基于校企共建遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的新能源專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式研究

何建軍　趙飛　陳薦

摘 要：新能源科學(xué)與工程專業(yè)作為近幾年新開設(shè)的本科專業(yè)，以風(fēng)電為特色的新能源專業(yè)校外實(shí)踐教學(xué)模式是一項(xiàng)重要的研究課題。文章結(jié)合風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和新能源專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)踐，提出一種立足學(xué)校、校企共建、企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)與高效實(shí)踐教學(xué)有機(jī)統(tǒng)一的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)新模式，并據(jù)此開展了校企共建遠(yuǎn)程監(jiān)控中心項(xiàng)目可行性論證、方案制定與實(shí)踐教學(xué)方案優(yōu)化工作。旨在為新能源專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式的研究提供一種新思路。

關(guān)鍵詞：新能源科學(xué)與工程；實(shí)踐教學(xué)；遠(yuǎn)程監(jiān)控

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2017）07-0004-02

近年來(lái)，能源科技日新月異，風(fēng)電等新能源快速發(fā)展，新能源領(lǐng)域的人才培養(yǎng)日益受到政府、高校和社會(huì)各界的廣泛重視[1]。2011年教育部批準(zhǔn)設(shè)置新能源科學(xué)與工程專業(yè)本科專業(yè)（080503T），全國(guó)許多高校紛紛增設(shè)新能源科學(xué)與工程專業(yè)，2012年原有的風(fēng)能與動(dòng)力工程和新能源科學(xué)與工程合并統(tǒng)一調(diào)整為新能源科學(xué)與工程，如何辦好戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)背景下的新專業(yè)是一項(xiàng)全新而艱巨的課題。作為傳統(tǒng)能源特色高校的風(fēng)電等新能源學(xué)科和專業(yè)發(fā)展面臨著許多新的挑戰(zhàn)，由風(fēng)能與動(dòng)力工程專業(yè)調(diào)整轉(zhuǎn)變過來(lái)的新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才面臨諸多現(xiàn)實(shí)和復(fù)雜的研究課題[2]，正在進(jìn)行中的新能源專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)該予以及時(shí)解決。本文將結(jié)合校企共建遠(yuǎn)程監(jiān)控中心建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)踐，探索一種新型的實(shí)際教學(xué)模式。

一、新能源專業(yè)校外實(shí)習(xí)面臨的挑戰(zhàn)

新能源專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)模式的探索和實(shí)踐是一項(xiàng)十分緊迫的現(xiàn)實(shí)任務(wù)。新能源專業(yè)直接面對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)一線，具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性，實(shí)踐教學(xué)必須與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，需要有良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)踐基地[3]。學(xué)校辦學(xué)應(yīng)與企業(yè)需求緊密結(jié)合，加強(qiáng)校企雙向調(diào)研，優(yōu)化新能源專業(yè)設(shè)置及相關(guān)課程設(shè)置，修訂專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，共同培養(yǎng)出更多符合企業(yè)需要的高素質(zhì)的實(shí)踐型人才。在長(zhǎng)沙理工大學(xué)的新能源專業(yè)的培養(yǎng)方案中，有兩次校外集中實(shí)習(xí)和兩次校內(nèi)集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，探索有效可行的實(shí)踐教學(xué)模式是一項(xiàng)重要的任務(wù)。

風(fēng)電專業(yè)校外實(shí)習(xí)面臨較大的實(shí)際困難。長(zhǎng)沙理工大學(xué)開設(shè)的“新能源科學(xué)與工程”專業(yè)主要面向風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)一線，實(shí)習(xí)單位主要為建成運(yùn)行的風(fēng)電場(chǎng)，而當(dāng)前周邊的風(fēng)電場(chǎng)大都建在遠(yuǎn)離市區(qū)的山頂，風(fēng)電專業(yè)學(xué)生實(shí)習(xí)路途遙遠(yuǎn)、費(fèi)用高、費(fèi)時(shí)長(zhǎng)、交通不便、安全隱患重重，而且風(fēng)電場(chǎng)一般不能為集體實(shí)習(xí)的師生提供住宿和飲食條件，生活極為不便，給校外實(shí)習(xí)的經(jīng)費(fèi)、實(shí)習(xí)時(shí)間、安全、住宿和生活帶來(lái)很大困難，很大程度上影響了實(shí)習(xí)效果。為了破解這一難題，結(jié)合智能風(fēng)場(chǎng)和互聯(lián)

網(wǎng)+行動(dòng)計(jì)劃，學(xué)校在產(chǎn)學(xué)研合作的基礎(chǔ)上，開創(chuàng)性地探索校企共建遠(yuǎn)程集中監(jiān)控平臺(tái)，探索校企聯(lián)合人才培養(yǎng)的新模式。

二、校企共建風(fēng)電遠(yuǎn)程集中監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)的

可行性分析

遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)成熟?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷模式是隨著通信、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的[4]，其特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)的采樣設(shè)備將各種傳感器獲得的設(shè)備狀態(tài)信息轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)后，通過網(wǎng)絡(luò)傳送給遠(yuǎn)程診斷工程師[5]。基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)異地控制，也可實(shí)現(xiàn)多風(fēng)場(chǎng)大范圍的資源共享。采用無(wú)線通信技術(shù)為安裝具有開通快捷、維護(hù)遷移方便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)的監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行使用多年，技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定可靠[6]。

校企共建遠(yuǎn)程集控平臺(tái)和校企雙方經(jīng)濟(jì)效益顯著。將新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控中心建在學(xué)校校區(qū)，企業(yè)可以節(jié)省房屋建設(shè)或租賃費(fèi)用；企業(yè)可以充分利用學(xué)校的相關(guān)資源和校區(qū)內(nèi)完善的生活設(shè)施，降低運(yùn)行成本和員工的生活成本。另外，企業(yè)投資建設(shè)新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控及仿真中心，學(xué)校則可節(jié)省新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的建設(shè)成本；新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控中心由企業(yè)對(duì)其進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)，學(xué)校還可節(jié)省新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的運(yùn)行維護(hù)成本。

這種模式能充分發(fā)揮新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控示范效益、人才培養(yǎng)效益、科研效益、社會(huì)效益。學(xué)校在全國(guó)電力行業(yè)特別是中南地區(qū)電力行業(yè)有一定優(yōu)勢(shì)，為企業(yè)的相關(guān)業(yè)務(wù)向中南地區(qū)電力行業(yè)推廣有一定較好的作用。人才培養(yǎng)效益主要是為學(xué)校能源類本科生提供認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行與維護(hù)實(shí)習(xí)、風(fēng)電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)習(xí)基地；為研究生提供新能源技術(shù)領(lǐng)域的課題研究機(jī)會(huì)，特別是風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷的機(jī)會(huì)。在新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控建設(shè)和運(yùn)行中開展科研合作能使校企雙方共同受益；新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控與仿真中心建成后，可以對(duì)湖南省新能源發(fā)電進(jìn)行監(jiān)控和故障診斷，對(duì)相關(guān)人員技術(shù)提供培訓(xùn)服務(wù)，還可作為示范中心向全國(guó)相關(guān)單位推廣。

三、新能源校企共建共享新模式的構(gòu)建

學(xué)生在校內(nèi)能借助“遠(yuǎn)程監(jiān)控”完成運(yùn)行跟班實(shí)習(xí)，充分利用多風(fēng)場(chǎng)、多機(jī)型和多種風(fēng)資源狀況的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，全面提高實(shí)習(xí)效果。建立一套具有統(tǒng)一軟、硬件架構(gòu)平臺(tái)的集中監(jiān)控系統(tǒng)，滿足新能源自身監(jiān)控需求及企業(yè)對(duì)所轄風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的集中監(jiān)管、調(diào)度控制，為新能源領(lǐng)域相關(guān)教師及工程技術(shù)人員提供科研平臺(tái)。

隨著裝機(jī)容量的快速增長(zhǎng)，以及電網(wǎng)公司對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站調(diào)度規(guī)劃的需求，企業(yè)在借鑒國(guó)內(nèi)外風(fēng)電集中監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立了一套具有統(tǒng)一軟、硬件架構(gòu)平臺(tái)的集中監(jiān)控系統(tǒng)，可以滿足新能源自身監(jiān)控需求，同時(shí)公司可對(duì)所轄風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的集中監(jiān)管、調(diào)度控制，實(shí)現(xiàn)湖南區(qū)域風(fēng)場(chǎng)群、光伏電站群的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。企業(yè)還充分利用學(xué)校能源動(dòng)力學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，合作開展新能源發(fā)電領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)研究，以及開展下屬企業(yè)新進(jìn)員工開展業(yè)務(wù)培訓(xùn)。

這種模式能很好地破解實(shí)踐教學(xué)難題，全面提升專業(yè)辦學(xué)水平。在整合學(xué)校特別是能源動(dòng)力工程類學(xué)科現(xiàn)有技術(shù)機(jī)構(gòu)、設(shè)施設(shè)備、人才隊(duì)伍的基礎(chǔ)上，建成新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控與仿真中心、新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控與仿真產(chǎn)學(xué)研基地，以及“新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控與仿真大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)基地”，實(shí)行統(tǒng)一的運(yùn)行管理機(jī)制，從而大力提升學(xué)校新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控與仿真中心水平，推動(dòng)學(xué)校新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域科學(xué)研究、學(xué)生實(shí)習(xí)、社會(huì)服務(wù)等方面的健康、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展，保障學(xué)校新能源發(fā)電技術(shù)大學(xué)生校內(nèi)實(shí)習(xí)基地目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。

四、新能源遠(yuǎn)程監(jiān)控中心建設(shè)的內(nèi)容

根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)，擬建的“新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控與仿真中心”建設(shè)內(nèi)容主要分為“新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)、新能源發(fā)電實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、新能源發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)平臺(tái)、學(xué)術(shù)交流與培訓(xùn)中心”等四個(gè)主要部分。

1.新能源發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)。主要由企業(yè)負(fù)責(zé)建設(shè)。根據(jù)公司的發(fā)展規(guī)劃，該平臺(tái)將納入該公司下屬十余個(gè)能源開發(fā)項(xiàng)目，總規(guī)劃容量達(dá)1000MW以上。具體建設(shè)內(nèi)容分為軟件、硬件兩大部分。軟件部分包括大容量實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)表系統(tǒng)等；硬件部分包括采集設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、傳輸設(shè)備、互聯(lián)互通設(shè)備等。

2.新能源發(fā)電實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。主要由學(xué)校負(fù)責(zé)建設(shè)。利用該平臺(tái)可對(duì)在校學(xué)生開展各項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)（包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、運(yùn)行實(shí)習(xí)、仿真實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、新能源綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、課外科技活動(dòng)等），年均達(dá)1000人次以上。具體建設(shè)內(nèi)容包括場(chǎng)地建設(shè)、相關(guān)設(shè)備及儀器儀表建設(shè)、師資隊(duì)伍教室、文檔資料建設(shè)等。

3.新能源發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)平臺(tái)。校企合作共建科研和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)新能源發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)難題（如新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)、風(fēng)資源評(píng)估及風(fēng)功率預(yù)測(cè)技術(shù)等）聯(lián)合攻關(guān)，合作開發(fā)科學(xué)研究項(xiàng)目，建設(shè)內(nèi)容包括場(chǎng)地建設(shè)、專用工具和儀器儀表、測(cè)試及分析軟件等。

4.學(xué)術(shù)交流與培訓(xùn)中心。主要由學(xué)校負(fù)責(zé)建設(shè)，可承接企業(yè)員工培訓(xùn)、相關(guān)教師的工程化鍛煉及業(yè)內(nèi)學(xué)術(shù)交流等，培訓(xùn)人工年均人次數(shù)達(dá)50人次以上，每年教師赴企業(yè)進(jìn)行工程化鍛煉3—5人次，每年不定期舉行多場(chǎng)次以上學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。建設(shè)內(nèi)容包括培訓(xùn)教室、會(huì)議中心等場(chǎng)地建設(shè)、培訓(xùn)計(jì)劃制訂、培訓(xùn)教材編寫、工程案例準(zhǔn)備等。

五、新能源專業(yè)多環(huán)節(jié)實(shí)踐教學(xué)的效果

在中心建設(shè)和運(yùn)行過程中，研究新能源實(shí)驗(yàn)課程、核心專業(yè)課程的課程設(shè)計(jì)、仿真實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、運(yùn)行實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的調(diào)整，實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)條件的建設(shè)方案等。這主要包括以下方面內(nèi)容：新能源專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和環(huán)節(jié)的研究、省部共建風(fēng)能與動(dòng)力工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室功能的調(diào)整與改造、新能源實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究、新能源新增實(shí)踐教學(xué)條件的建設(shè)方案研究。利用筆者所在高?！半娏ιa(chǎn)與控制國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”的優(yōu)質(zhì)資源，高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)新能源發(fā)電過程仿真實(shí)驗(yàn)室。

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不僅是新能源這樣的工科專業(yè)人才培養(yǎng)的必然要求，能使學(xué)校學(xué)科和教學(xué)受益，同時(shí)也應(yīng)做足做實(shí)讓企業(yè)獲利，實(shí)現(xiàn)雙贏，這樣的產(chǎn)學(xué)研合作模式才能真正發(fā)揮其應(yīng)有的效能。本文不僅為高校新能源專業(yè)人才培養(yǎng)模式提供一種新思路，也為企業(yè)的校企合作提供有用的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]李俊峰，蔡豐波等.2014中國(guó)風(fēng)電發(fā)展報(bào)告[R].2014.

[2]陳建林，陳薦.新能源科學(xué)與工程本科專業(yè)人才培養(yǎng)模

式探究[J].中國(guó)電力教育，2014，（22）.

[3]饒政華，廖勝明.新能源科學(xué)與工程專業(yè)課程體系研究

[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2015，（3）.

[4]Ahmed Mohamed A.，Song Minho，Pan Jae-Kyung，Kim

Young-Chon.Remote monitoring with hierarchical

network architectures for large-scale wind power

farms[J].Journal of Electrical Engineering and

Technology，2015，（3）.

[5]趙飛.風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程集控中心的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].科技展

望，2015，（9）.

[6]Park Joon-Young，Kim Beom-Joo，Lee Jae-Kyung.Dev-

elopment of unmanned remote monitoring system

for MW class wind turbines[J].Journal of Insti-

tute of Control，Robotics and Systems，2011，（7）.