2024年初,OpenAI的首席執行官薩姆·奧特曼宣稱,AI未來發展的限制因素將會是能源,為此急需發展核聚變。實際上早在2021年他就向一家核聚變公司投資3.75億美元,該公司稱其首家發電廠預計在2028年上線。
計算帶來的能耗問題并非第一次引發關注。在區塊鏈和加密貨幣興盛時期,就有很多人對區塊鏈的能耗表示過擔憂。目前看來,加密貨幣似乎不太可能無限增長,但人工智能的規模和耗能如果長期飛速增長,那引發能源危機確實是有可能的。
如此看來,在麥可思2024年本科綠牌專業榜上,電氣工程及其自動化、新能源科學與工程、能源與動力工程這3個能源類專業占據了半壁江山,擠下信息工程、網絡工程、信息安全等長期霸榜的信息技術類專業,也就沒什么好奇怪的了。
在高職綠牌專業榜上也能看到類似的趨勢。2024年的6個上榜專業中,應用化工技術、石油化工技術這兩個專業的就業主要面向石化相關領域。石化相關行業與新材料、新能源等戰略性新興產業緊密相連,隨著新材料新能源需求的不斷增長,石化相關專業的應用型高技能人才就業看好。
新增專業的情況同樣能讓我們看到能源類相關專業的受追捧趨勢。在教育部2024年3月公布的2023年度普通高等學校本科專業備案和審批結果中,有21所高校成功獲批開設儲能科學與工程專業。這個專業是2019年才新增設(2020年開始招生)的新興特設專業,現已有75所院校獲批開設!
而在儲能科學與工程專業之后,能源動力類還密集增設了能源服務工程、氫能科學與工程、可持續能源等3個新專業!除了能源動力類在密集新增專業,近年來新增的能源相關專業還有電氣類的智慧能源工程專業、礦業類的碳儲科學與工程專業以及輕工類的生物質能源與材料專業。
本期就讓我們一起來看看能源動力類下的7個專業吧!
/ 能源與動力工程 /
總體來看,能源與動力工程專業是研究能源的轉換、傳輸、儲存與利用過程中的理論與技術、系統與裝備、運行與維護、服務與管理等的學科。主要包含:
1.傳統化石能源與可再生能源等的高效轉化及利用,低碳能源系統、污染物控制與處理等理論研究與工程技術;
2.熱能動力、傳熱傳質、流體增壓、制冷低溫、化工流程等能源系統裝備的設計與制造、測控與運維等工程技術與系統節能研究;
3.與動力工程相關的數字化與智能化、材料與工藝改進、特種裝備、存儲與傳輸、市場與管理等前沿與交叉工程技術。
但細分來看的話,各個招生院校的側重可能會有很大的差異。這是因為能源與動力工程這個專業的來源本身就非常駁雜。
在1998年教育部頒布的《普通高等學校本科專業目錄》中,熱能工程、熱能工程與動力機械、熱力發動機、制冷及低溫工程、流體機械與流體工程、水利水電動力工程、工程熱物理、能源工程和冷凍與冷藏等9個專業合并成1個專業,即熱能與動力工程。
到了2012年,新修訂的《普通高等學校本科專業目錄》又將熱能與動力工程、能源工程及自動化、能源動力系統及自動化和能源與資源工程(部分)合并為能源與動力工程專業。
因此,雖然都是能源與動力工程專業,但各招生院校還是會保留了原有特色,并根據自身的優勢特點來確定培養的側重方向,同時也會根據自身情況擴展新的研究范圍。有的偏重電力、鍋爐;有的側重內燃機、汽車發動機;有的偏重制冷與低溫。比如天津商業大學能源與動力工程專業所在的機械工程學院前身是我國成立較早的制冷專業院系,現建有冷凍冷藏技術教育部工程研究中心、農業農村部農產品低碳冷鏈重點實驗室(部省共建)。動力工程及工程熱物理學科為天津市冷鏈物流特色學科群牽頭學科、天津市冷鏈能源高校服務產業特色學科群牽頭建設學科。在一些特殊高校比如航空類高校,還設置有航空發動機方向。
能源與動力工程專業近兩年的火爆程度甚至超過了網絡工程、信息安全等計算機類專業,預計2025年的報考熱度仍將持續上升,但如上所述,考生一定要看清楚院校的專業側重,不要盲目追風。
電力、汽車、航天、核電、動力設備、空調制冷、柴油機、農業機械等企業都是能源與動力工程專業畢業生的對口就業方向。其中各類發電廠或者電力建設單位的崗位工資水平與工作環境和地點相關,越偏遠的地區工資水平越高。
【報考指南】一是要看清楚院校的專業方向,這對未來的就業影響比較大。二要了解專業對身體條件的要求。比如任何一眼矯正到 4.8 ,鏡片度數大于800度的,不宜就讀能源動力類專業。考生在報考時,應該仔細閱讀所報院校的招生章程,查看是否有特殊要求,以免發生疏漏。
/ 能源與環境系統工程 /
這個專業需要學習涉及各種能量轉換和有效利用的理論、方法和技術,這方面和能源與動力工程專業一樣,不一樣的地方在于這個專業會更加關注過程當中的節能環保問題,圍繞“碳達峰、碳中和”戰略目標,面向綜合能源、節能環保等行業需求,培養從事技術產品研發、評估咨詢、方案設計、項目實施、管理運營等工作的專業人才。
以浙江大學為例,該校的能源與環境系統工程專業分為能源與環境工程及自動化、制冷與人工環境及自動化、新能源科學與工程等3個方向,通俗地講就是熱能方向、制冷方向、新能源方向。熱能方向主要研究化石燃料、先進能源系統、低品位能源的高效清潔利用,以及能源利用過程中的污染物生成、遷移、測量和控制等。制冷方向主要研究綠色環保制冷技術、暖通空調、深低溫技術、食品冷凍與保鮮、空氣分離、天然氣液化、低溫生物醫學技術等。新能源方向主要研究太陽能、風能、生物質能等可再生能源的開發和利用。
畢業生可在與火力發電、能源利用與轉化相關的各類大中型企業,如各大電力公司、各大動力設備生產廠、電力設計院、電力科學研究院以及中海油、中石油、寶山鋼鐵、中國石化等企業的動力部門,從事與火電廠熱力工程、煤化工、能源開發、環境保護等能源利用相關領域的設備制造、檢修與維護、集控運行、生產管理等方面的工作,也可以在制冷空調、建筑暖通設計、空分及工業氣體、深低溫應用、無塵無菌環境保障、汽車制造、電子制造、航空航天等領域對口就業。
/ 新能源科學與工程 /
新能源是采用新技術和新材料而獲得,在新技術基礎上系統地開發利用的能源,如太陽能、風能、生物質能、地熱能、海洋能等。傳統的化石能源在地球上的儲量是有限的,并且在燃燒過程中會產生大量污染物。與傳統的化石能源相比,新能源的利用過程往往是可循環的,對環境沒有污染或者污染很小。
新能源種類的多樣化,也意味著新能源科學與工程的學科交叉性強、專業跨度大。新能源科學與工程專業是2010年設置,2011年才開始正式招生。各招生高校根據社會需求和自身已有專業積累,設立了各具特色的新能源科學與工程專業,培養目標、課程設置、專業方向等都有較大差別。
如,河海大學以風能為主要研究方向,研究的是新能源發展所涉及的基本氣動力學理論、控制理論和發電運行理論,學習空氣動力學、電路、控制理論等專業基礎課以及風力機、風力發電機組控制、風力機塔架與基礎、海上風電場、風電場規劃與選址等專業課。
又如,上海電力大學以能源格局的調整和電力行業的發展為背景,定位于以分布式能源系統為線索的新能源導入,培養既能滿足社會企業對于新能源技術研發與生產、工程設計與管理人才的需要,又熟悉新能源轉換利用過程機理、新能源與傳統能源耦合利用方法的高級工程技術人員。主要課程涵蓋電工與電子技術、自動控制原理與系統、工程熱力學、流體力學、傳熱學、熱工測試儀表、風力機空氣動力學、太陽能利用技術、新能源發電并網技術、制冷與空調原理、儲能原理與技術、分布式能源與熱電冷聯產、供熱工程等。
相似專業辨析:新能源汽車工程VS新能源材料與器件VS新能源科學與工程
三個專業都跟新能源有密切關系,但前者側重的是新能源在汽車領域的應用,新能源材料與器件側重的是新能源材料與器件的研發,只有后者是關注新能源本身。
畢業生可從事太陽能、風能、分布式能源系統、智慧能源等新興能源領域的設備運行、設計、制造、安裝、調試及科研工作,也可從事煤電、氣電、核電、石油、化工、能源、冶金、輕工等行業的動力設備以及制冷空調設備的運行、設計、安裝、調試等工作。
/ 儲能科學與工程 /
能源安全是關系國家經濟社會發展的全局性、戰略性問題。近年來,隨著智能電網、太陽能、風能等可再生能源發電,電動汽車和移動式設備等產業的快速發展,能源技術和消費革命不斷升級,儲能產業已經成為國家能源和社會發展的重要需求。
儲能技術作為重要的戰略性新興領域,在促進能源生產消費、開放共享、靈活交易、協同發展、推動能源革命和能源新業態發展方面發揮著至關重要的作用,也是能源轉換與緩沖、調峰與提效、傳輸與調度、管理與運用等環節中的核心技術。儲能技術的創新突破將成為帶動全球能源格局革命性、顛覆性調整的重要引領技術。
根據GGII的調研數據,2022年中國儲能鋰電池產業鏈規模超過2000億元,其中電力儲能產業鏈規模達到1600億元,戶用儲能市場規模增長到400億元。光大證券預測到2025年,中國儲能市場規模將達到0.45萬億元,并且到2030年可能增長至約1.3萬億元。在這種持續發展的趨勢下,儲能行業迫切需要培養更多的人才。
儲能科學與工程專業涉及熱能存儲、電化學能存儲、化學能存儲、機械能存儲、電能存儲,學習內容涵蓋物理、化學、材料、能源動力、電力電氣等多學科多領域,直接瞄準儲能領域的“卡脖子”問題,聚焦規模化先進儲能+碳中和技術、高效儲能器件研發、電力儲能裝備與系統集成等研究方向。
儲能科學與工程專業增設于2019年,截至2023年12月,已經有75所院校獲批增設,可見高校對這個專業的認可。下面以3所各具代表性的大學的儲能科學與工程專業的課程設置為例,幫助大家了解這個新專業的大概學習內容。
華北電力大學:傳熱學、化學基本原理、電化學工程、材料固體理論基礎、儲熱技術及應用、儲能電池技術、氫能技術及應用、儲能與綜合能源系統、儲能電站系統等。
山東大學:工程熱力學、傳熱學、流體力學、工程制圖、自動控制原理、材料科學基礎、能源化學、電氣工程基礎、新能源技術、儲能原理與技術、電化學儲能、氫與氫能、燃料電池原理與應用、能源系統及互聯網、半導體物理基礎等。
中國石油大學(北京):無機化學與分析化學、基礎有機化學、工程制圖、物理化學、電工電子學、儲能材料基礎(雙語)、流體力學、工程熱力學與傳熱學、固體物理、機械設計基礎、能源電化學、儲能系統設計與應用、儲能系統安全管理、能源轉化原理、氫能原理與技術、儲能原理與技術等。
儲能科學與工程專業畢業生主要面向新能源、環保、機械、設備、重工、化工、礦產、地質、汽車等涉及儲能材料、器件與儲能系統開發、制備和應用的行業從事創新研究、技術開發、生產設計、工業制造、項目管理等工作。
/ 能源服務工程 /
本專業聚焦綜合能源在工程項目設計、建設、運維階段服務型人才的需求,培養了解能源服務工程領域的項目特點、重點問題和實施方案,具備一定的系統思維和集成能力,以及解決復雜實際工程問題的能力和擁有較強的實踐動手能力的專業人才。經過專業培養,學生畢業后能從事能源服務項目規劃、設計、建設和運維管理。
這個專業增設于2020年,2021年才開始正式招生。我們整理了上海電力大學的專業課程設置,以供考生參考。
上海電力大學:重點學習能源服務工程導論、熱工基礎、流體力學與輸配管網、電工電子技術、電力系統分析、工程經濟學、綜合能源系統規劃與設計、綜合能源工程概預算、能源服務工程項目管理、碳金融與碳資產管理等課程。
/ 氫能科學與工程 /
氫能是將氫氣作為能源儲存和利用的載體。相比傳統燃料,氫能具有零排放、能源轉換效率高、可再生等優勢。對比現有電動汽車,氫燃料汽車可以實現更長的行駛里程,且加氫僅需要幾分鐘的時間;作為能量載體,氫能對比電能可以有多種儲存方式,如高壓壓縮、低溫液化、固體儲氫等。同時,氫能還是少有的能夠儲存百吉瓦時以上的方式,且運輸方式多元,不受輸配電網絡限制,從而幫助可再生能源大規模消納,實現電網大規模調峰和跨季節、跨地域儲能。
目前,氫能產業逐漸由工業氣體的小眾屬性轉變為能源領域的基礎屬性,社會關注度高,但是行業和產業尚處于探索和示范階段。
氫能科學與工程專業是一門綜合性學科,面向制氫、運氫、儲氫、用氫以及氫安全等氫能全產業鏈條,開展全方位跨學科人才培養。此專業增設于2021年,2022年正式開始招生,目前招生院校數量比較少。
已開設此專業的院校有華北電力大學、北京化工大學、安徽工業大學、鄭州輕工業大學、臨沂大學、鹽城師范學院等。感興趣的考生和家長可上官網查詢學校的課程設置情況。
/ 可持續能源 /
本專業圍繞“能源可持續發展”的未來方向,培養具有堅實的能源科學知識基礎、能源系統分析技能,以及計算機、人工智能、大數據、物理、材料等其他相關學科知識交叉應用能力,能在能源制造、存儲、傳輸、轉化、交易以及多模態互聯等相關科技領域從事研究、設計、開發和管理工作的人才。
此專業增設于2021年,2022年正式開始招生,目前招生院校數量比較少。
上海交通大學可持續能源專業開設于溥淵未來技術學院,專業必修課包括信號處理與系統導論、能源材料導論、熱力學、電力電子、可持續能源系統。專業選修分為4個方向,分別是零碳能源、清潔能源、數字能源和能源經濟。
其他已開設此專業的院校還有福州大學、河南師范大學等。感興趣的考生和家長可上官網查詢學校的課程設置情況。