儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)模式進(jìn)展與探討

饒中浩，劉新健，劉臣臻，王 坤，李孟涵，田 亮

（河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，天津 300401）

在邁向國(guó)家能源戰(zhàn)略革命和實(shí)現(xiàn)“雙碳”減排目標(biāo)的緊迫背景下，中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)正在從傳統(tǒng)能源向高效、清潔的新能源穩(wěn)步轉(zhuǎn)型。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)作為高科技戰(zhàn)略行業(yè)，扮演著支撐構(gòu)建新型能源系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)角色。然而，雖然儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)高素質(zhì)專業(yè)人才的需求呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)，但由于我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展時(shí)間相對(duì)較短，尚未培養(yǎng)出足夠多的相關(guān)人才，這使得儲(chǔ)能領(lǐng)域面臨專業(yè)人才供應(yīng)嚴(yán)重不足的巨大挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的建設(shè)和人才培養(yǎng)對(duì)于推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型、促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、提升能源安全及推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。精準(zhǔn)的人才培養(yǎng)策略不僅可以為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)翻新和創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)力，也有助于確保我國(guó)在新能源轉(zhuǎn)型這場(chǎng)全球性競(jìng)賽中的領(lǐng)先地位。2017年，國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部及國(guó)家能源局五部門聯(lián)合頒布了《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》。隨后，在2020 年教育部、國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局三部門聯(lián)合制定了《儲(chǔ)能技術(shù)專業(yè)學(xué)科發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2020-2024年)》。這些政策措施的推出為我國(guó)儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的建設(shè)與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。西安交通大學(xué)于2020 年創(chuàng)辦了首個(gè)儲(chǔ)能科學(xué)與工程本科專業(yè)，其代碼為080504T，學(xué)位授予門類為工學(xué)，目前已有60 余所高校相繼設(shè)立該專業(yè)。目前，儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展在業(yè)界已受到廣泛的關(guān)注，通過該專業(yè)的設(shè)置培養(yǎng)優(yōu)秀的儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)I(yè)人才，這將為我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新與突破提供源源不斷的人才支持。

為進(jìn)一步加強(qiáng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)力度，國(guó)家發(fā)展改革委會(huì)同相關(guān)部門于2021 年啟動(dòng)了國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)工作，先后有西安交通大學(xué)、華北電力大學(xué)、天津大學(xué)等高校成功獲批。為促進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)在專業(yè)建設(shè)中發(fā)揮作用，教育部辦公廳于2022 年2 月公布了《首批虛擬教研室建設(shè)試點(diǎn)名單》，廈門大學(xué)聯(lián)合20余所高校和多家企業(yè)共同申報(bào)的儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)虛擬教研室成功入選[1]，將為儲(chǔ)能人才培養(yǎng)提供“智能+”時(shí)代的產(chǎn)教融合與協(xié)同平臺(tái)。此外，為充分發(fā)揮研究生教育對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)急需高層次人才培養(yǎng)的支撐作用，加快培養(yǎng)卓越工程師，教育部辦公廳、國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳、國(guó)家能源局綜合司于2022 年8 月發(fā)布了《關(guān)于實(shí)施儲(chǔ)能技術(shù)國(guó)家急需高層次人才培養(yǎng)專項(xiàng)的通知》，并選取了10 所高校和18 家企業(yè)，每所高校每年選拔20 名左右優(yōu)秀博士生進(jìn)入專項(xiàng)，實(shí)行學(xué)科交叉、產(chǎn)教融合培養(yǎng)[2]。三年多以來，儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)與學(xué)科建設(shè)以及人才培養(yǎng)均取得了較大進(jìn)展，本文主要對(duì)各高校在培養(yǎng)方案和資源建設(shè)方面的思路和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，為儲(chǔ)能專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)提供參考。

1 本科培養(yǎng)方案與課程體系設(shè)置

目前，全國(guó)已有63所高校(如表1所示)獲批儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的建設(shè)，其中西安交通大學(xué)于2020年獲批創(chuàng)辦了全國(guó)首個(gè)儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)，2021、2022、2023 年分別有25、14、23 所高校獲批增設(shè)儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)。由于儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)具有非常強(qiáng)的學(xué)科交叉性，大部分學(xué)校根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)學(xué)科的影響力和特點(diǎn)，將儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)依托不同學(xué)院進(jìn)行設(shè)置。例如，大部分高校將儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)設(shè)置在能源動(dòng)力類相關(guān)學(xué)院，如：能源與動(dòng)力工程學(xué)院、能源與機(jī)械工程學(xué)院、能源與環(huán)境工程學(xué)院等，這樣通過以某一學(xué)院為培養(yǎng)主體，并邀請(qǐng)其他學(xué)科相關(guān)教師聯(lián)合培養(yǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域人才。西安交通大學(xué)將該專業(yè)設(shè)置在錢學(xué)森學(xué)院，該學(xué)院可集全校不同學(xué)科的優(yōu)勢(shì)教學(xué)資源，為專業(yè)人才的培養(yǎng)提供充足的保證；通過這樣的設(shè)置模式，學(xué)校能夠更好地整合資源，提供全方位的教學(xué)與人才培養(yǎng)。

表1 獲批儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的高校Table 1 The universities approved to establish the major of Energy Storage Science and Engineering

儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)旨在培養(yǎng)學(xué)生具備堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、化工、能源、信息、電力電子等儲(chǔ)能相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)；能夠掌握儲(chǔ)能相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)方面的專業(yè)知識(shí)；并能夠發(fā)現(xiàn)、思考、提出和創(chuàng)新性地解決儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)問題的能力[3]。由于儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)所涉及的學(xué)科較多，知識(shí)體系廣泛，需要從目前的課程體系中選擇能夠貫穿儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程，并通過進(jìn)一步整合將其設(shè)置為核心課程，從目前的儲(chǔ)能需求來看，將儲(chǔ)能材料、工程熱力學(xué)、工程力學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)、電工電子技術(shù)和控制理論等相關(guān)課程作為儲(chǔ)能科學(xué)與工程的核心課程，有助于滿足國(guó)家對(duì)儲(chǔ)能領(lǐng)域人才培養(yǎng)的需求[4]。

西安交通大學(xué)何雅玲院士編著的《儲(chǔ)能科學(xué)與工程本科專業(yè)知識(shí)體系與課程設(shè)置》一書中對(duì)專業(yè)人才的培養(yǎng)方案和課程設(shè)置的基本情況進(jìn)行了介紹，在課程設(shè)置方面應(yīng)涵蓋數(shù)學(xué)課程設(shè)置(包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)、積分、運(yùn)籌學(xué)等)、儲(chǔ)能專業(yè)基礎(chǔ)課程(包括大學(xué)物理、工程力學(xué)、自動(dòng)控制理論、工程電路、儲(chǔ)能原理等)、熱質(zhì)儲(chǔ)能課程(包括儲(chǔ)能熱流、傳熱傳質(zhì)、熱力系統(tǒng)技術(shù)、液體機(jī)械原理、氫能儲(chǔ)存應(yīng)用等)、儲(chǔ)能系統(tǒng)相關(guān)課程(包括系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、智能系統(tǒng)、并網(wǎng)技術(shù)等)，以及電化學(xué)、能源電池等課程，對(duì)儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)知識(shí)體系和課程的設(shè)置具有極強(qiáng)的參考價(jià)值[5]。

部分設(shè)置儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)或儲(chǔ)能方向的課程設(shè)置情況如圖1所示。不同的學(xué)校，在儲(chǔ)能領(lǐng)域有自己的優(yōu)勢(shì)和特色，因此在設(shè)置專業(yè)課程時(shí)也存在不同的差異。在專業(yè)設(shè)置方面，不同高校可結(jié)合各自研究重點(diǎn)以及教育資源，在儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)下設(shè)置二級(jí)方向；在課程設(shè)置方面可分為4個(gè)梯次，如工程基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、工程專業(yè)課、專業(yè)選修課[6]。如西安交通大學(xué)的儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)設(shè)置了三個(gè)模塊，分別為熱質(zhì)儲(chǔ)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電磁與化學(xué)儲(chǔ)能模塊；學(xué)生在大一期間主要開展通識(shí)教育課程的學(xué)習(xí)，在大一學(xué)期末根據(jù)學(xué)生意愿和綜合成績(jī)情況進(jìn)行儲(chǔ)能模塊的分流，并到各自模塊所對(duì)應(yīng)的學(xué)院進(jìn)行課程學(xué)習(xí)。

圖1 部分高校儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)或儲(chǔ)能方向課程設(shè)置情況Fig.1 Some universities' situation of the setting of courses of the energy storage science and engineering or directions related to energy storage.

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)結(jié)合能源科學(xué)與工程學(xué)院的基礎(chǔ)和特色，主要教授物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能和空天儲(chǔ)能等理論技術(shù)，開設(shè)了一系列專業(yè)課程，包括儲(chǔ)能原理、儲(chǔ)能氣體動(dòng)力學(xué)、儲(chǔ)能系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)、半導(dǎo)體物理、電化學(xué)基礎(chǔ)、儲(chǔ)能材料基礎(chǔ)、儲(chǔ)能系統(tǒng)環(huán)境工程基礎(chǔ)、儲(chǔ)熱儲(chǔ)冷技術(shù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)控制技術(shù)等專業(yè)課程。重慶大學(xué)通過設(shè)置熱科學(xué)基礎(chǔ)、儲(chǔ)能材料科學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)(Ⅳ)、固體物理學(xué)、儲(chǔ)能原理與技術(shù)、電化學(xué)原理、能源轉(zhuǎn)化原理、多能互聯(lián)互補(bǔ)能源產(chǎn)儲(chǔ)用系統(tǒng)及理論、儲(chǔ)能系統(tǒng)安全管理等課程，使學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握電能、熱能、氫能、勢(shì)能、化學(xué)能的轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力，能夠在儲(chǔ)能相關(guān)部門、電力公司、電網(wǎng)等進(jìn)行就業(yè)。廈門大學(xué)開設(shè)了儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)、儲(chǔ)能材料與表征實(shí)驗(yàn)、儲(chǔ)能技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)、新能源系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)等儲(chǔ)能專業(yè)核心課程，融合了儲(chǔ)能材料與器件、智慧能源系統(tǒng)工程、能源信息技術(shù)以及能源經(jīng)濟(jì)政策等多個(gè)學(xué)科方向的優(yōu)勢(shì)師資力量。北京科技大學(xué)以電化學(xué)儲(chǔ)能、先進(jìn)儲(chǔ)能材料、工業(yè)儲(chǔ)能和智慧能源為主要專業(yè)特色，以電儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能、碳中和為學(xué)科交叉方向，主要開設(shè)儲(chǔ)能原理、電化學(xué)理論與方法、儲(chǔ)能材料工程、化學(xué)電源與電化學(xué)儲(chǔ)能、電儲(chǔ)能系統(tǒng)與并網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)儲(chǔ)能與能源管控等專業(yè)核心課程。華北電力大學(xué)通過“知識(shí)-技能-實(shí)踐”有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建了圍繞電化學(xué)、儲(chǔ)熱、氫能、儲(chǔ)能系統(tǒng)四個(gè)方向的儲(chǔ)能知識(shí)體系，并采用“導(dǎo)師制”體制，進(jìn)一步來提升學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知和實(shí)踐能力[7]。

圖2匯總了儲(chǔ)能相關(guān)課程開設(shè)高校數(shù)量，其中儲(chǔ)能原理及儲(chǔ)能系統(tǒng)課程開設(shè)的高校數(shù)量均在20 所以上；儲(chǔ)能安全、儲(chǔ)能材料、電化學(xué)儲(chǔ)能、熱質(zhì)儲(chǔ)能等相關(guān)課程開設(shè)的高校數(shù)量在15所以上；也有個(gè)別高校開設(shè)了儲(chǔ)能測(cè)試技術(shù)、電磁儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、電儲(chǔ)能與并網(wǎng)技術(shù)等課程。總體來看，大多數(shù)高校開設(shè)有儲(chǔ)能原理、儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能材料、電化學(xué)儲(chǔ)能、傳熱傳質(zhì)學(xué)等課程，這些課程對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)非常重要。儲(chǔ)能原理課程主要講解儲(chǔ)能技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要介紹不同儲(chǔ)能形式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理等知識(shí)，儲(chǔ)能材料課程重點(diǎn)介紹各種儲(chǔ)能材料的性質(zhì)和應(yīng)用，電化學(xué)儲(chǔ)能課程可以幫助學(xué)生理解儲(chǔ)能設(shè)備中的電化學(xué)反應(yīng)過程。這些課程的開設(shè)能夠?yàn)閷W(xué)生提供扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐技能，使他們具備在儲(chǔ)能領(lǐng)域進(jìn)行研究和應(yīng)用的能力。同時(shí)，這些課程也為學(xué)生提供了進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)和研究?jī)?chǔ)能科學(xué)與工程的專業(yè)知識(shí)，為他們?cè)趦?chǔ)能領(lǐng)域?qū)W習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

圖2 儲(chǔ)能相關(guān)課程開設(shè)高校數(shù)量Fig.2 The number of universities offering relevant courses related to energy storage

此外，一些高校雖然沒有單獨(dú)設(shè)置儲(chǔ)能科學(xué)與工程本科專業(yè)，但在不同層次的人才培養(yǎng)中，會(huì)設(shè)置相關(guān)的專業(yè)課程或?qū)W科方向。例如，河北工業(yè)大學(xué)在能源與動(dòng)力工程本科專業(yè)中，圍繞儲(chǔ)能方向開設(shè)了一系列課程，如儲(chǔ)能原理、儲(chǔ)熱技術(shù)及應(yīng)用、氫能與燃料電池技術(shù)、新能源汽車技術(shù)、熱管理技術(shù)、儲(chǔ)能原理課程設(shè)計(jì)等。

2 研究生學(xué)科方向設(shè)置與課程體系

為培養(yǎng)更多的儲(chǔ)能領(lǐng)域人才，有些高校在研究生專業(yè)中設(shè)置了儲(chǔ)能相關(guān)方向，實(shí)現(xiàn)本、碩、博儲(chǔ)能領(lǐng)域人才的貫通培養(yǎng)。圖3 和圖4 列舉了部分高校儲(chǔ)能相關(guān)方向的設(shè)置情況。在這些高校中，設(shè)置儲(chǔ)能方向的專業(yè)主要集中在動(dòng)力工程及工程熱物理、電氣工程、材料科學(xué)與工程、化學(xué)工程與技術(shù)等學(xué)科。如西安交通大學(xué)在動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)科下開設(shè)了氫能儲(chǔ)能技術(shù)與余能利用等碩士?jī)?chǔ)能方向，以及節(jié)能、儲(chǔ)能及可再生能源利用、儲(chǔ)能科學(xué)與工程(先進(jìn)儲(chǔ)能+碳中和技術(shù))等博士?jī)?chǔ)能方向；化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科下開設(shè)了儲(chǔ)能化學(xué)與材料、新能源材料與儲(chǔ)能技術(shù)、氫能技術(shù)與儲(chǔ)能等碩士?jī)?chǔ)能方向，以及智能儲(chǔ)能系統(tǒng)與儲(chǔ)能材料博士?jī)?chǔ)能方向；電氣工程學(xué)科下能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換、電化學(xué)儲(chǔ)能、儲(chǔ)能、傳感器、儲(chǔ)能與新能源電力系統(tǒng)等碩士?jī)?chǔ)能方向，以及儲(chǔ)能與新能源電力系統(tǒng)、固態(tài)電池、超級(jí)電容器、電池管理和熱管理、儲(chǔ)能科學(xué)與工程(電力儲(chǔ)能裝備與系統(tǒng)應(yīng)用)等博士?jī)?chǔ)能方向。華北電力大學(xué)在氫能科學(xué)與工程、清潔能源技術(shù)、材料工程等學(xué)科下設(shè)立了研究生儲(chǔ)能方向。中國(guó)石油大學(xué)(北京)在動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)科下開設(shè)了儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)博士研究方向，新能源科學(xué)與工程開設(shè)了新能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化碩士、博士研究方向。部分學(xué)校將儲(chǔ)能方向設(shè)置在先進(jìn)能源、核能儲(chǔ)能技術(shù)、凝聚態(tài)物理、控制科學(xué)與工程、冶金物理化學(xué)等，如廈門大學(xué)在先進(jìn)能源學(xué)科下開設(shè)了儲(chǔ)能與氫能研究方向；福建師范大學(xué)在凝聚態(tài)物理學(xué)科下設(shè)立了鋰離子電池材料與器件、能量轉(zhuǎn)換/存儲(chǔ)材料等與儲(chǔ)能相關(guān)的博士研究方向；昆明理工大學(xué)在冶金物理化學(xué)學(xué)科下設(shè)立了電池材料制備化學(xué)、二次電源及材料、電池材料制備化學(xué)、氫能燃料電池與電催化、廢舊鋰離子電池回收、金屬空氣電池物理化學(xué)、二次電池等主要與電池儲(chǔ)能相關(guān)的博士研究生方向。河北工業(yè)大學(xué)在碩士研究生層面，分別針對(duì)學(xué)術(shù)型和專業(yè)型人才培養(yǎng)，設(shè)置有儲(chǔ)能科學(xué)與工程和儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科方向；在博士研究生層面，設(shè)置了儲(chǔ)能科學(xué)與工程、儲(chǔ)能技術(shù)等不同學(xué)科方向，并面向不同學(xué)科，開設(shè)了《儲(chǔ)能技術(shù)》等全校貫通課程。

圖3 部分高校儲(chǔ)能方向設(shè)置情況(碩士)Fig.3 The situation of the setting of energy storage fields in some universities (Master's level)

圖4 部分高校儲(chǔ)能方向設(shè)置情況 (博士)Fig.4 The situation of the setting of energy storage fields in some universities (Doctoral level)

此外，除了在某一學(xué)科下設(shè)儲(chǔ)能相關(guān)方向，有些高校通過整合相關(guān)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)資源，申請(qǐng)?jiān)O(shè)立了儲(chǔ)能科學(xué)與工程交叉學(xué)科，單獨(dú)招收研究生進(jìn)行培養(yǎng)。如揚(yáng)州大學(xué)設(shè)立了“儲(chǔ)能科學(xué)與工程”交叉學(xué)科二級(jí)博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)，主要培養(yǎng)太陽能轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)、風(fēng)力發(fā)電理論與儲(chǔ)控技術(shù)、綠色能源與安全儲(chǔ)存和綜合能源利用等方向的專業(yè)人才，在課程設(shè)置方面，該學(xué)科基礎(chǔ)課程包括高等結(jié)構(gòu)分析、傳熱傳質(zhì)理論、光電材料與物理；專業(yè)選修課程則包括氫燃料電池、熱能存儲(chǔ)材料與技術(shù)、風(fēng)光互補(bǔ)與儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能與智能電網(wǎng)、儲(chǔ)能材料與器件等課程。

圖5對(duì)儲(chǔ)能相關(guān)方向設(shè)置情況進(jìn)行了匯總，可以看出在碩博方向上，儲(chǔ)能科學(xué)與工程/儲(chǔ)能技術(shù)、電化學(xué)儲(chǔ)能、氫能與燃料電池、儲(chǔ)能材料與器件、能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換、熱質(zhì)儲(chǔ)能是目前熱門的研究方向。這些方向都與能源存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化相關(guān)，是解決能源問題和推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域。儲(chǔ)能材料是指能夠存儲(chǔ)和釋放能量的材料，是儲(chǔ)能過程的核心，隨著可再生能源的快速發(fā)展，儲(chǔ)能材料的需求也在不斷增加，因此對(duì)新型儲(chǔ)能材料的研究成為一個(gè)熱門的方向。電化學(xué)儲(chǔ)能是指利用化學(xué)反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來，然后在需要時(shí)將其轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)，在電動(dòng)汽車、可再生能源儲(chǔ)存等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。氫氣是一種清潔的能源，能夠通過燃燒產(chǎn)生熱能，并且在燃燒過程中只產(chǎn)生水。因此，氫能利用被視為一種可持續(xù)發(fā)展的能源選擇，對(duì)于解決能源和環(huán)境問題具有重要意義。熱質(zhì)儲(chǔ)能主要研究熱量?jī)?chǔ)存過程中的能質(zhì)傳遞與轉(zhuǎn)化規(guī)律、高效儲(chǔ)熱材料、設(shè)備研發(fā)與系統(tǒng)集成等問題。此外，也有部分高校開設(shè)了電磁儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)、儲(chǔ)能過程控制等方向，以培養(yǎng)相關(guān)的儲(chǔ)能專業(yè)型人才。

圖5 儲(chǔ)能相關(guān)方向高校設(shè)置情況Fig.5 The number of universities offering relevant fields related to energy storage.

3 儲(chǔ)能教學(xué)資源與平臺(tái)建設(shè)

3.1 儲(chǔ)能領(lǐng)域部分教材及參考書情況

由于儲(chǔ)能領(lǐng)域人才的迫切需求，越來越多的高校開設(shè)儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)或儲(chǔ)能相關(guān)方向。在人才培養(yǎng)過程中，教材是理論知識(shí)傳授過程中重要的基本條件。盡管儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)已經(jīng)有了幾年的發(fā)展，但其課程體系仍然需要不斷完善，并需要盡快選編相應(yīng)教材，為教學(xué)體系提供基本的保障[8]。在儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)設(shè)置初期階段，相關(guān)的教材和參考書較少，給課程建設(shè)帶來了很大的難度。隨著國(guó)家對(duì)儲(chǔ)能人才的重視，以及在相關(guān)政策的推動(dòng)下，近幾年出版儲(chǔ)能相關(guān)的教材和參考書越來越多，表2 為調(diào)研匯總的部分儲(chǔ)能領(lǐng)域教材及參考書。

表2 部分儲(chǔ)能領(lǐng)域教材及參考書Table 2 Some textbooks and reference books in the field of energy storage

由于儲(chǔ)能涉及多學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，因此不同領(lǐng)域?qū)＜以诰帉懡滩暮蛥⒖紩鴷r(shí)也會(huì)結(jié)合各自的研究領(lǐng)域和專業(yè)特點(diǎn)。目前儲(chǔ)能方面的教材和參考書主要包括儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用、電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)、儲(chǔ)熱技術(shù)、大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)等類型。儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用這一類別主要有《儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用》《儲(chǔ)能技術(shù)概論》《儲(chǔ)能原理與技術(shù)》《儲(chǔ)能技術(shù)》等書籍，系統(tǒng)介紹電化學(xué)儲(chǔ)能、物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)及經(jīng)濟(jì)性等各種儲(chǔ)能的原理和特點(diǎn)。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)相關(guān)的教材和參考書主要有《電化學(xué)儲(chǔ)能材料》《電化學(xué)儲(chǔ)能電站技術(shù)》《鋰電池基礎(chǔ)科學(xué)》《電化學(xué)儲(chǔ)能材料與原理》等書籍，該類書籍主要側(cè)重于電化學(xué)儲(chǔ)能過程原理和各種儲(chǔ)能電池材料基礎(chǔ)知識(shí)等。儲(chǔ)熱技術(shù)相關(guān)的書籍主要有《相變材料與相變儲(chǔ)能技術(shù)》《相變儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)與分析》《定形相變儲(chǔ)熱材料》《儲(chǔ)熱材料及應(yīng)用》《相變儲(chǔ)能技術(shù)及實(shí)踐》等，該類書籍主要介紹各種儲(chǔ)熱形式的材料、原理、特點(diǎn)及應(yīng)用等內(nèi)容。大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)相關(guān)書籍主要包括《大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)》《大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用》《抽水蓄能電站設(shè)計(jì)》，該類書籍重點(diǎn)介紹抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱、壓縮空氣儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能及飛輪儲(chǔ)能等大規(guī)模應(yīng)用及示范工程。各類儲(chǔ)能相關(guān)書籍的出版，給儲(chǔ)能專業(yè)的學(xué)習(xí)者提供了更多的參考，這對(duì)于儲(chǔ)能專業(yè)的發(fā)展和人才的培養(yǎng)具有重要的促進(jìn)作用。

3.2 儲(chǔ)能科研與實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)

高水平儲(chǔ)能科研平臺(tái)的建立，能夠?yàn)閷W(xué)生提供良好的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，同時(shí)也有利于教學(xué)與科研的融合，優(yōu)化教師的教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，從理論與實(shí)踐全方面培養(yǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域拔尖創(chuàng)新人才。此外，科研平臺(tái)也是凝聚和培養(yǎng)高層次師資隊(duì)伍的重要基礎(chǔ)，對(duì)于優(yōu)化師資結(jié)構(gòu)，提高師資隊(duì)伍水平也具有重要的促進(jìn)作用。因此，為了能夠培養(yǎng)出更優(yōu)秀的儲(chǔ)能領(lǐng)域人才，很多高校也先后申請(qǐng)了儲(chǔ)能領(lǐng)域的研究平臺(tái)，不同的高校在平臺(tái)建設(shè)方面也存在差異且各具特色，表3列舉了部分高校儲(chǔ)能相關(guān)的平臺(tái)信息。截至目前，已有7所高校獲批了國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)項(xiàng)目，分別是西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、華北電力大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)、中國(guó)石油大學(xué)(北京)、上海交通大學(xué)。國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)項(xiàng)目是由國(guó)家發(fā)改委和教育部設(shè)立建設(shè)，旨在增強(qiáng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)能力、自主創(chuàng)新能力以及高層次人才的培養(yǎng)能力。在國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)方面，西安交通大學(xué)融合了動(dòng)力工程及工程熱物理、電氣工程、控制科學(xué)與工程三個(gè)學(xué)科，成立了熱質(zhì)儲(chǔ)能、電磁與化學(xué)儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能測(cè)試與安全評(píng)估等5 個(gè)研究室，組建校內(nèi)、企業(yè)知名專家100余名的教師隊(duì)伍，開展儲(chǔ)能領(lǐng)域人才的培養(yǎng)工作。天津大學(xué)首批建設(shè)電化學(xué)儲(chǔ)能、燃料儲(chǔ)能與應(yīng)用、儲(chǔ)能裝備與系統(tǒng)、儲(chǔ)能安全與運(yùn)維、儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)與政策五個(gè)研究中心。華北電力大學(xué)將建成集人才培養(yǎng)、學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究為一體的綜合性、開放性的創(chuàng)新平臺(tái)，重點(diǎn)圍繞電化學(xué)儲(chǔ)能、氫能及其在電網(wǎng)中的應(yīng)用技術(shù)等領(lǐng)域開展技術(shù)攻關(guān)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)通過融合能源學(xué)院、電氣學(xué)院等學(xué)院優(yōu)勢(shì)資源，打造多學(xué)科交叉融通的儲(chǔ)能團(tuán)隊(duì)，并結(jié)合學(xué)校航天國(guó)防特色以及東北地區(qū)的寒地儲(chǔ)能需求，圍繞電化學(xué)儲(chǔ)能、氫能、物理儲(chǔ)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用等領(lǐng)域開展技術(shù)攻關(guān)和人才培養(yǎng)。重慶大學(xué)重點(diǎn)在電化學(xué)儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)等三個(gè)方向與合作企業(yè)協(xié)同開展儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、高層次人才培養(yǎng)和一流學(xué)科建設(shè)。中國(guó)石油大學(xué)(北京)主要圍繞電化學(xué)儲(chǔ)能、氫能儲(chǔ)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用三個(gè)領(lǐng)域，形成技術(shù)攻關(guān)、人才培養(yǎng)、學(xué)科建設(shè)一體化設(shè)計(jì)、項(xiàng)目式推進(jìn)模式。為了進(jìn)一步促進(jìn)儲(chǔ)能領(lǐng)域人才的培養(yǎng)，廈門大學(xué)牽頭獲批了全國(guó)首個(gè)儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)虛擬教研室，該虛擬教研室通過探索適應(yīng)“智能+”時(shí)代的儲(chǔ)能教學(xué)內(nèi)容和方法，聯(lián)合設(shè)置儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的相關(guān)高校，共建儲(chǔ)能人才培養(yǎng)產(chǎn)教融合生態(tài)圈，進(jìn)而促進(jìn)儲(chǔ)能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)。

表3 部分高校儲(chǔ)能相關(guān)平臺(tái)Table 3 Some universities' energy storage-related platforms

此外，很多高校也申請(qǐng)并獲批建設(shè)了國(guó)家級(jí)、省級(jí)應(yīng)用研發(fā)中心、工程研究中心、工程實(shí)驗(yàn)室、技術(shù)創(chuàng)新中心、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等儲(chǔ)能相關(guān)平臺(tái)，為儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展提供有力的支撐。在國(guó)家級(jí)科研平臺(tái)建設(shè)方面，湖南大學(xué)獲批了國(guó)家能源大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)裝備及應(yīng)用研發(fā)中心，該中心聚焦大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)與裝備、分布式抽水蓄能技術(shù)與裝備、新型儲(chǔ)能技術(shù)與裝備與風(fēng)光水儲(chǔ)一體化技術(shù)四個(gè)領(lǐng)域開展研究，并建立“產(chǎn)學(xué)研用+投資運(yùn)營(yíng)”創(chuàng)新發(fā)展模式，為儲(chǔ)能專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供重要的平臺(tái)支撐。昆明理工大學(xué)建有鋰離子電池及材料制備技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，形成了電化學(xué)能源、電化學(xué)環(huán)保、電化學(xué)防護(hù)等3個(gè)特色研究方向，建成先進(jìn)電池材料研發(fā)、先進(jìn)電池研發(fā)、新工藝新裝備開發(fā)、廢舊電池回收利用及材料制造智能化、信息化研究等5 個(gè)科研平臺(tái)，為培養(yǎng)電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的優(yōu)秀人才提供了很好的科研實(shí)踐平臺(tái)。在省級(jí)平臺(tái)建設(shè)方面，江蘇大學(xué)以動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)科為支撐，與化學(xué)、材料等學(xué)科交叉融合，在抽水蓄能儲(chǔ)能技術(shù)及裝備、電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)及器件、氫能及燃料電池技術(shù)和裝備以及能源智能化集成技術(shù)與裝備等方面形成了研究特色，并為儲(chǔ)能專業(yè)人才培養(yǎng)配備了較完整的儀器設(shè)備資源；河北工業(yè)大學(xué)建有先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與裝備河北省工程研究中心，該中心重點(diǎn)開展電池儲(chǔ)能技術(shù)及裝備、高效儲(chǔ)熱技術(shù)及應(yīng)用、氫能與燃料電池技術(shù)等方向的研究工作，并已建成相關(guān)科研與教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為電池儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱及氫能和燃料電池等儲(chǔ)能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)提供了有力的支撐。

4 結(jié) 語

本文主要總結(jié)了部分高校在儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的課程體系建設(shè)、培養(yǎng)方向設(shè)置以及儲(chǔ)能教學(xué)資源和平臺(tái)建設(shè)等方面的情況，各高校之間在人才培養(yǎng)方面呈現(xiàn)出一定的差異性及特色。在課程體系建設(shè)方面，各高校注重開設(shè)系統(tǒng)化、前沿性的專業(yè)課程，在專業(yè)基礎(chǔ)課方面主要以大學(xué)物理、工程力學(xué)、儲(chǔ)能原理、儲(chǔ)能材料、儲(chǔ)能系統(tǒng)、傳熱傳質(zhì)學(xué)等課程為主，在專業(yè)核心課程方面各高校圍繞自身特色開設(shè)電化學(xué)儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱、儲(chǔ)氫、電磁儲(chǔ)能機(jī)械儲(chǔ)能等相關(guān)課程，以滿足儲(chǔ)能行業(yè)人才的需求。在培養(yǎng)方向設(shè)置方面，各高校主要在相關(guān)學(xué)科下設(shè)立儲(chǔ)能相關(guān)方向，或單獨(dú)設(shè)立儲(chǔ)能科學(xué)與工程交叉學(xué)科進(jìn)行研究生的培養(yǎng)，培養(yǎng)方向主要集中在電化學(xué)儲(chǔ)能、氫能與燃料電池、儲(chǔ)能材料與器件、能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換以及熱質(zhì)儲(chǔ)能等方向。在儲(chǔ)能教學(xué)資源方面，近三年以來有很多關(guān)于儲(chǔ)能技術(shù)、電化學(xué)儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱技術(shù)和大規(guī)模儲(chǔ)能等儲(chǔ)能相關(guān)的教材和參考書相繼出版，為儲(chǔ)能專業(yè)的課程建設(shè)提供了有力的支撐。在平臺(tái)建設(shè)方面，很多高校建設(shè)了國(guó)家級(jí)或省部級(jí)等不同層次的產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)、虛擬教研室、工程研究中心、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等平臺(tái)，特別是國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)、儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)虛擬教研室的建設(shè)為儲(chǔ)能領(lǐng)域的高層次人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新、關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)等方面提供了有力的支撐。

為了培養(yǎng)國(guó)家亟需的儲(chǔ)能領(lǐng)域優(yōu)秀專業(yè)人才，很多高校在不斷探索和實(shí)踐儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，并取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)和進(jìn)展，為儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。未來應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)各高校之間、高校與企業(yè)間的交流與合作，共同探索創(chuàng)新的培養(yǎng)模式和教學(xué)方法，為儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的建設(shè)和人才培養(yǎng)能力提升做出貢獻(xiàn)。