移动式电池换电服务，实现补能接口标准化，兼容快充、慢充和换电。大力发展光伏发电、小型风电等本地分布式能源，配套智能储能系统，形成“新能源发电−储能缓冲−农机用能”微电网系统。试点“电池银行”“农机共享合作社”等商业模式，提高设备利用率。

4）完善新能源农机产品与作业质量标准检测体系

立足工业和信息化部发布的《制造业中试标准体系建设指南（2025版）》中“系统布局、急用先行、创新驱动、应用牵引、工作协同、开放合作”原则，构建“质量标准−仪器设备−检测平台”标准支撑体系，加速新能源农机装备质量认证和技术落地。在标准体系方面，国家标准化管理委员会牵头制定专用电池防爆、电磁兼容等强制性安全标准，行业部门或协会制定分机型产品性能和作业质量标准。在专用仪器设备方面，重点研发田间作业工况下的关键部件整机检测仪器设备，开发农田温振复合测试台、高压泥浆防尘密封舱、扭矩−功耗耦合测试平台等专用设备，解决非结构环境适应性与农艺效能量化评价难题。在鉴定检测平台方面，打造国家−区域−企业三级联动检测网络平台，国家级平台重点负责安全合规与基础性能检测，区域级验证基地重点负责区域环境作业安全性、可靠性和适应性评价，企业级自检平台负责产品原型机的检测评价。

5）建立财政金融和社会资本等多渠道投融资体系

建立“购机补贴+作业补贴”双重支持政策，对购置新能源农机给予40%~50%的购置与应用补贴，同时按照新能源农机作业面积给予额外补贴。完善农机报废更新补贴政策，对农户淘汰报废小马力拖拉机、旋耕机、渔船等高耗能老旧农机，优先支持购置新能源农机装备。试点“新能源农机保险”，开发电池衰减险、作业中断险等定制产品，保费由财政补贴承担。设立新能源农机产业基金，通过股权投资等形式，支持关键技术企业。在粮食主产区试点“电费分期”模式，农户可凭作业订单向电网公司申请电费延后结算，缓解现金流压力。推动新能源农机碳核算与交易体系建设，制定碳减排核算标准，精准量化柴油替代、绿电使用及化肥减施的减排效益，将新能源农机装备纳入全国碳市场（China Certified Emission Reduction, CCER）交易体系，加速碳资产流动交易和变现。