光伏發(fā)電技術課程建設及人才培養(yǎng)研究

彭程 周炳臣 路文梅 陳歡歡 左仲善 石佩玉

摘要：河北省“十三五”規(guī)劃表明可再生能源在能源結構中的比重會大幅度提高。本文以河北水利電力學院電力系統(tǒng)自動化技術專業(yè)光伏發(fā)電技術課程培養(yǎng)為例，闡述了電氣工程之新能源方向中光伏發(fā)電技術課程建設及人才培養(yǎng)模式，并提出了太陽能光伏發(fā)電技術及應用課程的教學方案，為開設該方向的高校提供了建議和參考。

關鍵詞：光伏發(fā)電；課程建設；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）23-0199-02

2017年第一季度國家能源局數(shù)據(jù)顯示，分布式光伏新增裝機243萬千瓦，同比增長151%，其中，河北省成為增長最快的省份之一。河北省太陽能資源處于較豐富的地帶，可開發(fā)量約9000萬千瓦，屬于太陽能資源二類和三類地區(qū)，具備多種形式的開發(fā)條件，有較大的開發(fā)潛力。滄州市可再生能源消費總量218萬噸標煤，占終端能源消費總量的6%?！笆濉逼陂g，新增各類太陽能發(fā)電裝機1200萬千瓦，投資需求約1000億元。到2020年，可再生能源產業(yè)產值達到2000億元。隨著河北光伏產業(yè)的快速發(fā)展，光伏產業(yè)專業(yè)人才需求增多，部分光伏企業(yè)設備維護、檢測、光伏電站建設等崗位人才缺額較大。

一、光伏發(fā)電應用現(xiàn)狀

新能源產業(yè)發(fā)展快速，尤其是在政府導向下光伏產業(yè)的高速增長，市場急需大量光伏專業(yè)人才。為了適應市場需求，很多高職院校開設了光伏專業(yè)和光伏發(fā)電技術相關教學課程，但本科教學中電氣工程及其自動化專業(yè)下設新能源方向較少見?！豆夥l(fā)電技術》作為電氣工程之新能源方向的重要專業(yè)課程，主要講述光伏發(fā)電技術的基本原理及應用。作為一門專業(yè)實踐性很強的課程，實驗及實踐環(huán)節(jié)尤為重要，開設實驗實訓教學并提供開放式的實驗環(huán)境可以更好的培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新意識及實踐動手能力，有助于專業(yè)理論知識的學習與驗證。因此，對光伏發(fā)電技術課程在教學及實驗研究方面進行了探索，并對實驗室的建設進行了闡述。據(jù)調查統(tǒng)計顯示，至2015年，湖南省光伏產業(yè)對各類、各層次人才需求10萬余人，其中高職畢業(yè)生約7萬人。同樣，河北省也面臨類似的問題，再加上雄安新區(qū)的建立，對可再生清潔能源需求更加迫切。在此背景下，2016年增設了電氣工程及其自動化之新能源方向光伏發(fā)電技術課程，并以2015級電力系統(tǒng)自動化技術專科專業(yè)作為課程試點。

二、課程建設

1.課程存在的問題?！肮夥l(fā)電技術”屬于電氣工程的專業(yè)必修課，通過該課程的學習將電力系統(tǒng)分析、繼電保護技術、電力電子技術等進行綜合應用，使學生初步掌握了光伏發(fā)電工程師的基本技能，能研發(fā)光伏產品，設計集中式及分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，并具備施工及其維護的能力，是一門實踐性很強的課程。本課程的培養(yǎng)目標是使學生未來成為光伏行業(yè)中的高級電氣工程師。本課程是電氣工程新能源方向的新課程，沒有完整的教學模式，因此決定了與傳統(tǒng)電氣核心課程存在較大區(qū)別。光伏發(fā)電技術的課程教學及培養(yǎng)模式的恰當與否及教學質量的高低直接影響光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。課程建設是決定高等教育教學質量和水平的標志，同時也是師資、科研及管理水平的綜合體現(xiàn)。

2.教學目標及工程能力需求。根據(jù)光伏產品、集中式光伏電站與分布式光伏發(fā)電工程、建設與施工任務與實際崗位進行分析，面向光伏發(fā)電行業(yè)的中下游企業(yè)的產品研發(fā)、光伏系統(tǒng)設計、施工及維護等，從掌握原理、工程設計施工所具備的知識體系及能力，到設備安裝、調試、運維等能力，構建基于工作任務的能力遞進的專業(yè)課程體系。應注重培養(yǎng)學生的綜合素質，使其具備扎實的電力電子、光伏發(fā)電、光伏系統(tǒng)設計及施工管理維護等專業(yè)知識與技能，助其成為高端技能人才。電氣工程及其自動化專業(yè)新能源類之光伏發(fā)電方向，縱觀國內院校多以光伏綜合類型人才進行分析，生產、工藝等大量占用較大比重。對光伏生產過程講授較多，但缺少對電氣工程類的綜合指引，以光伏電池生產為點，忽略了下游產業(yè)鏈為就業(yè)目標。我校光伏發(fā)電方向旨在以電氣工程為基礎，拓展光伏在發(fā)電領域的應用，包括大型光伏電站及分布式光伏電站的設計、建設、檢測、并網(wǎng)、維護等。

3.教學內容。根據(jù)光伏發(fā)電技術課程教學內容主要分為三個方面：基本原理、課程設計和創(chuàng)新實踐。其中，基礎原理主要包括課程講授與實驗相結合，理解太陽能電池原理及特性，控制器及逆變器的結構及工作原理。課程設計主要涉及對光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計及應用，著重分析了光伏發(fā)電站的設計流程，光伏組件、控制器、逆變器、蓄電池等選型，整體布局及系統(tǒng)防雷，光伏系統(tǒng)關鍵設備的研發(fā)及測試實驗。創(chuàng)新實踐，構建“任務驅動，能力遞進”的專業(yè)課程體系，建立以項目為依托，對光伏發(fā)電進行綜合設計與應用，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識從事光伏相關產品的創(chuàng)新設計并提供試驗平臺。通過校企人才培養(yǎng)模式，在大二第二學期末參加企業(yè)生產實踐，創(chuàng)新校企合作模式，靈活調整課程體系，教學管理模式，提升專業(yè)內涵建設。

三、實驗室建設

擬建光伏發(fā)電相關實驗平臺包括光伏發(fā)電實驗平臺、風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)、光伏控制器實驗箱、光伏并網(wǎng)逆變器實驗箱、樓頂光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)、智能新能源綜合檢測系統(tǒng)等。實驗平臺的建立為電氣工程及其自動化、供用電技術、電力系統(tǒng)自動化技術、電氣自動化技術等專科專業(yè)奠定了實踐基礎。新能源技術實驗平臺既能進行專業(yè)入門實驗，也可以提供開放探索性的實驗項目和各類軟仿真實驗平臺，供學生進行自主設計、調試仿真和創(chuàng)新實驗，提高了學生的學習積極性和實踐創(chuàng)新能力。

光伏發(fā)電技術實驗實訓室設置分為教學實驗區(qū)和創(chuàng)新實訓區(qū)，采用半開放式的管理，結合課程進行實驗實訓項目的開展，除了滿足正常的教學實踐教學外，還充分地利用實驗實訓教學資源，允許本科及?？茖W生利用創(chuàng)新實訓區(qū)進行課程設計及訓練，極大地鍛煉了學生的動手能力，發(fā)揮其創(chuàng)造力。

四、教學初探

在教學過程中，既要注重理論教學，還要注重培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新能力。在本課程教學中，通過提高實踐比例，使學生依據(jù)設計項目書，親自動手搭建光伏電站，調試、運行光伏電站，并在過程中檢驗其項目書的實用性及科學性。通過這一措施，學生的自主性、設計性、創(chuàng)新性等有所提高，在一定程度上可改善高校人才培養(yǎng)和社會人才需求不統(tǒng)一的狀況。在運用項目化教學過程中，正確處理教與學的關系，結合教學內容和學生的實際情況，采用現(xiàn)代教學手段，以網(wǎng)絡資源為平臺，為教師和學生提供了互動、網(wǎng)上練習的虛擬課堂。在常規(guī)課堂教學方式下利用多媒體技術引人動畫、視頻等，吸引學生的注意力，調動學生的學習興趣。通過光伏相關網(wǎng)站拓展知識結構，利用各種崗位視頻資料，演示工作過程，體會工作的具體過程，引導學生積極思考。積極整合校企資源，爭取校際資源，建全校企合作長效運行機制，并以此構建產學研合作機制，培養(yǎng)滄州光伏人才，服務京津冀新能源的發(fā)展。通過一學期的課程教學探索，從效果來看，學生對該教學模式的光伏發(fā)電課程產生了較大興趣，并通過企業(yè)參觀實踐普遍認為收獲較大，更貼近工程，也對自己未來工作提供了新的方向，達到了教學目的。

五、總結

河北省積極培育以新能源為代表的新興產業(yè)群，并提出通過提升先進技術水平和研發(fā)能力，培育多家年銷售收入超百億元的新能源裝備制造企業(yè)。分布式光伏發(fā)電快速發(fā)展，但專業(yè)人才相對匱乏。為從根本上解決問題，提出電氣工程之新能源方向設置光伏發(fā)電技術等課程，為解決人才問題提供支撐。本文以滄州地區(qū)為例，對光伏發(fā)電技術課程建設及人才培養(yǎng)進行探索與實踐，對光伏發(fā)電技術課程的設置進行了介紹分析，并結合我校光伏實驗室建設規(guī)劃，對實驗室的建設和管理等進行了闡述。這將為高校電氣工程之光伏發(fā)電方向提供借鑒，并有一定的參考價值。

參考文獻：

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