雙碳背景下儲能工程碩士的協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)模式探索

夏 濤 張仰飛 劉海濤

南京工程學(xué)院 江蘇南京 210000

1 儲能專業(yè)的時代意義

在“雙碳”目標(biāo)下，大力開發(fā)新能源，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的可再生能源體系成為國家能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的必然需求[1]。大規(guī)模間歇性、波動性可再生能源接入給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來了新挑戰(zhàn)，而儲能具有源-荷雙向調(diào)節(jié)特性，是促進(jìn)清潔能源消納和構(gòu)建未來電網(wǎng)的關(guān)鍵。為支撐能源領(lǐng)域碳達(dá)峰目標(biāo)如期實現(xiàn)，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》中提到，“十四五”期間要實現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展。此外，在2021年兩會中“碳達(dá)峰、碳中和”首次被寫入政府工作報告[2-3]。同時，國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展計劃的主要任務(wù)中明確指出：制定國家儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，支持新能源汽車、儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略實施。這是儲能首次被寫入年度國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展計劃，可以預(yù)見儲能作為穩(wěn)定清潔能源發(fā)電波動，是提高系統(tǒng)消納能力的關(guān)鍵手段，將在政策推動下與新能源發(fā)電系統(tǒng)配套得到大規(guī)模應(yīng)用。未來，儲能技術(shù)與應(yīng)用策略的成熟、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的制定、成本下降與規(guī)模化生產(chǎn)的實現(xiàn)、儲能應(yīng)用市場與價格機(jī)制的建立都將保障儲能為支撐中國實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)向低碳化轉(zhuǎn)型發(fā)揮更加堅實的作用。

國外近年來也開始大力發(fā)展儲能技術(shù)[4-6]。隨著補貼制度的完善，德國、澳大利亞和歐洲部分地區(qū)支持家庭光伏發(fā)電的自用蓄電池安裝項目在持續(xù)增加。由于美國發(fā)展儲能技術(shù)較早，其示范項目占全球數(shù)目的一半以上，從而催生出一批商業(yè)化運行的儲能工程項目。同時，美國能源部專門成立全球儲能數(shù)據(jù)庫，用以跟蹤儲能技術(shù)最新進(jìn)展和項目運行情況。在澳大利亞、德國和日本等市場，家用光儲系統(tǒng)在金融資本的支持下逐步盈利。加拿大、英國、美國紐約州、韓國及一些島嶼國家政府也出臺了儲能采購的相關(guān)政策和規(guī)劃。在東南亞地區(qū)，共有菲律賓、馬來西亞、泰國、印度尼西亞、緬甸等8個國家規(guī)劃或投運了儲能項目。而菲律賓、馬爾代夫作為島國，因其島嶼分散，電力網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋全部區(qū)域，一些島嶼還長期存在電力供應(yīng)不足的情況，從而使可再生能源和儲能市場快速發(fā)展，大規(guī)模儲能已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略層面，備受各部委高度重視，全球各國也給予儲能大量政策支持。

因此，綜合考慮全球各國儲能技術(shù)研究趨勢，同時為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和支撐儲能產(chǎn)業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展，我國教育部、國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)了《儲能技術(shù)專業(yè)學(xué)科發(fā)展行動計劃(2020—2024)》。國內(nèi)多所高校根據(jù)教育部計劃和電力行業(yè)發(fā)展需求，成立了儲能科學(xué)與工程專業(yè)[7-8]。儲能專業(yè)作為一門交叉學(xué)科，它綜合了化學(xué)、電力、材料等多門學(xué)科，目的在于培養(yǎng)儲能行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人才，為儲能工業(yè)和產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展提供堅實的人才儲備。而儲能專業(yè)工程碩士作為一種專業(yè)應(yīng)用型高素質(zhì)人才，對構(gòu)建我國新型電力系統(tǒng)和實現(xiàn)清潔低碳能源具有重要意義。

2 儲能工程碩士培養(yǎng)模式的探索

目前，世界各國高等教育機(jī)構(gòu)會根據(jù)社會需求不斷調(diào)整人才培養(yǎng)目標(biāo)和模式，特別是我國“雙碳”目標(biāo)和新工科政策的提出，儲能工程碩士的培養(yǎng)應(yīng)更加緊密結(jié)合我國社會發(fā)展方向，注重培養(yǎng)實用人才的專業(yè)技能和應(yīng)用能力[9-11]。但中國工程碩士教育相比于學(xué)術(shù)型碩士，存在著發(fā)展時間短、培養(yǎng)機(jī)制不夠成熟的短板，多采用學(xué)術(shù)型碩士研究生培養(yǎng)模式，注重理論知識的掌握[12-15]。儲能技術(shù)作為新興專業(yè)和研究領(lǐng)域，其工程碩士的培養(yǎng)應(yīng)緊密結(jié)合行業(yè)背景與需求，掌握更加廣泛的專業(yè)知識和技能，并具備創(chuàng)新思維和能力。而我國儲能工程碩士現(xiàn)行的培養(yǎng)目標(biāo)、教育理念、措施和機(jī)制都處于初級階段，不能很好適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)下對儲能高層次應(yīng)用人才的需求。因此，如何將儲能工程碩士的培養(yǎng)與儲能行業(yè)相結(jié)合、推動其培養(yǎng)模式和目標(biāo)改革、促進(jìn)其有序發(fā)展，已成為雙碳背景下儲能工程碩士培養(yǎng)的重要研究方向和實踐課題。

本文針對現(xiàn)階段儲能工程碩士培養(yǎng)模式所存在的不足，以協(xié)同創(chuàng)新作為突破口，充分利用各協(xié)同單位的人力資源、科研項目以及實驗條件等資源優(yōu)勢，將儲能工程碩士的培養(yǎng)與“2011計劃”相結(jié)合，探索儲能工程碩士的聯(lián)合培養(yǎng)模式與方案，從而培養(yǎng)出滿足儲能行業(yè)需求的高素質(zhì)人才。在協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)模式下，研究生可以充分利用協(xié)同企業(yè)和研究院所資源，在實際項目中鍛煉自身的科研技能，在實踐中達(dá)到技術(shù)創(chuàng)新的目標(biāo)。同時，企業(yè)和研究院所在培養(yǎng)過程中促進(jìn)了科技成果轉(zhuǎn)化和落地，完成技術(shù)革新升級，并借機(jī)宣傳自身文化理念，讓研究生產(chǎn)生文化認(rèn)同感，提前做好人才挑選和智力儲備工作。因此，基于協(xié)同創(chuàng)新的儲能工程碩士培養(yǎng)模式可以實現(xiàn)互利互惠、共同發(fā)展和協(xié)同育人的目標(biāo)，是高校、企業(yè)和研究院所之間更有效、更深入和更高層次的協(xié)同方式。

3 協(xié)同創(chuàng)新的基本培養(yǎng)模式

儲能工程碩士的協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)模式是從時代背景和行業(yè)需求出發(fā)，通過江蘇省協(xié)同創(chuàng)新中心，積極主動與儲能企業(yè)和科研院所對接，提升研究生工程科研和實踐能力，從而讓其適應(yīng)新時代產(chǎn)業(yè)的需求，保證儲能行業(yè)高效發(fā)展。當(dāng)前，我校具備工程碩士學(xué)位點和江蘇省協(xié)同創(chuàng)新中心兩個并行運行的人才培養(yǎng)平臺，因此需要探索儲能工程碩士協(xié)同創(chuàng)新培養(yǎng)模式，通過培養(yǎng)模式和機(jī)制改革打通兩個平臺之間的障礙，使之具備1+1>2的培養(yǎng)效果。

3.1 科學(xué)制定培養(yǎng)目標(biāo)和方案

儲能作為近年來新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，與雙碳目標(biāo)的最終實現(xiàn)密切相關(guān)，其培養(yǎng)方案和目標(biāo)的制定必然是為儲能行業(yè)輸送合格的科學(xué)技術(shù)人才。儲能行業(yè)高層次人才的培養(yǎng)也要能夠適應(yīng)時代的變化，能夠肩負(fù)起為人民、為社會和為國家做貢獻(xiàn)的責(zé)任，培養(yǎng)面向未來、面向社會、面向行業(yè)的高素質(zhì)人才。因此，培養(yǎng)方案和目標(biāo)的制定要著重發(fā)揮協(xié)同創(chuàng)新平臺的高校、科研院所和企業(yè)之間的協(xié)同優(yōu)勢，以研究生培養(yǎng)為主線，以科研活動和生產(chǎn)生活為具體方式，培養(yǎng)出具備扎實科研素質(zhì)、高超工程實踐能力和家國情懷的儲能高層次人才。

3.2 基于協(xié)同創(chuàng)新的培養(yǎng)機(jī)制

3.2.1 建立協(xié)同創(chuàng)新的聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制

將儲能工程碩士的培養(yǎng)與我校省級協(xié)同創(chuàng)新平臺相結(jié)合，建立起聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制，發(fā)揮省級協(xié)同創(chuàng)新中心的協(xié)同優(yōu)勢，將高校、企業(yè)和科研院所的各自優(yōu)勢整合起來，以科研項目為結(jié)合點，以合作共贏為目標(biāo)，共同促進(jìn)儲能工程碩士的培養(yǎng)向高質(zhì)量、高水準(zhǔn)的方向發(fā)展。

3.2.2 依托協(xié)同創(chuàng)新中心，實行雙導(dǎo)師制度

我校的江蘇省協(xié)同創(chuàng)新中心具備優(yōu)秀的校內(nèi)和校外碩士研究生導(dǎo)師，通過協(xié)同創(chuàng)新中心的管理平臺建立雙導(dǎo)師制度，將儲能工程碩士的培養(yǎng)納入中心兼職或者專職導(dǎo)師的業(yè)務(wù)考核范圍。此外，在學(xué)生的培養(yǎng)階段，校內(nèi)外導(dǎo)師要根據(jù)實際情況制訂培養(yǎng)方案，設(shè)定不同階段的研究目標(biāo)，重點關(guān)注學(xué)生的學(xué)業(yè)成績、科研成果和畢業(yè)論文，深入?yún)⑴c研究生全過程培養(yǎng)環(huán)節(jié)。

3.2.3 以科研項目為突破口，提升培養(yǎng)質(zhì)量

我校協(xié)同創(chuàng)新中心會定期面向高校、企業(yè)和研究院發(fā)布儲能行業(yè)內(nèi)重點研發(fā)課題和基金，同時企業(yè)在技術(shù)升級或成果轉(zhuǎn)化時也可以根據(jù)需求設(shè)置科研項目。因此，讓研究生參與此類課題和項目，培養(yǎng)其科研創(chuàng)新能力，同時以科研項目為契機(jī)，推動高校、企業(yè)和科研院所的聯(lián)合培養(yǎng)模式改革。為實現(xiàn)科研項目順利實施，各協(xié)同單位圍繞研究生培養(yǎng)，依照自身優(yōu)勢劃分職責(zé)。我校主要負(fù)責(zé)碩士研究生教學(xué)管理、日常事務(wù)、基礎(chǔ)理論和實踐能力的培養(yǎng)；企業(yè)圍繞課題或項目搭建不同的實驗平臺，提高研究生個人科研和實踐能力，并將高校科研成果轉(zhuǎn)化成實際應(yīng)用；研究院所主要培養(yǎng)研究生的團(tuán)隊合作能力，以團(tuán)隊力量去解決項目中遇到的科研難題，逐步提升團(tuán)隊意識和科研潛力。各協(xié)同單位以科研項目為契機(jī)，匯聚各自優(yōu)勢資源，全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，實現(xiàn)合作共贏。

3.2.4 建立協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)合培養(yǎng)管理平臺

利用我校江蘇省協(xié)同創(chuàng)新中心的組織機(jī)構(gòu)，建立起研究生聯(lián)合培養(yǎng)的線上子系統(tǒng)管理平臺，將學(xué)生和參與聯(lián)合培養(yǎng)的各單位，通過現(xiàn)代信息和人工智能技術(shù)緊密聯(lián)系在一起，對學(xué)生的培養(yǎng)更加透明和方便，各協(xié)同單位在此平臺上可以及時的傳遞消息，了解培養(yǎng)流程和研究進(jìn)展。校內(nèi)外導(dǎo)師也可以通過瀏覽歷史記錄，清晰地了解此學(xué)生在校內(nèi)和協(xié)同單位的表現(xiàn)，方便進(jìn)行針對性的教育和培養(yǎng)。

3.3 初步成效

依托儲能行業(yè)和協(xié)同創(chuàng)新中心的現(xiàn)有資源，通過近幾年的培養(yǎng)模式實踐，基于協(xié)同創(chuàng)新的儲能碩士研究生培養(yǎng)已經(jīng)取得初步成效。在碩士研究生全程參與下和以項目為突破點的培養(yǎng)模式下，即將或已經(jīng)建立高壓直掛儲能變流器模塊化測試平臺、全國儲能電站大數(shù)據(jù)中心、分布式儲能系統(tǒng)匯聚控制平臺等。與各協(xié)同單位如南瑞集團(tuán)、江蘇省電力公司等，共同承擔(dān)聯(lián)合開發(fā)任務(wù)，解決科研項目中的難題，積累了不少科研成果，通過凝練總結(jié)后，也已經(jīng)以期刊和發(fā)明專利的形式進(jìn)行了發(fā)表。同時，建立了五個儲能技術(shù)方面的大型研究生實驗室：

(1)鋰電池安全預(yù)警實驗室，包括鋰電池高低溫測試環(huán)境箱、電池模組測試設(shè)備、日置高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備、防爆鋰電池實驗測試箱、氣體檢測分析設(shè)備、聲音監(jiān)控采集系統(tǒng)等。

(2)基于大數(shù)據(jù)的儲能監(jiān)控及分析實驗室，包括儲能電站的數(shù)據(jù)仿真平臺、儲能電站系統(tǒng)仿真平臺、電力系統(tǒng)仿真平臺、數(shù)據(jù)采集存儲及管理平臺等。

(3)混合儲能測試與檢測實驗室，包括電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)、就地測控裝置、繼電保護(hù)測試系統(tǒng)、通信管理及處理機(jī)系統(tǒng)、檢測試驗控制系統(tǒng)、檢測試驗結(jié)果數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)等。

(4)新能源并網(wǎng)控制與儲能實驗室，包括光伏、風(fēng)電等分布式能源接入的微電網(wǎng)實驗中心、電能質(zhì)量在線分析和監(jiān)測平臺、儲能雙向變流器系統(tǒng)、飛輪儲能電機(jī)、自治性多元復(fù)合儲能系統(tǒng)、dSPACE半實物開發(fā)裝置、功率分析儀及配電環(huán)網(wǎng)動模系統(tǒng)等。

(5)梯次電池檢測及應(yīng)用技術(shù)實驗室，包括新威電池循環(huán)測試設(shè)備、拜特電池循環(huán)測試設(shè)備、Chroma電池測試設(shè)備、菊水雙極性電源、日置數(shù)據(jù)采集器、飛礎(chǔ)科紅外圖像采集器、比奧羅杰電化學(xué)工作站等。通過建立大型儲能研究實驗室，大大提高了學(xué)生的實踐創(chuàng)新、團(tuán)隊協(xié)作和科研能力。

結(jié)語

本文針對現(xiàn)階段儲能工程碩士研究生在培養(yǎng)模式下所存在的不足，以協(xié)同創(chuàng)新作為突破口，充分利用各協(xié)同單位的人力資源、科研項目以及實驗條件等資源優(yōu)勢，探索儲能工程碩士的聯(lián)合培養(yǎng)模式與方案。通過科學(xué)制定培養(yǎng)目標(biāo)和方案、建立以協(xié)同創(chuàng)新為中心的聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制、依托協(xié)同創(chuàng)新中心實行雙導(dǎo)師制度、以科研項目為突破口提升培養(yǎng)質(zhì)量和建立聯(lián)合培養(yǎng)管理平臺等方式，培養(yǎng)出具備扎實科研素質(zhì)、高超工程實踐能力和家國情懷的儲能高層次人才。