導語：跨界融合和產(chǎn)教協(xié)同的儲能技術研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:儲能技術是新能源發(fā)展的核心支撐,是實現(xiàn)“雙碳”目標、構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要保障,儲能產(chǎn)業(yè)已成為世界各國競相發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè).隨著新能源并網(wǎng)、智能電網(wǎng)和電動汽車的飛速發(fā)展,儲能市場對專業(yè)人才需求呈井噴式增長.高校加快儲能技術專業(yè)學科建設,對推動儲能領域“高精尖缺”人才培養(yǎng)、滿足儲能產(chǎn)業(yè)人才需求,具有重要現(xiàn)實意義.三峽大學立足儲能產(chǎn)業(yè)特點和需求,依托學校電氣工程學科特色與優(yōu)勢,融合電氣、材料、物理、化學和能源動力等五個優(yōu)勢學科力量,在電氣工程及其自動化專業(yè)增設儲能技術方向,確立了“跨界融合、產(chǎn)教協(xié)同”的人才培養(yǎng)模式,并對該專業(yè)方向的人才培養(yǎng)目標定位、課程體系構建、實踐教學平臺搭建、師資隊伍建設等多方面進行了探索與實踐,以期對其他高校儲能技術專業(yè)建設提供借鑒與參考.

關鍵詞:儲能技術;學科建設;跨界融合;產(chǎn)教協(xié)同

隨著“碳達峰、碳中和”目標的提出,新能源并網(wǎng)、智能電網(wǎng)和電動汽車飛速發(fā)展.儲能技術是新能源發(fā)展的核心支撐,關系到能源、電力、交通等多個重要行業(yè)的發(fā)展,儲能產(chǎn)業(yè)已成為世界各國競相發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),儲能市場對專業(yè)人才需求呈井噴式增長[1-3].為加快我國儲能領域“高精尖缺”人才培養(yǎng),增強產(chǎn)業(yè)關鍵核心技術攻關和自主創(chuàng)新能力,以產(chǎn)教融合發(fā)展推動儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,教育部、國家發(fā)展改革委、國家能源局(以下簡稱“三部委”)于2020年1月聯(lián)合制定了《儲能技術專業(yè)學科發(fā)展行動計劃(2020—2024年)》[4](以下簡稱《行動計劃》).之后,國內(nèi)高校紛紛布局儲能技術專業(yè)建設[5-6].例如,西安交通大學通過整合動力工程及工程熱物理、電氣工程等六大理工類優(yōu)勢學科,依托能源與動力工程學院,率先于2020年獲批我國第一個儲能科學與工程本科專業(yè);2021年,華北電力大學、華中科技大學、福州大學、長沙理工大學等25所高校依托各自優(yōu)勢學科也獲批儲能科學與工程專業(yè);2022年,儲能科學與工程專業(yè)院校又新增中國地質(zhì)大學(北京)、武漢大學、上海電力大學等14所.此外,還有一些高校(如同濟大學、北方工業(yè)大學等)雖然目前沒有開設儲能科學與工程專業(yè),但也開展了儲能學科相關方面的教學與研究工作.上述高校雖然為儲能技術專業(yè)的人才培養(yǎng)提供了一定的借鑒,但由于儲能技術專業(yè)尚處初建階段,尚無成熟經(jīng)驗可循.各高校如何根據(jù)儲能行業(yè)發(fā)展和社會人才需求狀況,結合各自學科優(yōu)勢,突出專業(yè)人才培養(yǎng)特色、構建科學的課程體系等還有待思考和凝練.三峽大學立足儲能產(chǎn)業(yè)特點和需求,依托學校電氣工程學科特色與優(yōu)勢,在電氣工程及其自動化專業(yè)增設儲能技術方向.本文對在電氣專業(yè)下增設儲能技術方向的可行性進行了分析,并對該專業(yè)方向的人才培養(yǎng)目標定位、課程體系構建、實踐教學平臺搭建、師資隊伍建設等多方面進行了探索與實踐,以期為其他高校儲能技術學科建設提供參考與借鑒.

1儲能技術方向建設的可行性分析

“雙碳”目標下,構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已成為能源行業(yè)轉型升級的新方向,儲能是新型電力系統(tǒng)的重要組成部分和關鍵支撐技術.三峽大學是一所水利電力特色與優(yōu)勢比較明顯的地方綜合性大學,其電氣與新能源學院是該校具有鮮明電力特色和明顯行業(yè)優(yōu)勢的學院,也是湖北省首批高校改革試點學院.該學院電氣工程及其自動化專業(yè)是國家首批一流本科專業(yè)建設點,電氣工程為國內(nèi)一流建設學科,也是湖北省重點學科和特色學科.學院圍繞新能源微電網(wǎng)儲能技術已開展了電池儲能系統(tǒng)相關方面的研究,并在新能源微電網(wǎng)電池儲能等領域突破了一些技術瓶頸.學校于2012年創(chuàng)辦的新能源材料與器件專業(yè)在儲能材料與電池方向的教學和研究工作經(jīng)驗也為儲能技術方向的建設奠定了良好基礎.為適應國家能源革命戰(zhàn)略需求,該校積極響應三部委號召,于2020年9月專門召開儲能技術專業(yè)學科發(fā)展研討會,決定借鑒在電氣工程及其自動化專業(yè)成功建設輸電線路工程方向和新能源方向的經(jīng)驗,依托學校電氣工程學科特色與優(yōu)勢,通過集中和整合電氣、材料、物理、化學和能源動力等五個優(yōu)勢學科力量,在電氣工程及其自動化專業(yè)增設儲能技術方向.這一舉措,不僅可以助力我國儲能領域“高精尖缺”人才的培養(yǎng),滿足新型電力系統(tǒng)儲能市場專業(yè)人才的迫切需求,也為傳統(tǒng)電氣工程及其自動化專業(yè)學生拓寬了就業(yè)渠道和繼續(xù)深造的方向.

2儲能技術方向建設的探索與實踐

2.1人才培養(yǎng)模式確立

儲能產(chǎn)業(yè)作為重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),涉及領域眾多,關系到能源、電力、交通等多個重要行業(yè)的發(fā)展,同時也離不開材料、電池、制造等企業(yè)的產(chǎn)品/技術支持,需要加快物理、化學、材料、能源動力、電力電氣等多學科多領域交叉融合、協(xié)同創(chuàng)新[4,7].三峽大學根據(jù)儲能技術的多學科多領域交叉特點,以“學生為中心、成果導向、持續(xù)改進”的國際工程教育認證理念和新工科建設理念為指導準則,確立了儲能技術方向“跨界融合、產(chǎn)教協(xié)同”的人才培養(yǎng)模式(如圖1所示),即依托三峽大學電氣工程學科特色與優(yōu)勢,融合電氣、材料、物理、化學和能源動力等五個優(yōu)勢學科力量,以行業(yè)需求為導向,校企協(xié)同制定人才培養(yǎng)方案;以“素質(zhì)高、能力強、專業(yè)精”的應用型人才培養(yǎng)為目標,校企協(xié)同育人;以資源成果共享為動力,校企協(xié)同攻克難題.該校通過融合儲能技術相關學科優(yōu)勢力量,與儲能產(chǎn)業(yè)相關企業(yè)協(xié)同育人、協(xié)同創(chuàng)新與攻關,既滿足了儲能領域人才培養(yǎng)的需要,也能解決學校教育與產(chǎn)業(yè)實際現(xiàn)場脫節(jié)的問題;既有利于實現(xiàn)高質(zhì)量應用型儲能技術人才培養(yǎng)目標,將人才培養(yǎng)從學科導向向產(chǎn)業(yè)需求導向轉變,也有利于推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展,使高校人才的供給更符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求,最終實現(xiàn)校企雙贏.

2.2人才培養(yǎng)目標定位

人才培養(yǎng)目標是高校制定教育教學活動的出發(fā)點和重要依據(jù),在人才培養(yǎng)過程中起著重要作用.21世紀科技和經(jīng)濟的飛速發(fā)展對人才培養(yǎng)提出了更高的目標和要求,教育必須服務經(jīng)濟社會發(fā)展全局.根據(jù)當前儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展及其對人才的需求情況,三峽大學電氣工程及其自動化專業(yè)儲能技術方向堅持以行業(yè)需求為導向,堅持學生知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念,將人才培養(yǎng)目標定位為:具有良好人文素養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)、良好的社會責任感和團隊協(xié)作意識、較強的敬業(yè)精神和創(chuàng)新精神、扎實的電力和儲能技術專業(yè)理論知識、較強的工程實踐能力;能夠勝任電力儲能產(chǎn)業(yè)相關工作崗位;具備可持續(xù)發(fā)展和終身學習能力的德智體美勞全面發(fā)展的社會主義事業(yè)建設者和接班人.學生畢業(yè)5年后,能適應電力儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢,獨立從事電力儲能產(chǎn)業(yè)相關的規(guī)劃設計、運行維護、研究開發(fā)、試驗測試及項目管理等工作,具備工程師或與之相當?shù)膶I(yè)技術能力.

2.3課程體系構建

課程體系是人才培養(yǎng)方案的核心內(nèi)容和人才培養(yǎng)的主要載體,關系到人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)和專業(yè)培養(yǎng)標準的落實.為培養(yǎng)與新型電力系統(tǒng)和儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展相適應的“IIP”型工程技術人才[8-9],根據(jù)人才培養(yǎng)目標,儲能技術方向構建了由通識核心課程、素質(zhì)拓展課程、學科基礎課程、專業(yè)核心課程和專業(yè)拓展課程五部分構成的課程體系(如圖2所示)。該方向專業(yè)核心課和專業(yè)拓展課程根據(jù)儲能技術專業(yè)多學科多領域交叉特點,在課程設置上進行跨界融合,即在保留電氣專業(yè)常規(guī)專業(yè)課程的基礎上,通過調(diào)整課程學時,增設融合電氣、材料、物理、化學和能源動力等多個相關交叉學科知識的儲能技術專業(yè)課程.如,新增“電氣學科及儲能技術方向導論”課程,使學生既可以了解電氣專業(yè)儲能技術方向內(nèi)涵特點、儲能技術與新型電力系統(tǒng)發(fā)展的關系以及儲能產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展動態(tài),又可以了解專業(yè)方向涉及的主要學科知識和課程體系等知識;增設“儲能物理”、“儲能化學”、“儲能材料與技術”和“先進測試分析技術”等課程,讓學生具備更完整的電池儲能材料與器件基礎知識;新增“儲能系統(tǒng)開發(fā)與應用”、“儲能系統(tǒng)建模與仿真技術”、“儲能市場與儲能經(jīng)濟”等專業(yè)拓展課程,為學生畢業(yè)后從事儲能工程的規(guī)劃設計、儲能系統(tǒng)運行維護與研究開發(fā)及儲能項目管理等工作奠定理論基礎.為適應國家發(fā)展戰(zhàn)略,滿足儲能技術領域對人才的需求,該方向通過開設學院特色工程師課堂[8-9]與企業(yè)進行深度融合,如增設“儲能器件設計”、“光儲一體電站運維”和“儲能工程項目管理”等課程,聘請企業(yè)導師為學生授課,將工程實際案例引入課堂,培養(yǎng)學生的工程素質(zhì).實踐教學環(huán)節(jié)是新工科專業(yè)教學的重要組成部分,也是提高學生工程實踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和科研興趣的重要途徑,在應用型人才培養(yǎng)過程中起著至關重要的作用.為實現(xiàn)跨界融合和產(chǎn)教協(xié)同,該專業(yè)方向以工程實踐問題、案例或成果為導向,構建了涵蓋綜合作業(yè)、實訓實習和學科競賽等在內(nèi)的實踐教學課程體系.如,新增“儲能材料綜合作業(yè)”和“儲能系統(tǒng)綜合作業(yè)”等實踐類課程,培養(yǎng)學生解決儲能材料、器件與系統(tǒng)復雜工程問題的能力,也為相關學科競賽奠定基礎;此外,還利用西門子(中國)有限公司數(shù)字化工廠—先進自動化聯(lián)合示范實訓中心開展“‘西門子杯’中國智能制造挑戰(zhàn)賽”,以培養(yǎng)學生對工業(yè)自動化的興趣,提升學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力.可見,儲能技術方向課程體系既可使學生掌握電氣學科、儲能學科基礎理論知識,還可讓學生接觸工程實踐,參與到創(chuàng)新項目中,提高學生對專業(yè)的認識并激發(fā)他們的研究興趣.

2.4實踐教學平臺搭建

實踐教學是將理論知識應用于實踐,培養(yǎng)學生實踐與創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié),實踐教學的實施離不開配套的實踐教學平臺.近年來,國家高度重視開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的培養(yǎng)除了需要具備完整的理論基礎,同樣也離不開實踐教學平臺.該專業(yè)方向根據(jù)“跨界融合、產(chǎn)教協(xié)同”的人才培養(yǎng)模式和儲能產(chǎn)業(yè)特點,構建了涵蓋實驗教學平臺和實訓實習基地的綜合實踐教學平臺(如圖3所示).一方面,充分利用已有的新能源微電網(wǎng)研究中心、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心(創(chuàng)客中心)、儲能新材料湖北省工程實驗室等作為儲能技術方向實驗教學平臺;另一方面,在原有科研平臺—新型能源材料實驗室的基礎上進行擴建,建成儲能電池實驗室和超級電容器實驗室.目前,該實驗室已具備完善的鋰離子電池和超級電容器材料制備、極片制作、電池組裝、小型鋰離子電池生產(chǎn)線及電化學性能測試全套專業(yè)設備.此外,還與湖北睿賽新能源科技有限公司聯(lián)合建立了湖北省高能鋰電池企校聯(lián)合創(chuàng)新中心,與湖北宇隆新能源有限公司聯(lián)合建立了高比能鋰離子電池聯(lián)合實驗室,通過校企合作,實現(xiàn)產(chǎn)教融合、資源共享,協(xié)同技術創(chuàng)新和難題攻關.圖3儲能技術方向綜合實踐教學平臺在實訓實習基地建設方面,學校與企業(yè)共同打造校企協(xié)同育人新環(huán)境.學校不僅邀請儲能產(chǎn)業(yè)和電力行業(yè)專業(yè)技術人員參與人才培養(yǎng)方案制定、工程師課堂教學、綜合作業(yè)及科技創(chuàng)新活動指導,還在已有電氣工程相關實訓實習基地基礎上,與有著長期良好合作關系的儲能相關企業(yè)建立新的實訓實習基地,如:湖北睿賽新能源科技有限公司、歐賽新能源科技股份有限公司、宜昌科賽新能源科技有限公司、湖北億緯動力有限公司等.2021年年底,寧德時代、華友鈷業(yè)、廣州天賜等儲能相關龍頭企業(yè)陸續(xù)在宜昌投資建廠,也為該專業(yè)方向實訓實習基地的建設提供了儲備.學生深入企業(yè),由企業(yè)導師直接指導,讓學生在企業(yè)生產(chǎn)、技術研發(fā)等實際項目中學習,讓學生提前感受企業(yè)氛圍并熟悉未來工作環(huán)境,提高學生對專業(yè)的認識和理解;同時,在實訓實習過程中遇到的各種實際問題,也可以激發(fā)學生后續(xù)學習的主動性和積極性.總之,該專業(yè)方向綜合作業(yè)、實訓實習和學科競賽等實踐教學課程體系的構建以及實驗教學平臺和實訓實習基地等實踐教學平臺的搭建,為該?！八刭|(zhì)高、能力強、專業(yè)精”應用型人才培養(yǎng)提供了有力保障,也為學生畢業(yè)后快速適應工作環(huán)境并快速完成從學生到企業(yè)員工的角色轉換奠定了基礎.

2.5師資隊伍建設

優(yōu)秀人才的培養(yǎng)離不開優(yōu)秀的師資隊伍.作為新興交叉學科專業(yè),該校一方面通過集中和整合學校優(yōu)勢學科力量,進行跨專業(yè)、跨學科教師的內(nèi)部調(diào)動.如,從材料科學系、電力電子系等教師隊伍中抽調(diào)一批在儲能材料與器件、儲能系統(tǒng)等方向具有豐富教學與研究經(jīng)驗的骨干教師充實該方向師資隊伍.另一方面,從海內(nèi)外高水平大學和科研機構引進從事儲能技術相關方面研究的高層次優(yōu)秀人才.此外,該校還聘請具有豐富實踐經(jīng)驗和較高理論水平的儲能技術相關領域的企業(yè)高級工程技術人員加入工程師課堂教學隊伍,將基礎理論知識和工程實踐結合,實現(xiàn)學校與產(chǎn)業(yè)在課堂教學上的融合.為了更好地實現(xiàn)課堂教學與產(chǎn)業(yè)的融合,該校積極推薦青年教師到儲能相關企業(yè)掛職鍛煉,一方面可以了解生產(chǎn)一線和項目建設全過程,提高工程實踐經(jīng)驗,以便將企業(yè)實踐融入到課堂教學中;另一方面,還可了解企業(yè)對工程技術和人才的實際需求,以便開展針對性課題研究和訂單式人才培養(yǎng),提升研究成果的適用性和培養(yǎng)人才的應用性.對于具有豐富實踐經(jīng)驗的資深教師,鼓勵其到企業(yè)兼職,將自己的研發(fā)產(chǎn)品和技術應用于企業(yè),為企業(yè)帶來效益,進一步促進企業(yè)與學校的深度融合.

3結語

儲能技術在可再生能源并網(wǎng)、電力調(diào)峰調(diào)頻、電動汽車等應用上起關鍵作用,是實現(xiàn)“雙碳”目標、構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要保障.隨著可再生能源并網(wǎng)、智能電網(wǎng)及電動汽車的快速發(fā)展,儲能市場對專業(yè)人才需求已呈井噴式增長.儲能技術專業(yè)作為一個新興交叉學科專業(yè),目前尚無成熟經(jīng)驗可循.三峽大學立足儲能產(chǎn)業(yè)特點和需求,依托學校電氣工程學科特色與優(yōu)勢,融合電氣、材料、物理、化學和能源動力等5個優(yōu)勢學科力量,在電氣工程及其自動化專業(yè)增設儲能技術方向,確立“跨界融合、產(chǎn)教協(xié)同”的人才培養(yǎng)模式,對其人才培養(yǎng)目標定位、課程體系構建、實踐教學平臺搭建、師資隊伍建設等方面進行探索與實踐,難免會存在一些不足.高校如何根據(jù)儲能技術多學科交叉的特點,結合自身實際情況建設儲能技術專業(yè),以推動我國儲能領域“高精尖缺”人才培養(yǎng),滿足我國儲能產(chǎn)業(yè)和能源高質(zhì)量發(fā)展對高素質(zhì)創(chuàng)新人才的需求,是一個尚待迫切探討與解決的現(xiàn)實問題.

作者:張露露 王凌云 熊奇  張濤 楊學林 黃悅華 單位:. 湖北省新能源微電網(wǎng)協(xié)同創(chuàng)新中心 三峽大學 電氣與新能源學院