“立足兵团、服务新疆”，与新中国同龄的石河子大学自建校伊始，便不忘初心地为兵团农民增产增收贡献力量。为完整准确全面贯彻新时代党的治疆方略，坚持稳中求进的工作总基调，推动高质量发展，石河子大学机械电气工程学院所属的新疆特色农产品生产加工关键技术与装备研发团队依托现有重点实验室平台，结合农业生产实际，采用太阳能光伏发电结合市政用电代替燃煤加热的方式，并辅以风力发电，建设自动化、信息化、智能化光伏烘房，同时改进干燥工艺，提高辣椒干燥质量，达到节能减损，提质增效的目标，践行“风光储”微电网技术助力新疆辣椒加工产业高质量发展。

  辣椒作为一种重要调味料，是我国的传统农作物，其栽培面积广、产量大。根据粮农组织统计数据，2023年我国辣椒种植培养面积为1240.5万亩，产量达到2101万吨，占全国蔬菜总产值的11.36%，对农民收入的贡献率占1.14%。辣椒作为第二大红色产业在新疆占有举足轻重的地位，但新鲜辣椒含水率高达70%—85%，在采后2-3天内如不及时加工，就会出现腐烂变质，累计损失量可达12%—15%。因此，如何延长辣椒货架期，减少辣椒采后损耗，是辣椒产业所面临的重要问题。

  通过干燥可降低物料含水率和生物酶活性、从而延长货架期。新疆辣椒的干制在很长一段时间以自然晾晒为主，但自然晾晒易滋生霉菌，干燥过程中易沾染空气中的灰尘，食品安全得不到保障，且干燥周期长，酶促褐变和氧化现象较为严重，导致营养成分严重损失。因此目前大多使用烘房干燥，但烘房干燥主要以煤炭为热源，该方式不仅对环境破坏性大，而且造成了不可再生资源的消耗，同时存在干燥均匀性差，干燥品质劣变严重等一系列明显问题，严重制约产业发展。

  我国新疆地区土地面积广阔，光热资源丰富，光伏发电产业极具发展的潜在能力。2021年新疆政府工作报告提出，全方面实施“煤改电”战略工程，在完成南疆煤改电工程任务的基础上，进一步拓展到南疆五地州和北疆东疆有条件的县市，充分的利用太阳能资源发电，减少污染物的排放。光伏能量技术转换简单，无中间过程损失能量，在用户侧直接并网，节约世界资源和费用，是一种环境友好型的用能方式。

  综上所述，项目拟通过光伏发电代替目前辣椒烘房煤炭为主的能源形式，提高清洁能源利用率、减少环境污染、实现产业节能减损和提质增效；并在能源形式改善的基础上，优化烘房结构，实现内部热源的均匀、高效和充分的利用，通过白天光伏发电，夜晚市政用电结合的方式，并结合全天候风力发电设备，确保生产只能转换与连续作业，避免因天气原因或光照不足引起问题；以及在此基础上确定辣椒生产关键技术参数，实现辣椒产品的质量最大化，提升产业经济价值，服务兵团发展。

  2021年，团队着手围绕农业可持续发展和加快农业现代化等国家重大战略任务目标，结合兵团农业生产实际，针对传统燃煤加热的干燥方式急需升级换代的难题，利用“风、光、储”绿色清洁能源，结合电加热薄膜和空气源热风机开发出高效干燥技术。2023年3月完成了“一种烘房可伸缩式加热板装置”和“一种基于碳纤维红外加热温湿度控制的干燥装置”两项专利在博湖县塔温觉肯乡阔村四季绿色蔬菜专业合作社、图木舒克市创收农业农民专业合作社的成果转化工作，助力当地农民增收。2023年6月在博湖县成功改造太阳能双电源供电系统及农产品干燥烘房1间，根据当地农产品加工、保鲜等过程中对电力的需求，设计离网电站、分布式自发自用电站、蓄电池储能配套等相关联的内容，开展风、光、储友好型控制关键技术和电压源型风、光、储新能源系统最优设计边界研究，提出了一套能够适合实际生产应用需求的控制策略，以更好地发挥新疆区域资源优势。团队近3年来申报省部级及以上课题9项，获得授权发明专利2个，烘房相关计算机软件著作权3个，发表高水平论文10余篇，研制辣椒干燥实验平台1套。

  项目利用太阳能光伏发电技术，使用屋顶光伏板代替传统屋顶，减少屋顶维修保养开支，采用风能发电，风光互补，风能全天运作的同时白天光伏发电自发自用，夜间使用蓄电池电量并接入市政低价电从而代替传统燃煤加热供电，利用恒温薄膜电加热红外联合热风方式代替传统烘房热风加热方式，进一步提升干燥效率，保证干燥品质，实现节能环保目标的同时解决电力来源问题，完成燃煤供热向电供热转化。

  以光伏电池板为发电部件，微电网控制管理系统（逆变及控制器）对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能够满足负载需要时，微电网控制管理系统又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，微电网控制管理系统要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，微电网控制管理系统要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。蓄电池白天可以贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。

  通过传感器自动控制电机切换角度得以正对最大风速方向，带动扇叶转动，发电机发电，然后经过整流变压为合适的直流电为蓄电池充电，最后经过逆变器转换为农产品加工烘房供电。

  恒温电加热薄膜是将稀土复合物封装在纤维聚酯中，通过光电效应将电能转化为中远红外线，通过空气对流或红外辐射加热产品。恒温电加热膜由4-5层材料复合而成，各层承担不同任务，各层结构可相应调整组合，满足农产品加工烘房温度要求。根据“节能减排、绿色能源”的要求，将恒温电加热薄膜安装在热风管道和烘房中，使用热风干燥与红外薄膜联合加热的方法，对烘房内的物料进行烘干处理。通过利用太阳能板提供的电能全天候加热物料，起到了简化流程，减少相关成本的效果。

  充分发挥项目承担单位的实力优势，利用深厚的技术基础和扎实的研发能力，为项目提供强有力的技术支撑。同时，团队带头人凭借丰富的科研经验和卓越的领导能力，对项目整体方向进行精准把控，确保研究目标顺利完成。在小组成员管理方面，我们注重发挥项目组成员的专长和优势。项目组成员中既有从事农产品加工方向研究的教师，具备深厚的理论基础，又有有着非常丰富实践经验的骨干成员，能保证研究成果的实用性和可操作性。通过定期的学术交流与研讨，我们不断的提高小组成员的科研水平和实践能力，为项目的顺利实施提供有力保障。在内部管理方面，我们建立了完善的组织架构和运行机制，确保项目各项工作的有序开展。通过明确各成员职责和分工，我们实现了资源的合理配置和高效利用。同时，通过加强项目进度的监控和评估，及时有效地发现问题并采取比较有效措施进行解决，确保项目按计划推进。

  在“四新”人才培养的要求和引领下，充分融合农科、工科、商科等学科优势，实现专创融合，本团队累计培养硕士研究生4名、博士研究生1名。项目从理念转化为模型，指导学生参加各类比赛竞赛，荣获共青团中央全国青少年零碳科技大赛项目“领航项目”、第七届国际大学生智能农业装备创新大赛优秀奖、第十五届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛三等奖、第九届中国研究生能源装备创新设计大赛三等奖、中国高校生态文明教育创新创意大赛二等奖等国家级荣誉6项。同时本项目团队坚持组织研究生参加暑期“三下乡”社会实践、“科技特派员服务团队”项目，近三年前往博湖县、和田市、图木舒克市、喀什市等地，深入南疆5个乡镇、农牧团场、13个村庄和农业连队，走访合作社及种植户20余户，服务2000余人次，开展了10余场科普宣讲，培养技术骨干48人，举办农机专项培训班8期，用科技助力乡村振兴。

  完成博湖县风光储微电网电力系统1套，（包括60kw太阳能系统，20kw风力发电系统，50kwh蓄电储能和能源管理系统），年可发电量24万kW·h，年节约电费9.98万元，年节约用煤约100吨，年减少二氧化碳排放约200吨，降低能耗成本支出≥25%，新增就业岗位4人，临时救助10人次。

  同时，团队还完成恒温电热薄膜辐射热源干燥加工烘房10间，建设农产品加工核心示范产业区，同种类型的产品附加值可提升30%左右，辐射带动种植户200余户，辐射种植培养面积5000余亩，年加工农副产品≥1000吨，直接经济效益提升约20万元/年（加工费预计提升0.1元/kg），降低人工劳动成本≥50%，培养专业方面技术人员9人，实现稳定直接就业15人，间接就业30人，不仅促进了当地经济的繁荣，还能吸纳当地剩余劳动力，加速企业未来的发展，项目的顺利实施得到了当地百姓和政府的一致好评，促进了兵地融合，创造了良好的经济效益与社会效益，为稳固乡村振兴成果做出贡献。

  经过近5年的研究和实践，我们的绿色烘房技术在新疆地区得到了充分的验证和实践。随技术的不断成熟，结合现场的反馈意见，该项目将会促进优化推广，未来的发展规划如下：

  （一）针对现有烘房内部流场不均匀，导致干燥速率大小不一的问题，未来将对烘房进一步升级，利用计算流体力学软件及计算传热学软件优化恒温电加热薄膜及扰流结构的布局，实现烘房的智能化改造。改造后烘干效率可提高约10%以上。

  （二）将以该绿色烘房为平台，对辣椒干燥工艺进行深入研究。拟采用单因素、正交试验等方法，研究不同风速，红外辐射温度对辣椒干燥动力学的影响。并对不同干燥方式下的辣椒红色素，抗氧化活性，类胡萝卜素等关键品质参数进行测定，综合比对，探究在此干燥平台下的辣椒干燥最优工艺参数。

  （三）将在新疆更多地区推广太阳能光伏绿色烘房项目，力争覆盖新疆更多地州。具体为：2024年在南疆建成绿色烘房共20间，并逐步向北疆拓展，争取在2025年建成50间以上，预计总服务大于10000人次，开展科普宣讲50余场，培养技术骨干100余人。届时年总发电量可达1200000kW·h，年节约电费约49.75万元，年节约用煤约500吨，年减少二氧化碳排放1000吨以上。