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摘要:《儲能技術(shù)專業(yè)學(xué)科發(fā)展行動計劃》的提出扶持與激勵儲能未來的發(fā)展。目前儲能學(xué)科涉及電力電子、電力系統(tǒng)、電力市場、電化學(xué)、熱管理等諸多領(lǐng)域,涉及的專業(yè)范圍比較廣,因此,專門設(shè)立儲能學(xué)科對于我國儲能技術(shù)的發(fā)展是必需的。作為儲能學(xué)科發(fā)展的基石,儲能學(xué)科建設(shè)也處于國家政策發(fā)布的措施之中。本文根據(jù)儲能領(lǐng)域現(xiàn)狀,首先闡述儲能學(xué)科建設(shè)的意義和必要性,然后梳理了國內(nèi)儲能現(xiàn)有高校設(shè)置情況和教材及雜志,最后給出了我國儲能學(xué)科建設(shè)的啟示。
關(guān)鍵詞:儲能;學(xué)科建設(shè);現(xiàn)狀;啟示
1意義和必要性
近年來,出于對新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)以及電力削峰填谷等場景需求,還有其它清潔能源的存儲需要,儲能行業(yè)現(xiàn)在扮演著至關(guān)重要的角色。大規(guī)模儲能技術(shù)是國家戰(zhàn)略,備受國家各部委重視,儲能的戰(zhàn)略地位提到了空前高度[1]在最新的“十四五”規(guī)劃建議中,提升新能源消納能力和存儲能力,提升存儲能力旨在大力發(fā)展儲能行業(yè)并支持儲能技術(shù)的發(fā)展[2]國家也頒布了一些相關(guān)配套政策。我國儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)模化實施和成功運行驗證了有效配置儲能裝置和在一些領(lǐng)域合理運用儲能技術(shù)可大幅度提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性,提高系統(tǒng)的運行效率。
當前,我國儲能行業(yè)的發(fā)展較之前已經(jīng)有了很大的提升,但和世界大國相比還存在一定的差距,并且我國儲能行業(yè)的研究方向仍然不是很明確。我國儲能技術(shù)專業(yè)學(xué)科發(fā)展行動計劃(2020—2024年)中重點強調(diào)了加快發(fā)展儲能技術(shù)學(xué)科并促進儲能技術(shù)與相關(guān)學(xué)科深度交叉融合[2-4]明儲能技術(shù)和儲能相關(guān)學(xué)科交叉進入到國家對未來發(fā)展規(guī)劃的布局當中,儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已上升到了國家層面。
當今,各門學(xué)科的交叉性越來越大,通過學(xué)科之間的交叉往往能夠獲得新的認知,并帶來創(chuàng)新[5]設(shè)一流的高等學(xué)校,主要任務(wù)之一就是建設(shè)一批重點且領(lǐng)先于國內(nèi)外水平的一流重點學(xué)科,它關(guān)系著這所高校的前途和命運。高等學(xué)校的根本任務(wù)是要培養(yǎng)專業(yè)人才,教學(xué)是高等學(xué)校對專業(yè)人才進行集中培養(yǎng)的有效途徑,學(xué)科建設(shè)是保證和提高教學(xué)質(zhì)量的重要一環(huán),教學(xué)質(zhì)量同時又是檢驗學(xué)科建設(shè)水平的評價指標[6]以,一個學(xué)科的建設(shè)好壞與這所高等學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量也有著密不可分的關(guān)系。針對儲能學(xué)科在國家級層面的建設(shè)作用,本文通過儲能學(xué)科高校設(shè)置情況、現(xiàn)有教材和期刊以及相關(guān)協(xié)會這三個方面對儲能學(xué)科建設(shè)進行梳理。
2我國儲能學(xué)科現(xiàn)有高校設(shè)置情況
高校對儲能學(xué)科的態(tài)度,是儲能學(xué)科發(fā)展的基石。加大對儲能科學(xué)與技術(shù)的推廣和科研力度,促進儲能學(xué)科交叉融合,需要高校對儲能學(xué)科的建設(shè)予以重視,完善儲能學(xué)科課程體系。現(xiàn)對已對儲能技術(shù)人才培養(yǎng)進行規(guī)劃并已開始實施的部分高校設(shè)置情況進行闡述。
2.1西安交通大學(xué)西安交通大學(xué)響應(yīng)國家戰(zhàn)略指示,培養(yǎng)儲能領(lǐng)域急需人才,依托動力工程及工程熱物理和電氣工程這兩個國內(nèi)排名靠前的學(xué)科率先獲得教育部批準增設(shè)了全國第一個儲能科學(xué)與工程本科專業(yè),現(xiàn)已有電信、機械工程等6個學(xué)院開展儲能技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)研究并開啟校企合作。儲能科學(xué)與工程專業(yè)在2019級工科試驗班(機類)、工科試驗班(電類)、理科試驗班分別招收10名、15名、5名學(xué)生。2020年招收儲能科學(xué)與工程(實驗班)32人,為其他學(xué)校由示范工程牽頭,帶領(lǐng)更多的高等學(xué)校響應(yīng)國家戰(zhàn)略,并將儲能學(xué)科建設(shè)范圍逐步推廣,必能在加強儲能學(xué)科建設(shè)的同時,更有效的滿足多種能源的高效利用。
2.2華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)是繼西安交通大學(xué)后創(chuàng)建儲能學(xué)科的第二所高校。其牽頭舉辦了全國儲能技術(shù)專業(yè)學(xué)科建設(shè)論壇。該論壇重點指出儲能專業(yè)的建設(shè)需要加強頂層設(shè)計和學(xué)科交叉,綜合布局,現(xiàn)已成立了先進材料研究院、能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、儲能技術(shù)研究院和華北電力大學(xué)-三峽集團氫能聯(lián)合實驗室等四個研究平臺,對儲能技術(shù)及其應(yīng)用進行進一步的探究。儲能科學(xué)與工程教研室主要承擔《儲熱技術(shù)及應(yīng)用》、《儲能電池技術(shù)》和《儲氫技術(shù)及應(yīng)用》等儲能領(lǐng)域?qū)I(yè)課程的教學(xué),主要圍繞電化學(xué)儲能、物理儲能和化學(xué)儲能等方向展開研究。能源與動力工程(儲能方向)相關(guān)課程有理論力學(xué)、材料力學(xué)、電路理論、電機學(xué)、工程熱力學(xué)和控制理論等。
2.3華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)舉辦了第五屆全國儲能科學(xué)與技術(shù)大會,會議下設(shè)了“動力與儲能電池”等四個分論壇,其電能存儲與轉(zhuǎn)換研究課題組自2015年起一直對電化學(xué)儲能材料及器件和新型二次電池儲能體系等研究方向進行深入探討,近年來一直在儲能領(lǐng)域探索并取得了豐碩成果,學(xué)校在2019年招生人數(shù)為60人左右,2020年增設(shè)儲能科學(xué)與基礎(chǔ)、儲能器件與裝備和儲能系統(tǒng)與應(yīng)用為電氣工程及其自動化專業(yè)選修科目。
2.4北方工業(yè)大學(xué)同樣,國家頒布的一些政策和機遇為本學(xué)校儲能的發(fā)展帶來了契機。2019年,北方工業(yè)大學(xué)被授予北京先進碳材料促進會儲能專委會理事長單位,國網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團有限公司和國家電投集團科學(xué)技術(shù)研究院有限公司與本學(xué)校共同建立全國首個儲能技術(shù)工程研究中心。北方工業(yè)大學(xué)有著新能源儲能實驗測試關(guān)鍵裝置和仿真軟件等多種基礎(chǔ)設(shè)施。基于儲能與新能源領(lǐng)域有較好的研究基礎(chǔ),學(xué)校已申請儲能本科課程的申報,其研究生研究方向的新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)中的主要研究內(nèi)容之一為大規(guī)模儲能技術(shù),儲能關(guān)鍵理論及技術(shù)較為成熟。同時學(xué)校也在準備建設(shè)大規(guī)模儲能與智能輸配電系統(tǒng)作為重點研究方向,其相關(guān)課程有新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)、現(xiàn)代電力電子電路、系統(tǒng)辨識與自適應(yīng)控制等。
2.5同濟大學(xué)先后承擔儲能技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域多項國家自然科學(xué)基金和國家重點研發(fā)項目。現(xiàn)有百余篇論文,10余項國家授權(quán)發(fā)明專利以及國家自然科學(xué)獎項和教育部科學(xué)技術(shù)進步獎等。在去年11月,同濟大學(xué)擬發(fā)了儲能學(xué)科建設(shè)草案,草案中重點提出要加快物理、化學(xué)和電力電氣等多學(xué)科多領(lǐng)域交叉融合,加快建立儲能技術(shù)學(xué)科專業(yè),加快培養(yǎng)急需緊缺人才。現(xiàn)已有微電網(wǎng)儲能技術(shù)、超級電容儲能、鋰電池儲能、儲氫技術(shù)和相變儲能等技術(shù)的研究。目前相關(guān)課程有《蓄能理論》和《蓄能空調(diào)理論與技術(shù)》等。
2.6典型高校儲能學(xué)科建設(shè)概況由典型高校設(shè)置儲能學(xué)科有利于帶動其他學(xué)校對儲能學(xué)科建設(shè)的積極性,現(xiàn)列出典型高校儲能學(xué)科概況。我國教育部發(fā)文,于2019年設(shè)立儲能科學(xué)與工程,現(xiàn)已開設(shè)大學(xué)有西安交通大學(xué)和華北電力大學(xué),這反映出我國的儲能學(xué)科建設(shè)有待加強。但已有多所高校申報此專業(yè)等待教育部審批,這些高校在審批之前就已經(jīng)在儲能領(lǐng)域有了一定的教學(xué)基礎(chǔ),有能力擴大儲能領(lǐng)域在學(xué)術(shù)界的影響力,能夠帶動更多的高校去發(fā)揮自身優(yōu)勢在儲能領(lǐng)域進行不斷創(chuàng)新,為國家建設(shè)創(chuàng)造更多的功績。
3我國儲能領(lǐng)域現(xiàn)有教材及期刊
儲能領(lǐng)域的發(fā)展離不開各個媒介對儲能技術(shù)及裝置的推廣,教材和期刊是在各個媒介中對儲能學(xué)科建設(shè)起到了主要作用之一,為儲能技術(shù)與眾多高校教師和學(xué)生搭建了橋梁。在有著學(xué)術(shù)影響力的知名期刊上刊登儲能領(lǐng)域綜述性和技術(shù)性文章與出版儲能相關(guān)教材可擴大儲能在外界的認知度,提升儲能技術(shù)的學(xué)術(shù)影響力,有利于加快儲能學(xué)科建設(shè)。現(xiàn)對我國儲能領(lǐng)域部分教材和雜志進行闡述。
4我國儲能領(lǐng)域相關(guān)協(xié)會
4.1IEEEPES儲能技術(shù)委員會
(中國)該協(xié)會在不久前成立,IEEE電力與能源協(xié)會(PES)是中國學(xué)者與世界連接的橋梁。IEEEPES儲能技術(shù)委員會(中國)現(xiàn)有400多位儲能行業(yè)專家學(xué)者和工程師,以及50余家優(yōu)秀企業(yè),設(shè)立了儲能材料與器件、儲能系統(tǒng)與裝備、儲能并網(wǎng)與運行等六個分技術(shù)委員會。
IEEEPES是電氣電子工程領(lǐng)域最具影響力技術(shù)行業(yè)平臺資源之一,它的成立使得廣大專家和學(xué)者可以通過這個強有力的平臺在國際舞臺上將我國的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展展現(xiàn)出來。該組織深入研究可用于大規(guī)模工程應(yīng)用的儲能關(guān)鍵技術(shù),加快完善儲能應(yīng)用標準體系,使得儲能技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)步發(fā)展;具有專業(yè)力量強、覆蓋面廣等優(yōu)勢,注重多學(xué)科交叉融合,可與各方專業(yè)力量協(xié)同合作,加強與儲能相關(guān)的其他學(xué)術(shù)技術(shù)組織的交流合作,提出完整的高水平儲能應(yīng)用技術(shù)方案;加快了中國科技領(lǐng)域國際化的進程,促進學(xué)術(shù)和整個行業(yè)在國際上的發(fā)聲和影響力,為提升中國在國際學(xué)術(shù)組織中的影響力開辟了一條成功的道路。充分整合資源,推進了我國儲能產(chǎn)業(yè)的不斷進步。
4.2中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟
中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(ChinaEnergyStorageAlliance,NCESA)是中國第一個專注在儲能領(lǐng)域的非營利性國際行業(yè)組織,是在儲能領(lǐng)域有著重量級地位的協(xié)會。儲能聯(lián)盟由一些發(fā)展較為完善的儲能技術(shù)廠商、新能源產(chǎn)業(yè)公司、相關(guān)領(lǐng)域的科研院所和高校構(gòu)成,國內(nèi)外有200余家成員單位。儲能聯(lián)盟在幫助政府主管部門研究制定我國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、提倡儲能發(fā)展模式、確定中遠期儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向等工作中,發(fā)揮著十分重要的作用。聯(lián)盟以產(chǎn)業(yè)研究為工作核心,為儲能產(chǎn)業(yè)各界提供專業(yè)的產(chǎn)業(yè)研究和定制化咨詢服務(wù),研究內(nèi)容覆蓋儲能技術(shù)、產(chǎn)業(yè)趨勢、應(yīng)用機會、國內(nèi)外儲能政策、儲能項目以及儲能的經(jīng)濟性和儲能商業(yè)模式等方面。該組織覆蓋儲能全產(chǎn)業(yè)鏈各參與方,參與了政府政策的制定、對儲能應(yīng)用進行推廣,促進了儲能產(chǎn)業(yè)的健康有序可持續(xù)發(fā)展。
5對儲能學(xué)科課程體系設(shè)置的啟示
為響應(yīng)國家號召,加快培養(yǎng)儲能領(lǐng)域高精尖人才,并根據(jù)本文對我國現(xiàn)有學(xué)校儲能課程設(shè)置和儲能領(lǐng)域教材、期刊和協(xié)會,現(xiàn)提出如下建議:(1)隨著我國“碳達峰/碳中和”這一重大國策的強力推進,“風光儲火一體化,源網(wǎng)荷儲一體化”必將催生萬億市值的儲能市場,廣闊的市場需求亟需人才“源動力”,復(fù)合型儲能人才的培育已是大勢所趨,緊缺的人才缺口亟需更多的高校像西安交通大學(xué)、華北電力大學(xué)一樣,大力推進儲能學(xué)科建設(shè),為人才培養(yǎng)提供肥沃土壤;
(2)儲能學(xué)科涉及電化學(xué)、材料、熱物理、機械結(jié)構(gòu)、電力電子、電力系統(tǒng)、電力市場等等諸多專業(yè),現(xiàn)有的絕大數(shù)高校鮮有哪個學(xué)院可以包羅上述全部專業(yè),亟需高等院校推陳出新,積極探索跨學(xué)院組建儲能學(xué)科的新型模式,打破專業(yè)壁壘、嘗試資源橫縱向整合的辦學(xué)舉措;(3)儲能學(xué)科是新生事物,缺乏必要、健全的師資隊伍,需要現(xiàn)有相關(guān)專業(yè)的教師不斷提高認識、更新知識結(jié)構(gòu),方能勝任儲能學(xué)科這一全新的教學(xué)體系;從本、碩、博不同維度、不同層次培養(yǎng)儲能人才;(4)儲能學(xué)科的課程體系有待盡快建立,從儲能的基本構(gòu)成、儲能分類、儲能原理到儲能系統(tǒng)集成、容量配置、經(jīng)濟評估等等諸多方面,迅速選編相應(yīng)教材,設(shè)計課程體系,方能為完善的教學(xué)體系提供基本保障;
(5)儲能技術(shù)實驗研究是培育核心技術(shù)培育和成果重要搖籃,需要從長遠發(fā)展的角度,統(tǒng)籌規(guī)劃,成立國家級、省部級和高校級儲能技術(shù)實驗室,構(gòu)建理論研究-實驗研究-成果轉(zhuǎn)化的科研體系;
(6)高等院校應(yīng)加強與大型央企、儲能設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)戰(zhàn)略合作,成立產(chǎn)學(xué)研用的教學(xué)實踐基地,提高學(xué)生的動手能力,同時為企業(yè)的難點、痛點提供有力的人才保障;(7)儲能相關(guān)的行業(yè)協(xié)會,應(yīng)積極履行社會責任,組織、設(shè)計全國性的大學(xué)生儲能競賽活動,學(xué)術(shù)論壇加強學(xué)術(shù)性,讓學(xué)生在廣闊的儲能應(yīng)用市場中儲備基礎(chǔ)知識,迅速成長。
電氣論文投稿刊物:《電氣時代》(月刊)創(chuàng)刊于1981年,由中國機械工業(yè)聯(lián)合會主管,機械工業(yè)信息研究院主辦,為中國期刊方陣雙效期刊之一。以電氣自動化領(lǐng)域的人、企業(yè)、技術(shù)、產(chǎn)品為視點,跟蹤報道電氣自動化領(lǐng)域的先進技術(shù)及管理理念,全面反映電氣產(chǎn)業(yè)鏈的新技術(shù)、新產(chǎn)品、主流應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)動向。
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作者:李建林,王哲
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