基于新能源應用技術專業(yè)背景下儲能與應用技術方向的發(fā)展

肖文平

近年來，國家在新能源開發(fā)與應用領域制訂了各種扶持政策以支持新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對技術型人才提出了相應的需求，在教育部的鼓勵下，國內(nèi)高職院校紛紛開設新能源應用技術專業(yè)。目前已設立的新能源類專業(yè)，教學方向主要圍繞新能源發(fā)電領域，然而新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要發(fā)電與儲能系統(tǒng)發(fā)展的相互平衡。近年來新能源汽車也獲得快速的發(fā)展，而制約其發(fā)展的核心部件仍然是儲能系統(tǒng)。因此有必要在高職院校中，基于新能源應用技術專業(yè)背景下發(fā)展儲能應用與技術方向。本文就新能源儲能應用技術方向發(fā)展的可行性和必要性、產(chǎn)業(yè)定位和課程體系建設進行深入的探討。

一、引言

隨著不可再生能源的日益枯竭以及環(huán)境污染的日益嚴重，新能源的開發(fā)與利用達到了空前的熱度，國家出臺了多項政策支持新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對人才的培養(yǎng)，特別是技能型人才的培養(yǎng)，提出了新的要求。國內(nèi)大多高職院校開設了新能源相關的專業(yè)，以適應市場對人才的需求。

新能源的開發(fā)主要圍繞各種新能源相關的發(fā)電技術，如光伏發(fā)電、風力發(fā)電、潮汐能發(fā)電等[1]。2010年，教育部發(fā)文鼓勵有條件的高校申請戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關的專業(yè)[2]。國內(nèi)高職院校紛紛開設新能源應用技術專業(yè)。目前國內(nèi)高職院校開設的新能源相關專業(yè)也主要圍繞發(fā)電技術開展，絕大部分的專業(yè)方向為光伏發(fā)電技術和風力發(fā)電技術，并且部分高職院校將其作為重點專業(yè)發(fā)展，辦出了其特色。國內(nèi)已開設的新能源應用技術類專業(yè)情況大致如下，以天津中德職業(yè)技術學院、湖南理工職業(yè)技術學院為代表的眾多高職院校開展新能源發(fā)電方向為主的教學[3]，還有部分高職院校開設新能源汽車相關的專業(yè)，如安徽電子信息職業(yè)技術學院[4]，但該方向主要關注新能源汽車整車及關鍵零部件的安裝調(diào)試、性能檢測和故障檢修，并非涉及新能源儲能領域。

新能源的利用，除了需要開發(fā)先進的發(fā)電技術，同時必須具備能與之匹配的儲能系統(tǒng)。發(fā)電技術與儲能技術屬于匹配性領域。然而，在目前高職領域新能源專業(yè)建設中，呈現(xiàn)了一邊倒的現(xiàn)象，儲能系統(tǒng)的教學與研究從來沒有被重視。已報道的開展從事鋰電相關方向的高職院校僅有宜春職業(yè)技術學院[5]，且其方向僅為鋰離子電池的生產(chǎn)、制造和檢測，未上升到作為儲能系統(tǒng)來考慮專業(yè)建設。

順德職業(yè)技術學院在全國高職院校中，首個提出了在新能源應用技術專業(yè)的背景下，發(fā)展儲能與應用技術的方向，以滿足儲能領域?qū)θ瞬虐l(fā)展的需求。筆者在2015年度全國新能源職教聯(lián)盟年會上，作了題為《新能源儲能應用技術及課程設計》的報告，引起了國內(nèi)對該領域?qū)I(yè)建設的巨大反響。本文介紹了本校在開展上述專業(yè)發(fā)展過程中所作的初步探索，分析新能源儲能與應用技術的產(chǎn)業(yè)背景，就新能源發(fā)展儲能與應用技術方向的可行性與必要性作深入的分析，并就儲能與應用技術方向的課程體系建設作探討。希望能為國內(nèi)高職院校的新能源專業(yè)建設提供可借鑒的經(jīng)驗。

二、新能源儲能與應用技術方向建設的可行性

（一）新能源產(chǎn)業(yè)支撐

圖1近三年新能源汽車產(chǎn)量及累計保有量

近年來，由于政府的政策引導及環(huán)保意識的不斷增強，新能源汽車呈現(xiàn)快速增長的趨勢。2015年，由于政策、補貼和資金等一系列因素的支持，以及技術進步和成本降低突破了臨界點，中國新能源汽車及鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈迎來了爆發(fā)式增長。2015年各類EV和PHEV總產(chǎn)量超過30萬臺，帶來了超過15GWh的動力電池需求量。據(jù)中國工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)司發(fā)布消息，2015 年中國累計生產(chǎn)新能源汽車37.90 萬輛，同比增長4 倍。據(jù)工信部網(wǎng)站消息，根據(jù)機動車整車出廠合格證統(tǒng)計，2016年1 月，我國新能源汽車生產(chǎn)1.61 萬輛，同比增長144%。其中，純電動乘用車生產(chǎn)7952 輛，同比增長3 倍，插電式混合動力乘用車生產(chǎn)4887 輛，同比增長115%；純電動商用車生產(chǎn)2422 輛，同比增長80%，插電式混合動力商用車生產(chǎn)834 輛，同比下降4%。其中，列入《免征車輛購置稅的新能源汽車車型目錄》 前六批的國產(chǎn)新能源汽車生產(chǎn)1.55 萬輛，占1 月產(chǎn)量的97%。[6]

隨著扶持政策的刺激以及新能源汽車技術的不斷革新，新能源汽車呈現(xiàn)井噴式的增長趨勢。產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，需要相關領域的技術型人才予以支撐，其涵蓋技術研發(fā)、檢測、生產(chǎn)、銷售及售后技術服務等整個新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈。

鋰離子電池方面，全球鋰離子電池的市場，已經(jīng)基本形成中日韓三足鼎立的局面。新能源汽車的放量拉動動力鋰電池及電池關鍵材料需求快速增長。工信部披露，2015 年上半年我國鋰離子電池制造企業(yè)，累計完成主營收入同比增長 17.4%，實現(xiàn)利潤總額同比增長 72.8%，完成稅金總額同比增長 43.1%。鋰電池行業(yè)利潤的快速上升，與新能源汽車的銷售放量密切相關。隨著各地補貼細則相繼落地、充電設施扶持政策出臺等因素推動，電動汽車銷售將延續(xù)高增長態(tài)勢，并給上游鋰電池企業(yè)帶來實質(zhì)性訂單支撐。

目前國內(nèi)的新能源發(fā)電與儲能相關產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展的時期，基于新能源應用技術專業(yè)背景下開展儲能與應用技術方向的建設，符合新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，并能確保高職院校培養(yǎng)的學生實現(xiàn)靈活高效的就業(yè)，提高高職院校的就業(yè)率。

（二） 工程技術能力與創(chuàng)新

近年來，隨著新能源的開發(fā)以及小型化電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，儲能相關的檢測與應用模塊已相對較為成熟；另外，隨著工程技術的不斷革新，目前國內(nèi)廠商已具備針對新能源儲能與應用設計教學模塊的能力。

（三）社會政策環(huán)境

工信部發(fā)布《中國制造2025》規(guī)劃系列解讀，在節(jié)能與新能源汽車方面提出以下發(fā)展目標。對于純電動汽車及插電式混合動力汽車，產(chǎn)業(yè)化方面提出，到 2020 年，自主品牌純電動和插電式新能源汽車年銷量突破100 萬輛，在國內(nèi)市場占70%以上；到2025年，與國際先進水平同步的新能源汽車年銷量300萬輛，在國內(nèi)市場占80%以上。政策的引導將促使新能源汽車的快速發(fā)展。

《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議》明確指出支持節(jié)能環(huán)保、新能源等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

教育部公布的2016年職業(yè)教育與產(chǎn)業(yè)對話活動計劃中，將新能源汽車列為產(chǎn)業(yè)對接項目之一。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要以及國家政策的引導，將確保新能源儲能與應用技術方向建設工作的有序開展。

三、新能源儲能與應用技術方向建設的必要性

近年來國家大力支持新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新能源汽車產(chǎn)業(yè)及其產(chǎn)業(yè)鏈也獲得了快速的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展需要相關技術型人才予以支撐，而國內(nèi)高職院校的新能源類別專業(yè)主要關注新能源發(fā)電領域，鮮見關于開展儲能應用技術專業(yè)方向發(fā)展的報道。基于新能源應用技術專業(yè)背景下發(fā)展新能源儲能與應用技術方向，符合國家的中長期規(guī)劃要求。因此有必要建設新能源儲能與應用技術方向。

（一） 發(fā)展儲能與應用技術方向，符合國家節(jié)能環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的需要

隨著不可再生能源的日益枯竭，世界大國紛紛重新定位本國的能源儲備。我國近年來大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，并宣傳低碳節(jié)能環(huán)保理念。在新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，與之匹配的儲能系統(tǒng)日益暴露出短板，成為亟需解決的關鍵問題之一。另外，能源短缺和環(huán)境污染是當今世界最為關注的兩大難題。以燃油為動力的交通運輸工具已經(jīng)成為能源短缺和環(huán)境污染問題的重要組成部分。近年來的實踐表明，中長期內(nèi)采用二次電池為純動力或混合動力能源是解決能源短缺和環(huán)境污染的必然選擇。同時，我國的汽車產(chǎn)業(yè)遠遠落后于歐美日韓，發(fā)展電動汽車將是我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的捷徑。因此，在高職院校開展儲能與應用技術的教學與研究，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術型技能型人才，有利于促進我國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，符合國家節(jié)能環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的需要。

（二） 發(fā)展儲能與應用技術方向，是提高就業(yè)率、實現(xiàn)學生人生價值的需要

目前國家正大力發(fā)展新能源及其儲能系統(tǒng)，制定了各項扶持政策。在利好形勢的帶動下，相關產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展。目前人才的培養(yǎng)遠不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。通過新能源儲能與應用技術方向的建設，開展儲能領域的教學與研究，為國家培養(yǎng)和儲備相關技術型人才，一方面能為國家新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供人才支撐；另一方面，儲能領域?qū)θ瞬诺那啡保閷W生提供了廣闊的就業(yè)空間，使學生將所學技能應用于國家建設，因此開展儲能與應用技術的課程教學與實訓，將有利于提高學生的就業(yè)率，實現(xiàn)學生的人生價值。

（三）發(fā)展儲能與應用技術方向，是新能源專業(yè)發(fā)展的需要

在新能源領域，新能源發(fā)電技術與儲能技術屬于匹配性技術，新能源發(fā)電后，所產(chǎn)生的電量需要儲能系統(tǒng)進行儲存利用。然而目前的高職院校新能源專業(yè)建設過程中，呈現(xiàn)了向新能源發(fā)電一邊倒的現(xiàn)象，導致新能源專業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)畸形趨勢，不利于新能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。目前依據(jù)新能源專業(yè)建設情況，發(fā)電領域已相對成熟且具備一定的規(guī)模，因此后續(xù)的新能源專業(yè)建設應向儲能領域發(fā)展并適度傾斜。在新能源專業(yè)背景下發(fā)展新能源儲能與應用技術方向，完善課程體系規(guī)劃建設，符合新能源應用技術專業(yè)的發(fā)展需要。

（四）發(fā)展儲能與應用技術方向，是高職院校科研創(chuàng)新能力提升的需要

目前新能源發(fā)電與儲能領域?qū)儆趪抑攸c支持領域，高職院校發(fā)展新能源儲能與應用技術方向，開展相關領域的研究工作，有利于獲得國家、省、市、區(qū)相關政策的支持，有利于提升本校的科研創(chuàng)新能力，全面提升高職院校科研技術能力形象；同時以發(fā)電以及儲能相結(jié)合的技術開展項目設計，有利于研究成果獲得快速的落地和應用，將有利于體現(xiàn)高職院校對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐作用。

四、新能源儲能與應用技術方向產(chǎn)業(yè)定位

新能源儲能與應用技術方向的建設要立足當前儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀以及與發(fā)電產(chǎn)業(yè)的匹配性配置，其核心技術是儲能系統(tǒng)的設計及其應用。目前較為成熟的儲能系統(tǒng)是鋰離子電池系統(tǒng)，在研的儲能系統(tǒng)有超級電容器，而電池管理系統(tǒng)（BMS管理系統(tǒng)）也屬于電池電容儲能系統(tǒng)的核心組成部分。對于儲能系統(tǒng)的應用，目前主要有兩大領域，一是大型電池組的應用，主要用在電動機車上，二是小型便攜式電池的應用，如航模玩具。本校新能源儲能與應用技術方向的產(chǎn)業(yè)定位如圖2所示。

五、 新能源儲能與應用技術課程體系建設

新能源儲能與應用技術課程體系應包括專業(yè)基礎課程、專業(yè)基礎技能以及專業(yè)核心技能，其中專業(yè)核心技能課程應根據(jù)現(xiàn)有新能源儲能產(chǎn)業(yè)中所涉及崗位設置，而專業(yè)基礎技能及專業(yè)基礎課則根據(jù)專業(yè)核心技能所涉及的基礎知識、基礎技能而設置。根據(jù)目前電動機車產(chǎn)業(yè)以及鋰離子電池應用產(chǎn)業(yè)的崗位需求，我校新能源儲能與應用技術的專業(yè)核心技能課程有鋰離子電池BMS管理系統(tǒng)設計、動力電池系統(tǒng)制造與測試、電動機車安裝與設計、儲能產(chǎn)品制造工藝、智能產(chǎn)品儲能應用實訓；專業(yè)基礎技能課程有電子產(chǎn)品通用項目測試、單片機技術初步實踐、電力電子技術、電子線路CAD、電極控制與PLC應用；專業(yè)基礎課有電化學基礎、材料物理化學、鋰離子電池基礎、超級電容器基礎。新能源儲能與應用技術方向課程體系如圖3所示。

六、結(jié)論

新能源儲能產(chǎn)業(yè)與新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)屬于匹配性領域產(chǎn)業(yè)，且隨著電動汽車、小型化電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，新能源儲能產(chǎn)業(yè)獲得空前的發(fā)展。然而目前高職院校新能源應用技術專業(yè)的設置主要圍繞新能源發(fā)電一邊倒，對新能源儲能與應用技術的教學重視程度不夠，無法支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的人才需求。因此有必要基于新能源應用技術的專業(yè)背景下，發(fā)展新能源儲能與應用技術方向。

發(fā)展新能源儲能與應用技術方向，一方面能為國家新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供智力支持，解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)不對稱的矛盾；另一方面能提升學生的就業(yè)率，便于學生將所學知識應用于國家建設，實現(xiàn)學生的人生價值；同時也為高職院校提升科研能力提供了新的途徑。簡單而言，新能源儲能應用領域?qū)儆谝粋€具有產(chǎn)業(yè)基礎卻在高職教育幾乎處于空白的領域，希望在后續(xù)新能源專業(yè)建設的過程中，國家有關部門能予以政策、資金的傾斜，也希望各位職教同行能予以重視。

[基金項目：廣東省自然科學基金重點項目（2015A030310522）；廣東省信息技術類教指委教改課題（2013B017）；廣東省高校熱泵工程技術研究（開發(fā)）中心項目（2014- KJZX0056）。]

參考文獻：

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責任編輯陳春陽