《储能学科建设的现状及启示与储能学科体系建设及思考.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《储能学科建设的现状及启示与储能学科体系建设及思考.docx（14页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、摘要：d储能技术专业学科发展行动计划B的提出扶持与激励储能未来的发展。目前储能学科涉及电力电子、电力系统、电力市场、电化学、热管理等诸多领域，涉及的专业范用比较广，因此，专门设立储能学科对于我国储能技术的发展是必需的。作为储能学科发展的基石，储能学科建设也处于国家政策发布的措施之中。本文根据储能领域现状，首先阐述储能学科建设的意义和必要性，然后梳理了国内储能现有高校设置情况和教材及杂志，最后给出了我国储能学科建设的启示。关键词：储能：学科建设：现状；启示I意义和必要性近年来，出于对新能源大规模接入电网以及电力削峰填谷等场景需求，还有其它清洁能源的存储需要，储能行业现在扮演着至关重要的角色。大规
2、模储能技术是国家故略，备受国家各部委重视，储能的故略地位提到空前高度在最新的“I四五”规划建议中，提升新能源消纳能力和存储能力，提升存储能力旨在大力发展储能行业并支持储能技术的发展国家也颁布了一些相关配套政策。我国储能产业规模化实施和成功运行验证了仃效配宜储能装置和在些领域介理运用储能技术可大幅度提升系统运行的稳定性和可靠性，提而系统的运行效率。当前，我国储能行业的发展较之前已经有了很大的提升，但和世界大国相比还存在一定的差距，并且我国储能行业的研究方向仍然不是很明确。我国储能技术专业学科发展行动计划（2020-2024年）中重点强调了加快发展储能技术学科并促进储能技术与相关学科深度交叉融合明
3、储能技术和储能相关学科交叉进入到国家对未来发展规划的布局当中，储能产业的发展已上升到了国家层面。当今，各门学科的交叉性越来越大，通过学科之间的交叉往往能够获得新的认知，并带来创新设流的高等学校,主要任务之一就是建设批重点且象先于国内外水平的一流重点学科，它关系着这所校的前途和命运。高等学校的根本任务是要培养专业人才，教学是高等学校对专业人才进行集中培养的有效途径，学科建设是保证和提高教学质量的重要一环，教学质量同时又是检验学科建设水平的评价指标以，个学科的建设好坏与这所高等学校的教学质量也有着密不可分的关系。针对储能学科在国家级必面的建设作用，本文通过储能学科离校设理情况、现有教材和期刊以及相
4、关协会这三个方面对储能学科建设进行梳理。2我国储能学科现有高校设置情况高校对储能学科的态度，是储能学科发展的基石。加大对储能科学与技术的推广和科研力度，促进储能学科交叉困合，需要高校对储能学科的建设予以重视，完善储能学科课程体系,现对已对储能技术人才培养进行规划并已开始实施的部分高校设置情况进行阐述。2.1 交通大学交通大学响应国家故略指示，培养储能领域急需人才，依托动力工程及工程热物理和电气工程这两个国内指名靠前的学科率先获得教育部批准增设了全国第一个储能科学与工程本科专业，现已有电信、机械工程等6个学院开展储能技术相关的基础研究并开启校企合作。储能科学与工程专业在2019级工科试验班（机类
5、）、工科试验班（电类）、理科试验班分别招收IO名、15名、5名学生.2020年招收储能科学与工程（实验班）32人，为其他学校由示范工程牵头，带领更多的高等学校响应国家故略，并将储能学科建设范围逐步推广，必能在加强储储学科建设的同时，更有效的满足多种能源的高效利用。2.2 电力大学电力大学是继西安交通大学后创建储能学科的第二所1.校。其牵头举办了全国储能技术专业学科建设论坛。该论坛重点指出储能专业的建设需要加强顶层设计和学科交叉，综合布局，现已成立了先进材料研究院、能源互联网研究院、储能技术研究院和华北电力大学-E峡集团笈能联合实验室等四个研究平台，对储能技术及其应用进行进一步的探究。储能科学与
6、工程教研室主要承担储热技术及应用hE储能电池技术B和储氢技术及应用等储能领域专业课程的教学，主要困绕电化学储能、物理储能和化学储能等方向展开研究。能源与动力工程（储能方向）相关课程有理论力学、材料力学、电路理论,电机学、工程热力学和控制理论等。23科技大学科技大学举办了第五届全国储能科学与技术大会,会议下设了、动力与储能电池等四个分论坛，其电能存储与转换研究课题组自2015年起一直对电化学储能材料及器件和新型二次电池储能体系等研究方向进行深入探讨，近年来一直在储能领域探索并取得了丰硕成果，学校在2019年招生.人数为60人左右，2020年增设储能科学与基础、储能器件与装备和储能系统与应用为电气
7、工程及其自动化专业选修科目。2.4 工业大学同样，国家颁布的一些政策和机遇为本学校储能的发展带来了契机。2019年，工业大学被授予先进碳材料促进会储能专委会理事长单位，国网综合能源服务臾团有限公司和国家电投集团科学技术研究院有限公司与本学校共同建立全国首个储能技术工程研究中心。北方工业大学有着新能源储能实验测试关键装H和仿真软件等多种基础设施。基于储能与新能源领域有较好的研究基础，学校已申请信能本科课程的申报，其研究生研究方向的新能源并网发电技术中的主要研究内容之一为大规模储能技术，储能关键理论及技术较为成熟.同时学校也在准备建设大规模储能与智能输配电系统作为延点研究方向，其相关课程有新能源并
8、网发电技术、现代电力电子电路、系统辨识与自适应控制等。2.5 同济大学先后承担储能技术相关领域多项国家自然科学基金和国家重点研发项目.现有百余篇论文，IO余项国家授权发明专利以及国家自然科学奖项和教育部科学技术进步奖等。在去年I1.月，同济大学拟发了储能学科建设草案，草案中重点提出要加快物理、化学和电力电气等多学科多领域交叉融合，加快建立储能技术学科专业，加快培养急需紧缺人才.现已有微电网储能技术,超级电容储能、锂电池储能、储氧技术和相变储能等技术的研究。目前相关课程有蓄能理论3和瞽能空调理论与技术等。2.6 典型高校储能学科建设概况由典型高校设置储能学科有利丁带动其他学校对储能学科建设的积极
9、性，现列出典型裔校储能学科概况，如表I所示。表I典型高校储能学科建设概况I*2e。仅W金A*rUAfeoftA.2，中“IIK0QRW22.*MIi。取IM1.u人.XftK.MftMSA.JWtKASHI1.At2o人fin*.HHrt4aarA5Ii人.aBA.ni1.f.4IRA1.fVMWff.WIWAW.电HHH7MEH.?.Wftt4VHMM71.I.W.KM:WW我国教育部发文，于2019年设立储能科学与工程，现已开设大学有西安交通大学和华北电力大学，这反映出我国的储能学科建设有待加强。但已有多所高校申报此专业等待教育部审批,这些高校在审批之前就已经在储能领域仃了一定的教学基珈，
10、有能力扩大储能领域在学术界的影晌力，能够带动更多的高校去发挥自身优势在储能领域进行不断创新，为国家建设创造更多的功绩。3我国储能领域现有教材及期刊储能领域的发展离不开各个媒介对储能技术及装置的推广，教材和期刊是在各个媒介中对储储学科建设起到r主要作用之一，为储能技术与众多高校教肺和学生搭建了桥梁。在有若学术影响力的知名期刊上刊登储能领域综述性和技术性文章与出版储能相关教材可扩大储能在外界的认知度，提升储能技术的学术影响力，有利于加快储能学科建设。现对我国储能领域部分教材和杂志进行削述。3.1 储能领域部分现有教材为了对储能产业及技术发展现状与时俱进的更新，我国储能领域专家和学者对自己研究内容撰
11、写了教材，部分储能学科教材如表2所示：表2储能领域部分现仃教材MttMHnMS1.1.CKMAaAMMt.XKttWMJI曾枝冬侵N用xvMHanttaftitffr大规模储能技术从储能应用需求、储能技术、储能典里案例、政策等方面进行了理论分析储能产业的发展颇有意义，可让读者阅读后对储能领域有一个较为清晰的理解,同时为储能电站等储能奘置的实际应用提供了理论支撑.6电池储能系统调频技术主耍论述了电池储能系统参与电力系统调频的理论依据、可行性、示范工程和经济性等要读者具有储能技术和电力系统的理论知识，储能系统应用场景为电力调频辅助服务，适用于各个电力领域的高校新生和电网、供电局等单位的技术人员进行
12、涉猎或钻研。名电力储能技术及应用主要论述了储能技术和储能系统，同时梳理J储能在电力系统中发挥的作用及其应用储能和电力系统连上线，可适用于大部分学习电气工程和新能源发电等专业的高校师生阅读和参考。3.2 储能领域部分现有期刊为更便捷展示各个单位和高校储能创新成果，各个期刊设置储能领域栏目并不断更新最新文章，部分储能领域期刊概况如表3所示：表3储能领域部分现有期刊wttt及星、ia12*W力*Mik*ma*1.Utt*rt3R12.MMtMaArattMntt.MhiA*wnattovn*ttKHJXyMAMram*电vttirtt*MBt1.Crw电力i*1.ttmtu*amrt*.n.1.t1
13、.M.f1.1.1.灯”“3W”，m：2rs:f1IHXN*RG.收*&1EMMmW*三iMftfeemrttfcMt.e1.4r工。心皿W3”器：I：；：bRS介，RCait1.MWAMhtWCW年W1.I.“a1.件*，域介G彼R1.t第全H除半I1.庵施为喙*M第方*.权涯A*付”0MHMH三fcrf星懵XA1.ajIr)各NX+*育上卜IMMMt三*1.WW5itj1.*W1.tEttB1.W*M51调mra*保命H金*一的2公a.wtntt4ewM4X.*WM1.f0.1.trM(*1.fcMmCtE1.tH，、X.Rmfn7nMHBWII1.2M9tKM.MEft*三Tn三C.MH
14、Tn*wnaM.nftuiwi4.“攀Qi1.It1.h为。4少“学*6AmttVMAWF.成尸nt.ft*t1.tM.育式Vitfc1.-ZHF)三JJIc三.Htftt1.(ninmw*Mn*n*n*三.*tamtn20m*axunm*1.t*tMIAK.RK*I.VatM*!IOKItMKaAaKMN*va.uar&比“KJt*ftX*(k*ntntjs%.MBKHatw.aftK3MHT1HfVftXAttM*W1.*61.X1.FRt1.nHarJUtttH7rwaruIR犬-WSHTtHIVMt*HttATtttttMT1.41.9VUHAUEHW1.HittHTI1.YMmWTR
15、ItYUtMttUTAMIfrV*舅为大AHtt*M7HJVIJ1大学IA学，rw09MH7.WHAWITK11nan?Inr磨人，KAf1.IA停ItaMT1Itiv口向人学同时，为促进储能产业技术发展，国内储能领域专家、学者撰写了相关研究方向的一系列教材，部分储能学科教材见表3。表3部分储能学科教材-RNK-1f-M-9V*MT，原1121.tMAttt0，,tW.MMitmtitXCOM11HH1.AMttAftAMttC，愉.京、MWKMKtH1.KMu*n*aMsn，*七*twnitr*tfteM2OHT7HttttMAMUIMt.XMoftrt*mttt2030i101202OW1
16、.Jt.*1*.M1.Wit?Irt*t2OIB7R3储能学科体系建设构想3.1 新工科背景当今世界各国的竞争，本质上是人才竞争，国家安全、经济社会发展都离不开创新型人才。面对以新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济，2017年，教育部提出“新工科”发展规划，旨在树立工程教育新理念、新结构、新模式、新体系。其中，培养学生解决笈杂和不确定性工程问题是我国高等工程教育的项重要内容，也是全世界工程教育所面临的共同课题，因为没有两个工程项目完全相同。因此，在产业融合、能源转型的背景下，培养高素历、强基础、创新型的杰出工程人才已成为高等工程教育的亚要任务。3.2 人才培养思路及目标储能技术专业人才
17、的缺乏很大程度上制约了储能行业健康发展。为顺应我国新工科建设和国际工程教育发展新趋势，裔校可依托现有学科专业，从产业应用需求出发，考虑全链条技术需求储能本体技术、储能应用技术、储能控制技术来支撑储能学科全方位、整体性建设，并根据自身定位，困绕不同的储能人才培养目标（例如产业应用型人才、技术研发型人才等）灵活设置不同课程体系及人才培养模式。本文以产业应用型人才为人才培养目标，提出从素质、知识、能力三个维度考虑的人才培养思路（具体见图3）,培养具有较高的综合素质，过硬的专业知识，过强的综合能力以及国际视野的储能领域高素质、强基础、创新型的杰出工程人才。/N线发Kf1.!2WftW*(产发展的*务意
18、阳息道修岸。爬*阙ttt*.世界电整4孔学如酰。业小It知以XWVttJWWa前沿如风的能力分析收MIft力&统思椎能力外由例依修力始用右学科MiM“决工程亚余向的能力如即教学.K学“I：程如酰的文践能力检“作全球化、M济环境和“盍百M卜力断I.NM次方*的效果第R出行能力创新但力次思学能力图3素质、知识、能力三维人才培养思路由图3可知,素质维度包括碳中和理念、可持续发展理念、国际视野、紧跟产业发展的服务意识等；能力维度主要包括捕获前沿知识的能力，系统思维能力，运用数学、科学和工程知识的实践能力以及能够在全球化、经济、环境和社会背景下判断工程解决方案效果的能力。个人能力的发挥不仅可以使知识的作
19、用发挥得淋漓尽致，还可以体现自身价值，素质则可以指导能力往正确的方向前进。下节即从素质、知识、能力三个维度出发，围绕产业应用型人才培养EI标，进行相应的课程体系建设.3.3 课程体系建设储能学科建设是储能产业健康发展的基石，是国家能源战略重大需求，而课程体系建设乂是储能学科建设的基础，是实现人才培养目标的关键因素，。在新工科背景下，“路学科交叉融合”被视为工程人才所需具备的核心素质之一。“跨学科交叉融合”教学逐渐成为“高精尖”人才培养的出要途径，高校通过将现有不同学科专业交叉融合，可形成学科之间动态交叉整合，不仅突破单一学科局限性进而丰富了相关学科内涵，而J1.适应了知识创新和社会需求，仃利于
20、培养学生的综合能力,储能技术涉及电气工程、材料学、化学、能源动力等众多学科的知识(IU4),是典型的学科交叉支撑的新工科专业。按照新工科内涵，构建“跨学科交叉融合”课程设计主旨思想，通过储能相关学科横向联系，打破专业壁壁，充分利用高校现有教育资源，培养储能行业高质量、如合型人才，真正做到储能学科高起点建设.文献中指出中国矿业大学针对跨学科教学进行了教学实践与探索，并且取得了良好的效果，给储能学科建设及人才培养提供了借鉴与思考。图4储能技术涉及学科根据以上提出的储能学科课程设计主自思想，我们对课程体系建设中的几个关键环节设计方案具体如下。3.3.1关于跨学科交叉具体方案以北方工业大学为例，涉及储
21、能技术的相关学科（学校已开设）有新能源科学与工程、能源动力、控制科学与工程学科、电气工程、材料科学与工程专业等，涉及储能技术研究方向有大规模电储能技术及应用研究、大型抽水蓄能技术等（部分储能技术研究方向见图5）,基丁此，可以以电气工程学科为基础，以优势储能技术研究方向为主体，以其他相关学科为支撑,补充其他储能关键技术课程,横向整合现有学科的教师、技术研究人员、校外实践基地、设备、软件等资源，培植储能学科生长点。修It交换与均Ii储木慎花储能脉”电源技术大蟹牯木能枝末大规模电储It技术及应用研究而第东能源与修能的电力系统电力电子化技水M1.1.t电渔WiVvi用笠町新技木同&磁储版校术图5部分储
22、能技术研究方向3.3.2关于素质、能力培养的课程设巴依托现有大学生素质教育课程体系，塑造大学生健康的核心价值观。另外，遵循“强实践、严过程”的人才培养理念，依托校企联合、教研结合人才培养平台，加强学生实践力度，提高实践环节在考核中的权重，最终培养出信念执若、品第优良、能力突出的拔尖人才。3.3.3关于专业课程设苴专业课程设置分为4个梯次，第一，工程基础课，即工程类专业的通识课程，包括工程制图及CAD基础、C语言程序设计、仿真技术与应用等课程：第二，专业基础课,即本学科专业所需基础知识对应的课程，包括电机学、材料学、大规模储能技术等课程：第工程专业课，即本专业中不同方向（见334节）所需专业知识
23、对应的课程，例如机械储能方向有水轮机、工程热力学、流体力学等课程，而电化学储能方向有电化学导论、电化学热力学、电极过程动力学等课程，故学生学习工程专业谡程需要在选择所学专业方向之后：第四，专业选修课，即每个专业方向下各个子方向所需增加的专业知识对应的课程，以及其他专业延展性技术课程或相关技术课程，学生可以按照不同方向自主选择选修课程。对于以上专业课程，高校可以按照学生.入学时间，安排学生分阶段逐步学习。334关于专业方向设置高校可结合自身技术研究重点及当前教育资源，设置相应储能专业二级方向及：级小方向.以北方工业大学为例，结合目前学校储能技术研究方向（表4）,且储能技术课题组开展的研究已经用盖
24、了飞轮储能、电磁储能、超级电容储能、锂离子电池、铅酸电池等方而。因此可将二级方向设为：物理储能方向、电化学储能方向、电气类储能。其中对于物理储能方向，可根据技术类型，将:级小方向设为抽水蓄能技术、压缩空气储能技术，飞轮储能技术：对于电化学储能方向，由于锂高子电池应用性最好，但安全问题一直没有突破，据此，将三级小方向设为电化学储能本体技术、电化学储能安全管理技术：对于电气类储能方向，可根据技术类型，将三级小方向设为电磔储能,超级电容储能.表4储能学科的课程体系navdR*a*ftAMti-iMx9fCADMnc”力rXMwat*nrn力，A*MHa力3,力，t号曾9MBtteMHeQAU*ItM
25、A1.3M*a，1.t*fttMnwnt4midaHRCMKtt*B1.fttMWAfta*nMaitMAiMtaIiVMNiCASfV叁M2fiif1.n*tttta“KMtn.HVttRaa*.MAftMt1.t4*u1综上考虑，我们对储能学科课程体系设计（以物理储能方向为例）具体如表4所示“高校可根据实际情况，设置课程时间权重.采取线上和线下相结合的灵活授课形式。3.4 人才培养模式传统人才培养模式更加注重理论教学，培养出的学生容易出现高分低能，学生学习主动性未被完全激发，学生实践能力、创新能力较弱，加之储能产业更新迭代较快，故学生知识能力与产业实际岗位需求之间很容易存在较大的差异，而产
26、教研结合是实现专业人才培养与产业需求紧密结合的有效途径之一，更有利于推动社会发展。所以，从社会需求出发，围绕储能学科人才培养目标，构建了“校企联合、科教融合、5+4+1考核”储能学科新型人才培养模式，如图6所示.校企偌介I共建实践教学平台图6储能学科新型人才培养模式3.4.1校企联合在“校企联合”模式中，企业作为校外实践教学基地，接受学生实习实训及教师项目培训，而高校则为学生提供理论知识学习及实验场所，与企业起建设实践教学平台。首先，从企业引进工程项目，通过时多个项目横向分析以及纵向分解，衍生出不同层次的实验教学，比如基础性实验、综合性实验、设计性实验、创新性实验等，形成从理论到实践、从被动到主动、从知识传授到创新能力培养的实验教学体系。或并在学生掌握定的基础知识之后，参与企业委托的横向课题研究或一些综合性的实践项目，以项目做引导，让学生全程参与项目申报、立项、实施等，全方位训练学生独立思考、分析解决问题的能力以及科研创新意识。其次，教师不定期到企业进行项目培训，及时了解工程中待攻破
