福建省動力與電氣工程學(xué)科發(fā)展研究報告

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福建省動力與電氣工程學(xué)科發(fā)展研究報告

福建省電力咨詢協(xié)會

動力與電氣工程學(xué)科是現(xiàn)代科技領(lǐng)域中推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的核心學(xué)科之一，包括電氣工程、動力機(jī)械工程、工程熱物理、熱工學(xué)等專業(yè)門類。在福建，該學(xué)科總體上處在“跟跑”階段，特別是工程熱物理學(xué)、熱工學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展滯后，學(xué)科總體上還難以支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。對此，本文建議將該學(xué)科納入“雙一流”建設(shè)計劃，重點服務(wù)海峽西岸能源基地建設(shè)特別是核電基地建設(shè)，服務(wù)福建實施“中國制造2025”，支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、服務(wù)福建發(fā)展需求。

動力與電氣工程 學(xué)科發(fā)展 福建省

動力與電氣工程學(xué)科是研究和解決電能的生產(chǎn)、傳輸、分配、儲存、控制的科學(xué)機(jī)理、關(guān)鍵技術(shù)、工程方法、技術(shù)路徑的學(xué)科，是現(xiàn)代科技領(lǐng)域中推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的核心學(xué)科之一，主要包括工程熱物理、熱工學(xué)、動力機(jī)械工程、電氣工程等專業(yè)門類。進(jìn)入新世紀(jì)以來，全球經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展導(dǎo)致能源消費（特別是化石能源消費）大幅攀升，引致環(huán)境污染和氣候變化，帶來一系列全新的技術(shù)需求，動力與電氣工程學(xué)科的發(fā)展面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

2011年，國務(wù)院發(fā)布《海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，要求福建按照統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局、適度超前、安全可靠的原則，依托良好的港口條件，加強對外能源合作，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔的能源供應(yīng)體系，建設(shè)以電力基地、能源儲備基地和新能源開發(fā)基地為核心的海峽西岸能源基地，能源工業(yè)有望形成1億kW的電力裝機(jī)容量和電網(wǎng)服務(wù)能力，1億t煤炭的資源配置與供給能力，1億t石油的加工轉(zhuǎn)化與保障能力，1000萬t LNG的天然氣資源配置與供給能力，并形成1萬億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。產(chǎn)業(yè)發(fā)展對技術(shù)和人才的社會化服務(wù)提出了更高的要求，為福建高校、科研院所動力與電氣工程學(xué)科建設(shè)與人才培養(yǎng)創(chuàng)造了前所未有的發(fā)展機(jī)會。

1 學(xué)科發(fā)展動態(tài)

1.1 電氣工程

電氣工程學(xué)科是研究電的學(xué)科，涉及電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電機(jī)電器技術(shù)、信息與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等諸多領(lǐng)域，是一門綜合性較強的學(xué)科，包括電力系統(tǒng)自動化、電機(jī)與電器、高電壓與絕緣技術(shù)、電力電子與電力傳統(tǒng)、電工理論與新技術(shù)五個二級學(xué)科。電氣自動化是國民經(jīng)濟(jì)和人民生活現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。在今后相當(dāng)長的時期內(nèi)，電力的需求將不斷增長，社會對電氣工程學(xué)科的需求量呈上升態(tài)勢，電氣工程涵蓋了幾乎所有與電子、光子有關(guān)的工程行為。隨著信息化的不斷深入，包括計算機(jī)、世界范圍高速網(wǎng)絡(luò)及通訊系統(tǒng)，以及用來傳感、處理、存儲和顯示各種信息等相關(guān)支持技術(shù)的綜合，信息技術(shù)對電氣工程的發(fā)展產(chǎn)生支配性的影響，為電氣工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供了更新更先進(jìn)的工具基礎(chǔ)，并且將拓寬到生物系統(tǒng)、光子學(xué)、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）。

（1）發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動力機(jī)械驅(qū)動，將水流、氣流、燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。從產(chǎn)生方式上可分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)、汽油發(fā)電機(jī)等。發(fā)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科技及日常生活中有廣泛的用途。近年來，隨著風(fēng)能的大面積開發(fā)，我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)獲得快速發(fā)展。

（2）電動機(jī)。電動機(jī)是一種把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，由定子與轉(zhuǎn)子組成，它利用通電線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩，使電動機(jī)轉(zhuǎn)動。按用途分類，電動機(jī)可分為驅(qū)動用電動機(jī)和控制用電動機(jī)。驅(qū)動用電動機(jī)分為電動工具用電動機(jī)、家用電器用電動機(jī)及其它通用機(jī)械設(shè)備用電動機(jī)。控制用電動機(jī)分為步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)等。電動機(jī)是電能的主要消費設(shè)備，全社會用電量的60%和工業(yè)用電量的80%由電動機(jī)消費。未來重點應(yīng)向航空、航海、軍工、核電、機(jī)器人以及特種電機(jī)等新領(lǐng)域發(fā)展，同時建立包括電動機(jī)、控制裝置、被拖動裝置、傳動裝置以及管網(wǎng)負(fù)荷等在內(nèi)的電機(jī)系統(tǒng)，提高電機(jī)能效。

電氣工程學(xué)科在福建多所高等院校設(shè)有相關(guān)專業(yè)，廈門大學(xué)在半導(dǎo)體領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢，福州大學(xué)在電機(jī)電器領(lǐng)域具有競爭優(yōu)勢；此外，華僑大學(xué)、福建師范大學(xué)、集美大學(xué)、福建工程學(xué)院在相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域都有不俗建樹，但總體上還處在全國學(xué)科發(fā)展的“跟跑”階段。詳見表1。

表1 福建省電氣工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀（2015年）

1.2 動力機(jī)械工程

動力機(jī)械工程學(xué)科以工程熱物理學(xué)、熱工學(xué)為主要理論基礎(chǔ)，以汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和正在發(fā)展中的其它新型動力機(jī)械及其系統(tǒng)為對象，研究如何把燃料的化學(xué)能和流體動能安全、高效、低污染地轉(zhuǎn)換成動力的基本規(guī)律和過程，研究轉(zhuǎn)換過程中的系統(tǒng)和設(shè)備，以及與此相關(guān)的控制技術(shù)，為船舶、汽車、農(nóng)用機(jī)械、工程機(jī)械提供動力，它涉及能源、交通、電力、航空、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等與國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展及國防工業(yè)密切相關(guān)的領(lǐng)域。

（1）汽輪機(jī)。汽輪機(jī)包括電站汽輪機(jī)、工業(yè)汽輪機(jī)、船用汽輪機(jī)，是一種以蒸汽為動力，將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械。汽輪機(jī)是現(xiàn)代火力發(fā)電廠中應(yīng)用最廣泛的原動機(jī)；由于冶金技術(shù)的不斷發(fā)展，使得汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)也有了很大改進(jìn)，主蒸汽壓力大于32MPa的超超臨界壓力汽輪機(jī)已在火力發(fā)電廠廣泛使用。隨著冷熱電三聯(lián)供、核電的大力發(fā)展，利用汽輪機(jī)排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱技術(shù)與裝備獲得快速發(fā)展，適用于不同反應(yīng)堆型、性能良好的現(xiàn)代核電站汽輪機(jī)獲得快速發(fā)展。

（2）內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)是一種通過使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動力的熱力發(fā)動機(jī)，常見的有柴油機(jī)和汽油機(jī)。內(nèi)燃機(jī)及配件制造是汽車、摩托車、船舶制造、工業(yè)機(jī)械以及農(nóng)機(jī)等行業(yè)的配套產(chǎn)品，其產(chǎn)品性能必須滿足下游行業(yè)的需要，同時這些行業(yè)的運行狀況及景氣程度將直接影響內(nèi)燃機(jī)及配件產(chǎn)品的市場需求。近年來，隨著環(huán)境污染和氣候變化的不斷加劇，內(nèi)燃機(jī)研究除了傳統(tǒng)的提高內(nèi)燃機(jī)發(fā)出的功率（動力性能）、減少相同功率輸出的燃料消耗（經(jīng)濟(jì)性能）外，研發(fā)的重點轉(zhuǎn)向降低相同功率輸出的生態(tài)影響（環(huán)境性能），開發(fā)出CNG發(fā)動機(jī)、LPG發(fā)動機(jī)、乙醇發(fā)動機(jī)、雙燃料發(fā)動機(jī)、靈活燃料發(fā)動機(jī)等，并隨著海洋經(jīng)濟(jì)、海洋軍事的發(fā)展，現(xiàn)代船舶和艦艇上使用的船用柴油機(jī)獲得快速發(fā)展。

（3）水輪機(jī)。水輪機(jī)是一種將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動力機(jī)械?，F(xiàn)代水輪機(jī)大多數(shù)安裝在水電站內(nèi)，用來驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。在水電站中，上游水庫中的水經(jīng)引水管引向水輪機(jī)，推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。作完功的水則通過尾水管道排向下游。水頭越高、流量越大，水輪機(jī)的輸出功率也就越大。在電力需求的強力拉動下，我國水輪機(jī)及輔機(jī)制造行業(yè)快速發(fā)展，水輪機(jī)制造技術(shù)已達(dá)世界先進(jìn)水平。根據(jù)對國際社會做出的“2020年非石化能源將達(dá)到能源總量15%”承諾，我國水電行業(yè)2020年裝機(jī)容量將達(dá)到3.8億kW，所需的水輪機(jī)及輔機(jī)設(shè)備將進(jìn)一步增加，行業(yè)發(fā)展前景廣闊。

由于需求的拉動，我國汽輪機(jī)、水輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)發(fā)展迅速，但在國際上總體上還處在“跟跑”水平，部分領(lǐng)域達(dá)到“并跑、領(lǐng)跑”水平。我省“三機(jī)”以應(yīng)用為主，高校、科研院所的動力機(jī)械工程學(xué)科設(shè)置總體上處在起步階段，廈門大學(xué)在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域具有比較優(yōu)勢，集美大學(xué)在船用輪機(jī)方面具有比較優(yōu)勢，福建工程學(xué)院在電動汽車領(lǐng)域近年來發(fā)展迅速；此外，福州大學(xué)、華僑大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)都設(shè)有機(jī)械工程相關(guān)學(xué)院和學(xué)科。詳見表2。

表2 福建省動力機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀（2015年）

1.3 熱工學(xué)

能源的利用絕大部分是通過熱能或由熱能轉(zhuǎn)換為其它形式的能量加以利用的，熱工學(xué)就是研究能量轉(zhuǎn)換規(guī)律、熱量傳遞和熱能有效利用的一門技術(shù)學(xué)科，包括工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)，主要技術(shù)產(chǎn)品為鍋爐與燃?xì)廨啓C(jī)。

（1）鍋爐。鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換器，利用燃料燃燒釋放的熱能將工質(zhì)加熱到一定參數(shù)的設(shè)備，多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)?；鹆Πl(fā)電是我國主要的發(fā)電方式，電站鍋爐作為火力電站的三大主機(jī)設(shè)備之一，伴隨著我國火電行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，形成三大電站設(shè)備制造基地，上海電氣、哈動力、東方電氣三大集團(tuán)各自獨立形成大規(guī)模成套電站設(shè)備研發(fā)制造能力，是國內(nèi)電站設(shè)備制造第一梯隊。

（2）燃?xì)廨啓C(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)是一種先進(jìn)而復(fù)雜的成套動力機(jī)械裝備，集新技術(shù)、新材料、新工藝于一身，是典型的高新技術(shù)密集型產(chǎn)品。燃?xì)廨啓C(jī)屬于重大核心裝備，作為高科技的載體，燃?xì)廨啓C(jī)代表了多理論學(xué)科和多工程領(lǐng)域發(fā)展的綜合水平，是21世紀(jì)的先導(dǎo)技術(shù)，是國家高技術(shù)水平和科技實力的重要標(biāo)志之一，具有十分突出的戰(zhàn)略地位。

由于多方面的原因，我國燃?xì)廨啓C(jī)同國際先進(jìn)水平相比仍存在很大差距，尚未形成真正的產(chǎn)業(yè)。諸多領(lǐng)域動力落后的狀態(tài)，已成為制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”，其技術(shù)僅被世界上少數(shù)幾個發(fā)達(dá)國家所控制，先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)在西方國家仍然限制對華出口。福建省在熱工學(xué)學(xué)科領(lǐng)域?qū)W科建設(shè)尚處在起步階段，福建省電力科學(xué)研究院設(shè)有熱能電力設(shè)備研究所。

1.4 工程熱物理學(xué)

工程熱物理學(xué)是一門研究能量以熱的形式轉(zhuǎn)化的規(guī)律及其應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)，是能源利用領(lǐng)域的主要基礎(chǔ)學(xué)科。當(dāng)前，人類正經(jīng)歷著第三次能源結(jié)構(gòu)大轉(zhuǎn)換，也就是從化石能源為主向以可再生能源為主轉(zhuǎn)變，工程熱物理學(xué)科不僅要解決化石能源發(fā)展和應(yīng)用中的關(guān)鍵問題，特別是煤炭成為高效、潔凈、穩(wěn)定、廉價的能源，還要為可再生能源發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)提供科學(xué)源泉和支撐，并通過能源轉(zhuǎn)換的物理化學(xué)生物學(xué)基礎(chǔ)研究，為煤炭潔凈利用、石油戰(zhàn)略儲備、規(guī)?；钅?、生物質(zhì)能開拓等奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

（1）能效改進(jìn)技術(shù)。深入研究用能系統(tǒng)的合理配置和用能過程中物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律及其應(yīng)用，提高能源利用率和減少污染，最終減少能源的消耗。

（2）潔凈煤技術(shù)。包括整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)、增壓或常壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)、直接燃煤或外燃式聯(lián)合循環(huán)，以及內(nèi)外燃煤一體化新型發(fā)電系統(tǒng)，有效控制SO2和NOx與粉塵等燃煤污染物排放。

（3）可再生能源發(fā)電技術(shù)。包括風(fēng)能、太陽能、海洋能、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)，以及太陽能熱水器技術(shù)，推動可再生能源資源開發(fā)。

（4）碳捕捉碳封存技術(shù)。二氧化碳的捕捉與封存技術(shù)（CCS）的難點在于二氧化碳回收能耗太高、減排成本居高不下。需要開發(fā)能夠同時解決能量利用與二氧化碳減排的革命性技術(shù)，并發(fā)展適合我國國情的溫室氣體控制技術(shù)路線。

福建省在工程熱物理學(xué)領(lǐng)域?qū)W科建設(shè)尚處在起步階段。廈門大學(xué)能源學(xué)院設(shè)有能效工程研究所。

2 產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)

2.1 能源革命

習(xí)近平總書記提出推動以“消費革命、供給革命、技術(shù)革命、體制革命和國際合作”為主要內(nèi)容的能源革命。美國總統(tǒng)特朗普選擇退出“巴黎協(xié)定”，將中國置身于氣候變化全球治理的“風(fēng)口浪尖”，賦予了能源革命的歷史性新使命，分別是：

（1）化石能源的清潔化，重點推進(jìn)煤炭的清潔利用，輔之以化石能源總量控制并大幅度提升天然氣在化石能源中的比重。

（2）能源供給的低碳化，重點推進(jìn)水能、風(fēng)能、太陽能、海洋能、生物質(zhì)能等可再生能源與核能的開發(fā)利用、促進(jìn)非化石能源成為主體能源，輔之以非化石能源配額管理并強制引入綠色電力證書制度和GDP碳強度管制制度。

（3）能源消費的高效化，重點推進(jìn)能源技術(shù)進(jìn)步與效率改進(jìn)，輔之以“源—網(wǎng)—荷—儲”系統(tǒng)集成技術(shù)并強制引入能效標(biāo)準(zhǔn)管制和GDP能源強度管制制度。

（4）能源系統(tǒng)的安全化，重點推進(jìn)能源治理的國際化，輔之以全球能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并廣泛推行能源國際貿(mào)易人民幣化。

能源革命本質(zhì)上屬于能源發(fā)展的大轉(zhuǎn)型、能源結(jié)構(gòu)的大轉(zhuǎn)換。歷史上，人類利用能源大致經(jīng)歷了三個時期：薪柴時期、煤炭時期和油氣時期。工業(yè)革命以前，人類以柴草為燃料，以人力、畜力、水力、風(fēng)力為動力；工業(yè)革命后，人類對能源的利用發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變。在過去的150多年里，在能源利用總量不斷增長的同時，能源結(jié)構(gòu)也在不斷變化。當(dāng)前，面對不斷惡化的生態(tài)環(huán)境，人類需要進(jìn)行第三次能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，從礦物能源向可再生能源轉(zhuǎn)換，用可再生能源替代礦物能源，用無碳能源、低碳能源替代高碳能源。現(xiàn)在看來，實現(xiàn)第三次源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面臨一系列挑戰(zhàn)：

能源主體方面。目前，有能力承擔(dān)第三次能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的能源選項包括核能、水能、天然氣水合物（可燃冰）以及太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮艿确撬娍稍偕茉础１M管每種能源的資源稟賦都能夠滿足人類的消費需求，但在現(xiàn)有的條件下都還難以做到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行。因此，第三次轉(zhuǎn)換或許將是一個綜合的過程，不可能像第一次和第二次轉(zhuǎn)換那樣結(jié)構(gòu)單一，而是由多品種共同實現(xiàn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。

存量資產(chǎn)方面?，F(xiàn)有的能源工業(yè)體系包括油井、油輪、輸油管線、銷售網(wǎng)絡(luò)，氣田、LNG船、天然氣管線，煤礦、鐵路、港口，發(fā)電廠、輸配電網(wǎng)絡(luò)，以及工廠、汽車、火車、輪船、飛機(jī)和居民生活，都是建立在石油、天然氣、煤炭和電力基礎(chǔ)上的，形成了龐大的存量資產(chǎn)。第三次能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換不可能繞過這些資產(chǎn)。

二次能源載體方面。伴隨于第一次、第二次能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，人們已經(jīng)習(xí)慣于使用電力、汽油、柴油等二次能源，并由此形成了完整的生產(chǎn)、生活模式，第三次能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換同樣不可能繞過這一模式。從發(fā)展趨勢看，電力作為二次能源的載體地位不會改變，改變的只是產(chǎn)生電力的一次能源來源。因此，水電和各種非水電可再生能源的開發(fā)利用應(yīng)反映這一趨勢，將其轉(zhuǎn)變成電力。同樣，人類以汽車、輪船、飛機(jī)為主要交通運輸工具也不會發(fā)生根本性改變，改變的只是實現(xiàn)這些交通運輸工具功能的動力來源。因此，各種可再生能源的開發(fā)利用還應(yīng)反映這一要求，例如以氫能為二次能源載體、通過燃料電池為交通運輸工具提供動力，替代現(xiàn)行的汽油、柴油。

2.2 能源電力需求預(yù)測

2015年，我國一次能源消費總量為43.0億t標(biāo)準(zhǔn)煤；其中，煤炭占64.0%、石油占18.1%、天然氣占5.9%，化石能源合計占88%，非化石能源占12%；全社會用電量5.69萬億kW·h，26.9%的發(fā)電量由非化石能源提供，24.0%的發(fā)電量由水能、風(fēng)能、太陽能等可再生能源提供。根據(jù)周孝信院士的預(yù)測，2020年一次能源消費總量將達(dá)到48.3億t標(biāo)準(zhǔn)煤、2030年為53.2億t標(biāo)準(zhǔn)煤，2050年依據(jù)非化石能源的三種不同發(fā)展情景預(yù)計在40億t～60億t標(biāo)準(zhǔn)煤之間；期間，全社會用電量將分別增長至6.76、8.49、11.2萬億kW·h，非化石能源發(fā)電量占比將由2015年的26.9%增長至73.9%～86.2%之間，可再生能源發(fā)電量占比也將從2015年的24.0%攀升至64.5%～73.7%之間。詳見表3。

表3 2030-2050年能源需求情景分析

數(shù)據(jù)來源：周孝信，中國電力科學(xué)研究院。其中，2050年考慮三種不同化石能源占比情景。

2015年，我國電力總裝機(jī)容量為15.3億kW；其中，火電占66%、水電占21%、核電占2%，風(fēng)能/太陽能發(fā)電占11%。在全部發(fā)電量中，火電占73%、水電占20%、核電占3%、風(fēng)電/太陽能發(fā)電占4%。根據(jù)周孝信院士的預(yù)測，2030年，全社會電力裝機(jī)容量將達(dá)到28.18億kW；其中，50%為火電、16%為水電、4%為核電、30%為風(fēng)能/太陽能發(fā)電，火電還是風(fēng)電裝機(jī)的主力機(jī)組，但風(fēng)能/太陽能發(fā)電已超過水電裝機(jī)容量；2050年，全社會電力裝機(jī)容量將進(jìn)一步攀升至39.12億kW；其中，28%為火電、13%為水電、4%為核電、55%為風(fēng)能/太陽能等可再生能源發(fā)電，火電機(jī)組大面積退役，可再生能源發(fā)電成為電力唯一主力。詳見表4。

表4 2030-2050年電力發(fā)展預(yù)測

數(shù)據(jù)來源：周孝信，中國電力科學(xué)研究院。

2.3 “十三五”能源電力規(guī)劃

《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出，抓住能源供需寬松的有利時機(jī)，著力降低煤炭消費比重，擴(kuò)大天然氣消費，超前謀劃水電、核電發(fā)展，穩(wěn)步推進(jìn)風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)展，2020年全國能源消費總量控制在50億t標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)，煤炭消費總量控制在41億t以內(nèi)，全社會用電量預(yù)計在6.8～7.2萬億kW·h之間。規(guī)劃設(shè)定了四個新指標(biāo)，一是非化石能源消費比重提高到15%以上，二是天然氣消費比重力爭達(dá)到10%，三是煤炭消費比重控制在58%以下，四是電煤消費比重提高到55%以上。

2016年底，福建全省總裝機(jī)容量5116萬kW，其中燃煤火電2829萬kW，水電1292萬kW，核電762萬kW，新能源233萬kW（風(fēng)電215萬kW，光伏18萬kW），清潔能源裝機(jī)占44.7%。

預(yù)計“十三五”期間，福建省新增核電442萬kW，新增風(fēng)電和光伏分別為328萬kW、77萬kW，預(yù)計到2020年清潔能源裝機(jī)占比達(dá)51.5%。

預(yù)計“十四五”期間，福建省新增電源約1798萬kW，其中新增核電657萬kW，新增抽水蓄能電站380萬kW，新增風(fēng)電和光伏電源裝機(jī)分別為270萬kW、60萬kW，到2025年清潔能源裝機(jī)占比將達(dá)57.3%。

目前，福建電網(wǎng)沿海500kV雙廊道全線貫通，形成了“省內(nèi)環(huán)網(wǎng)、沿海雙廊”的目標(biāo)骨干網(wǎng)架。建成了電壓320kV、換流容量212萬kV·A，居世界之最的廈門柔性直流輸電科技示范工程。全省九地市形成了以500kV變電站和本地220kV電源為支撐的主干環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。福建電網(wǎng)最高電壓等級達(dá)到1000kV，通過1000kV特高壓雙回路和500kV超高壓雙回路與華東聯(lián)網(wǎng)，與省外送受能力達(dá)680萬kW，實現(xiàn)了資源更大范圍的優(yōu)化配置。

3 學(xué)科建設(shè)與發(fā)展建議

動力與電氣工程學(xué)科對海峽西岸能源基地建設(shè)至關(guān)重要，對支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、服務(wù)福建發(fā)展需求具有十分重要的戰(zhàn)略地位。目前，學(xué)科本身尚不足以支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要、不足以支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。建議將動力與電氣工程學(xué)科納入福建省建設(shè)一流大學(xué)和一流學(xué)科“雙一流”建設(shè)計劃，統(tǒng)籌規(guī)劃學(xué)科建設(shè)，服務(wù)海峽西岸能源基地建設(shè)、服務(wù)“中國制造2025”，以產(chǎn)業(yè)需求引導(dǎo)學(xué)科發(fā)展，以學(xué)科建設(shè)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

3.1 納入“雙一流”建設(shè)計劃

一是科學(xué)編制《“動力與電氣工程”一流學(xué)科發(fā)展規(guī)劃與建設(shè)方案》。以廈門大學(xué)、福州大學(xué)、華僑大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、福建師范大學(xué)、集美大學(xué)、福建工程學(xué)院7所大學(xué)為重點，合理選擇國內(nèi)、國（境）外各1所標(biāo)桿學(xué)校，深入研究學(xué)校的建設(shè)基礎(chǔ)、優(yōu)勢特色、發(fā)展?jié)摿Φ?，提出具體的建設(shè)目標(biāo)、任務(wù)和周期，明確改革舉措、資源配置和資金籌集等安排；合理選擇國內(nèi)外同類一流學(xué)科為標(biāo)桿，深入對比分析自身的比較優(yōu)勢與特色、相對地位與影響、主要差距等，科學(xué)編制建設(shè)方案，細(xì)化、量化建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)內(nèi)容、年度實施計劃、資金需求和來源、保障措施等。

二是推進(jìn)省內(nèi)一流大學(xué)“動力與電氣工程學(xué)科”發(fā)揮比較優(yōu)勢。實施“高峰”“高原”學(xué)科建設(shè)計劃，瞄準(zhǔn)國際國內(nèi)一流水平，將“動力與電氣工程學(xué)科”納入重點支持優(yōu)勢學(xué)科率先建成“高峰”學(xué)科。按“高峰”學(xué)科和“高原”學(xué)科兩類開展建設(shè)一流學(xué)科建設(shè)，“高峰”學(xué)科從廈門大學(xué)、福州大學(xué)等具有博士學(xué)位授權(quán)一級學(xué)科中擇優(yōu)建設(shè)，“高原”學(xué)科從華僑大學(xué)、福建師范大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)等具有碩士及以上學(xué)位授權(quán)一級學(xué)科中擇優(yōu)建設(shè)，促進(jìn)5所“一流大學(xué)”建設(shè)。

三是推進(jìn)“動力與電氣工程學(xué)科”加快進(jìn)入國內(nèi)一流前列，沖擊世界一流水平。堅持轉(zhuǎn)變政府治理方式和深化高校內(nèi)部綜合改革并重，引導(dǎo)和支持具備一定實力的大學(xué)及學(xué)科堅持一流標(biāo)準(zhǔn)，匯聚一流隊伍，培養(yǎng)一流人才，產(chǎn)出一流成果；堅持有所為、有所不為，引導(dǎo)高校進(jìn)一步明晰學(xué)科定位和發(fā)展目標(biāo)，以學(xué)科為基礎(chǔ)，強化優(yōu)勢特色，以重點領(lǐng)域的有效突破促進(jìn)內(nèi)涵建設(shè)；堅持以開放促發(fā)展，統(tǒng)籌國際國內(nèi)優(yōu)質(zhì)資源，推動高校與國內(nèi)外一流大學(xué)、一流學(xué)科開展深層次、寬領(lǐng)域、多模式的合作與交流；堅持把貢獻(xiàn)和質(zhì)量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，強化目標(biāo)導(dǎo)向和實績考核，建立財政投入與建設(shè)成效掛鉤的激勵機(jī)制。

四是發(fā)現(xiàn)引進(jìn)培育一批“動力與電氣工程學(xué)科”領(lǐng)軍人才隊伍。加快培養(yǎng)和引進(jìn)一批一流科學(xué)家、學(xué)科領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊，匯聚一流師資隊伍；深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，培養(yǎng)造就“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的生力軍，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才；以區(qū)域和國家重大需求為導(dǎo)向，加強高水平科學(xué)研究，促進(jìn)學(xué)科交叉融合，產(chǎn)出一流科研成果，以需求引導(dǎo)學(xué)科跨越式發(fā)展；支持高校在“高峰”“高原”學(xué)科建立人才“特區(qū)”，對引進(jìn)的高端人才實行以崗位任務(wù)為導(dǎo)向的協(xié)議工資等靈活多樣的分配辦法；在閩江學(xué)者獎勵計劃等重大人才項目申報上實行指標(biāo)單列；鼓勵高校提高脫產(chǎn)博士后的收入待遇，支持其潛心科研；支持高校以國際同類一流專業(yè)為參照，建設(shè)一批教學(xué)內(nèi)容和方式達(dá)到國際水平的本科專業(yè)，并與國際同類高水平大學(xué)合作開展“聯(lián)合學(xué)位”等形式的聯(lián)合培養(yǎng)項目。

3.2 服務(wù)福建核電發(fā)展

核電和高鐵是高端制造業(yè)的典型代表，是國家意志下“中國制造”的兩個金字招牌。這兩個行業(yè)的進(jìn)口與出口，與大國間的政治、外交博弈密切相關(guān)，是習(xí)近平總書記和李克強總理近年來向國際社會重點推介的中國裝備“走出去”重點產(chǎn)品；作為走向國際的頂級產(chǎn)品，其目前最大的市場還在國內(nèi)，但與高鐵國內(nèi)發(fā)展的輝煌成就相比，核電發(fā)展還差強人意，“核電走出去”還需要有更多的國內(nèi)成功實踐。

發(fā)展核電，核技術(shù)是關(guān)鍵；經(jīng)過多年的自主創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，我國已經(jīng)擁有了第三代、第四代核電的商業(yè)化技術(shù)體系，但僅有核技術(shù)是不夠的，還需要解決核技術(shù)的落地問題，也就是核電廠的選址問題，并不是所有地方都可以建核電廠，需要有滿足核安全要求的核電廠“廠址資源”。廠址資源屬于稀缺資源，福建是核電廠廠址資源最為富集的地區(qū)之一，具備核電廠規(guī)?；ㄔO(shè)的地質(zhì)條件。

按照規(guī)劃，未來福建除了續(xù)建寧德、福清核電外，還將新建漳州核電、霞浦核電，核電總裝機(jī)容量超過2700萬kW、成為國內(nèi)最大的核電基地；核反應(yīng)堆型涵蓋先進(jìn)壓水堆、快堆、高溫氣冷堆等多種堆型，特別是擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的首臺“華龍一號”核電機(jī)組在福清的開工建設(shè)，對實施國家“核電走出去”發(fā)展戰(zhàn)略具有特別重大的首堆示范作用和技術(shù)標(biāo)桿意義。福建核電成為國家“非資源區(qū)清潔能源基地”建設(shè)的試驗田和“排頭兵”，成為國家“核電走出去”的試金石和“引路人”，戰(zhàn)略地位特殊。

具體到“動力與電氣工程學(xué)科”建設(shè)，建議重點建設(shè)廈門大學(xué)能源學(xué)院“新能源科學(xué)與工程”學(xué)科和核能研究所，建設(shè)核能理論與實踐學(xué)科體系。

3.3 服務(wù)福建實施“中國制造2025”

制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。十八世紀(jì)中葉開啟工業(yè)文明以來，世界強國的興衰史和中華民族的奮斗史一再證明，沒有強大的制造業(yè)，就沒有國家和民族的強盛。打造具有國際競爭力的制造業(yè)，是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設(shè)世界強國的必由之路。中國政府規(guī)劃通過“三步走”實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到2025年邁入制造強國行列；第二步，到2035年中國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強國陣營中等水平；第三步，到新中國成立一百年時，綜合實力進(jìn)入世界制造強國前列?！吨袊圃?025》是實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)，重點圍繞新一代信息技術(shù)、新材料、新能源汽車、機(jī)器人與智能制造裝備、航空航天裝備、軌道交通裝備、海洋裝備、電力裝備、農(nóng)機(jī)裝備、醫(yī)療裝備十大領(lǐng)域，引導(dǎo)社會各類資源集聚，推動優(yōu)勢和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

一方面，服務(wù)動力與電氣工程裝備制造。推動大型高效超凈排放煤電機(jī)組產(chǎn)業(yè)化和示范應(yīng)用，進(jìn)一步提高超大容量水電機(jī)組、核電機(jī)組、重型燃?xì)廨啓C(jī)制造水平；推進(jìn)新能源和可再生能源裝備、先進(jìn)儲能裝置、智能電網(wǎng)用輸變電及用戶端設(shè)備發(fā)展。突破大功率電力電子器件、高溫超導(dǎo)材料等關(guān)鍵元器件和材料的制造及應(yīng)用技術(shù)，形成產(chǎn)業(yè)化能力。突破高壓、超高壓輸變電設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)，推進(jìn)新能源和可再生能源裝備、先進(jìn)儲能裝置、信息安全電源、智能電網(wǎng)用輸變電及用戶端設(shè)備發(fā)展；培育發(fā)展核安全級泵閥、管道、特殊用鋼、儀控系統(tǒng)等核電配套產(chǎn)業(yè)，加快風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)化。節(jié)能與新能源汽車。繼續(xù)支持電動汽車發(fā)展，突破整車設(shè)計、汽車電子等關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展大功率和高能量的新型動力電池，提升電機(jī)、控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化能力；發(fā)展海上風(fēng)電安裝船、節(jié)能與新能源汽車制造業(yè)；繼續(xù)支持電動汽車發(fā)展，突破整車設(shè)計、汽車電子等關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展大功率和高能量的新型動力電池，提升電機(jī)、控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化能力。

另一方面，圍繞終端設(shè)備推進(jìn)學(xué)科建設(shè)。圍繞電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、水輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、鍋爐七大終端裝備，瞄準(zhǔn)國家重大戰(zhàn)略需求和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點，定期研究制定發(fā)布制造業(yè)重點領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新路線圖，完善以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、政產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的制造業(yè)創(chuàng)新體系；發(fā)揮行業(yè)骨干企業(yè)的主導(dǎo)作用和高等院校、科研院所的基礎(chǔ)作用，建立一批產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，開展政產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新，攻關(guān)一批對產(chǎn)業(yè)競爭力整體提升具有全局性影響、帶動性強的關(guān)鍵共性技術(shù)；圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，圍繞創(chuàng)新鏈配置資源鏈，加強關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加速科技成果產(chǎn)業(yè)化，提高關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點領(lǐng)域的創(chuàng)新能力。

1．朱四海，福建省人民政府發(fā)展研究中心，研究員；

2．王大光，福建省電力科學(xué)研究院，教授級高工；

3．劉惠明，福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，高工；

4．周謨鐵，福建福能股份有限公司，高工；

5．郭久煜，國網(wǎng)福建省電力公司調(diào)控中心，高工；

6．陳閩新，福建省電力咨詢協(xié)會，秘書長；

7．范曉婷，福建省電力咨詢協(xié)會，副主任；

8．傅 愉，福建省電力咨詢協(xié)會，主管。