立足行業(yè)需求培養(yǎng)風(fēng)電人才之探索與創(chuàng)新實(shí)踐

文 | 王志新，吳杰，江斌開，林環(huán)城

立足行業(yè)需求培養(yǎng)風(fēng)電人才之探索與創(chuàng)新實(shí)踐

文 | 王志新，吳杰，江斌開，林環(huán)城

上海交通大學(xué)是我國歷史最悠久、享譽(yù)海內(nèi)外的高等學(xué)府之一，是教育部直屬并與上海市共建的全國重點(diǎn)大學(xué)。經(jīng)過120年的不懈努力，上海交通大學(xué)已經(jīng)成為一所“綜合性、研究型、國際化”的國內(nèi)一流、國際知名大學(xué)。涉及風(fēng)電人才培養(yǎng)的學(xué)院包括機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院、船舶海洋與建筑工程學(xué)院和電子信息與電氣工程學(xué)院。其中電子信息與電氣工程學(xué)院成立于2001年12月，其前身可溯源至百年前的電機(jī)專科，具有中國電氣工程師“搖籃”之美稱。電氣工程系王志新研究員研究團(tuán)隊(duì)于2004年從事風(fēng)電研究與人才培養(yǎng)，積極參與協(xié)會(huì)探索風(fēng)電人才培養(yǎng)模式、風(fēng)電教材編寫和科研創(chuàng)新實(shí)踐工作，不斷加強(qiáng)業(yè)內(nèi)高校和企業(yè)的交流與合作，并取得了一系列成果。

風(fēng)電人才培養(yǎng)

風(fēng)電是我國新能源開發(fā)與規(guī)模化應(yīng)用的重點(diǎn)之一，海上風(fēng)電是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。我國擁有十分豐富的近海風(fēng)能資源，近海風(fēng)能資源主要集中在東南沿海及其附近島嶼，有效風(fēng)能密度在300W/m2以上。5m－25m水深、50m高度海上風(fēng)電開發(fā)潛力約2億千瓦；5m－50m水深、70m高度海上風(fēng)電開發(fā)潛力約5億千瓦，具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。根據(jù)全國各省上報(bào)的海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃初步統(tǒng)計(jì)，2020年我國海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量有望超過30 GW，其中近海27.7 GW，潮間帶5.1 GW。風(fēng)電學(xué)科交叉性很強(qiáng)，涉及空氣動(dòng)力學(xué)、材料、機(jī)械、電氣、控制、氣象等多個(gè)領(lǐng)域的學(xué)科知識(shí)，尤其海上風(fēng)電還涉及海上惡劣環(huán)境給風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)和安裝等帶來的技術(shù)困難、海上風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)政策和管理方面存在的問題，以及發(fā)電成本問題。風(fēng)電人才培養(yǎng)電氣技術(shù)課程包括電工電子、電機(jī)學(xué)、風(fēng)電場(chǎng)電氣工程等，結(jié)合工程實(shí)際需要，面向電氣工程碩士生還開設(shè)了《可再生能源發(fā)電系統(tǒng)》課程，以及《海上風(fēng)電柔性直流輸電技術(shù)》、《風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)》等專題講座。

風(fēng)電人才培養(yǎng)實(shí)踐

本風(fēng)電團(tuán)隊(duì)成員專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)采取針對(duì)性方式，碩士和博士研究生的培養(yǎng)方式和目標(biāo)明確。其中，對(duì)于碩士研究生，注重提高其對(duì)風(fēng)電專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的熟悉程度及運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，大部分碩士學(xué)位論文課題源于校企合作科研項(xiàng)目，以解決生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題為主；對(duì)于博士研究生，則側(cè)重于培養(yǎng)其學(xué)術(shù)及科研能力，引導(dǎo)其關(guān)注并解決風(fēng)電領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題，通過參加國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家863項(xiàng)目等，使其嘗試在現(xiàn)有的知識(shí)范圍內(nèi)有所突破，從而解決風(fēng)電領(lǐng)域內(nèi)具有前瞻性、熱點(diǎn)和難點(diǎn)的問題，并通過在國內(nèi)、國際重要學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文、參加國際會(huì)議和口頭宣讀論文等形式，總結(jié)研究成果及與同領(lǐng)域?qū)＜摇W(xué)者進(jìn)行一系列交流。

團(tuán)隊(duì)在風(fēng)電控制系統(tǒng)、柔性直流輸電技術(shù)等方面展開了深入研究，已培養(yǎng)相關(guān)碩士15人、博士7人。在中國風(fēng)能協(xié)會(huì)“綠色風(fēng)能-研究生優(yōu)秀學(xué)位論文”評(píng)選中，共獲得優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)1項(xiàng)，博士論文鼓勵(lì)獎(jiǎng)、碩士論文鼓勵(lì)獎(jiǎng)各1項(xiàng)。研究成果獲得上海高校學(xué)生創(chuàng)造發(fā)明“科技創(chuàng)業(yè)杯”獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)。

本團(tuán)隊(duì)在人才培養(yǎng)過程中不斷探索和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極引進(jìn)和普及國外在風(fēng)電工程領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，出版著作、教材三部，分別為《海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》《綠色可再生能源電力系統(tǒng)接入》《現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及工程應(yīng)用》。

《海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》涉及海上風(fēng)電機(jī)組及海上風(fēng)電柔性直流輸電關(guān)鍵技術(shù)，國內(nèi)外海上風(fēng)電技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)、最新研究成果和工程應(yīng)用情況。全書共8章，包括海上風(fēng)資源勘測(cè)與風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量預(yù)測(cè)技術(shù)、海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)技術(shù)、海上風(fēng)電機(jī)組安裝、海上風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、海上風(fēng)電場(chǎng)變電站電氣設(shè)計(jì)技術(shù)、海上風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電變流器技術(shù)、海上風(fēng)電場(chǎng)電力輸送技術(shù)等內(nèi)容。

《綠色可再生能源電力系統(tǒng)接入》包括智能電網(wǎng)分布式發(fā)電系統(tǒng)、分布式發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的電壓和電流控制、分布式發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的并聯(lián)運(yùn)行、分布式發(fā)電系統(tǒng)的功率變換器拓?fù)洹⒐聧u運(yùn)行模式下三相四線制分布式發(fā)電逆變器的電壓與電流控制、單個(gè)分布式發(fā)電單元的潮流控制、分布式發(fā)電系統(tǒng)電壓與電流控制的魯棒穩(wěn)定性分析、三相分布式發(fā)電系統(tǒng)PWM整流器控制等內(nèi)容，其關(guān)注了國內(nèi)外可再生能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，代表該領(lǐng)域的國際先進(jìn)水平。

《現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及工程應(yīng)用》涉及國內(nèi)外現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢(shì)，總結(jié)和分析了國內(nèi)外大型風(fēng)電機(jī)組最新技術(shù)成果。全書共7章，包括大型風(fēng)電機(jī)組建模，大型風(fēng)電機(jī)組控制，大型風(fēng)電機(jī)組功率控制，風(fēng)電場(chǎng)選址、風(fēng)電機(jī)組選型與安裝，大型風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)與電力輸送，以及風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)行等內(nèi)容。

為了培養(yǎng)具有國際化視野的風(fēng)電人才，團(tuán)隊(duì)積極參與國際國內(nèi)的學(xué)術(shù)會(huì)議，并邀請(qǐng)英國斯特拉斯克萊德大學(xué)徐列教授、伊朗庫爾德斯坦大學(xué)Hassan Bevrani教授等來學(xué)校給研究團(tuán)隊(duì)做學(xué)術(shù)報(bào)告、開展合作。Hassan Bevrani教授介紹了其在電網(wǎng)穩(wěn)定性與控制、電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與控制、強(qiáng)電力系統(tǒng)頻率控制及微網(wǎng)控制方面的最新研究成果，通過交流，開闊了團(tuán)隊(duì)成員的學(xué)術(shù)視野，擴(kuò)大了知識(shí)面，有利于創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

科學(xué)研究及取得成果

團(tuán)隊(duì)10多年來一直從事風(fēng)力發(fā)電、新能源并網(wǎng)以及大功率變流器相關(guān)的技術(shù)研究，主持完成20多項(xiàng)國家、省部級(jí)科研項(xiàng)目，如：含風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)的協(xié)同建模與平穩(wěn)控制（國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目）、間歇式電源并網(wǎng)規(guī)劃與隨機(jī)全過程分析技術(shù)研究與開發(fā)（國家863計(jì)劃重大項(xiàng)目）、大型海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)柔性直流輸電變流器關(guān)鍵技術(shù)研究（國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目）等，“適合亞洲地區(qū)的海上風(fēng)電機(jī)組的研究與開發(fā)”（上海市白玉蘭科技人才基金）、“大型風(fēng)電機(jī)組功率控制與獨(dú)立變槳技術(shù)研究”（中國博士后基金）、“海上風(fēng)力發(fā)電柔性直流輸電變流器研究”（上海市白玉蘭科技人才基金）、“風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究”（上海市科委技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)專項(xiàng)）、“1.5MW－20MW海上風(fēng)力發(fā)電柔性直流輸電變流器研究”（上海市科技發(fā)展基金）等。發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文70余篇，授權(quán)發(fā)明專利20余項(xiàng)，獲得中國石油和化工自動(dòng)化行業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、上海市科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)。

（作者單位：上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院）