儲能學科建設(shè)的現(xiàn)狀及啟示

李建林，王 哲，王 力

（儲能技術(shù)工程研究中心(北方工業(yè)大學)，北京100144）

1 意義和必要性

隨著大規(guī)模儲能技術(shù)成為國家戰(zhàn)略，備受國家各部委重視，儲能的戰(zhàn)略地位提到了空前高度[1]。在最新的“十四五”規(guī)劃建議中提出，提升新能源消納能力和存儲能力，旨在大力發(fā)展儲能行業(yè)并支持儲能技術(shù)的發(fā)展[2]，國家也頒布了一些相關(guān)配套政策。我國儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；瘜嵤┖统晒\行驗證了有效配置儲能裝置和在一些領(lǐng)域合理運用儲能技術(shù)可大幅度提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，提高系統(tǒng)的運行效率。

當前，我國儲能行業(yè)飛速發(fā)展，無論是儲能本體技術(shù)、集成技術(shù)，還是應(yīng)用場景、商業(yè)模式等諸多方面都取得了喜人進展，尤其是國家將儲能提升到學科建設(shè)的高度后，為該行業(yè)的健全發(fā)展提供了有力保障。我國《儲能技術(shù)專業(yè)學科發(fā)展行動計劃(2020—2024 年)》中重點強調(diào)了加快發(fā)展儲能技術(shù)學科并促進儲能技術(shù)與相關(guān)學科深度交叉融合[2-4]，說明儲能技術(shù)和儲能相關(guān)學科交叉進入到國家對未來發(fā)展規(guī)劃的布局當中，儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已上升到了國家層面。當今，各門學科的交叉融合日益普遍，通過學科之間的交叉往往能夠獲得新的認知，并帶來創(chuàng)新[5]。建設(shè)一流的高等學校，主要任務(wù)之一就是建設(shè)一批重點且領(lǐng)先于國內(nèi)外水平的一流重點學科，它關(guān)系著這所高校的前途和命運。高等學校的根本任務(wù)是要培養(yǎng)專業(yè)人才，教學是高等學校對專業(yè)人才進行集中培養(yǎng)的有效途徑。學科建設(shè)是保證和提高教學質(zhì)量的重要一環(huán)，教學質(zhì)量同時又是檢驗學科建設(shè)水平的評價指標[6]，一個學科的建設(shè)好壞與這所高等學校的教學質(zhì)量有著密不可分的關(guān)系。針對儲能學科在國家級層面的建設(shè)作用，本文通過儲能學科高校設(shè)置情況、現(xiàn)有教材和期刊以及相關(guān)協(xié)會這三個方面對儲能學科建設(shè)進行梳理，最后總結(jié)對儲能學科建設(shè)的啟示。

2 我國儲能學科現(xiàn)有高校設(shè)置情況

高校對儲能學科的重視程度，是儲能學科發(fā)展的先決條件。加大對儲能科學與技術(shù)的推廣和科研力度，促進儲能學科交叉融合，需要高校對儲能學科的建設(shè)予以重視，完善儲能學科課程體系。我國涌現(xiàn)了一批諸如西安交通大學、華北電力大學、北方工業(yè)大學的踐行者，在儲能學科建設(shè)方面起步較早，成效較為顯著。

2.1 西安交通大學

西安交通大學積極響應(yīng)國家戰(zhàn)略指示，培養(yǎng)儲能領(lǐng)域急需人才，依托動力工程及工程熱物理和電氣工程這兩個學科率先獲得教育部批準增設(shè)了國內(nèi)第一個儲能科學與工程本科專業(yè)，于2019 年開始在理工科中招收儲能科學與工程專業(yè)學生。現(xiàn)已有電信、機械工程等6個學院開展儲能技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)研究并開啟校企合作，在儲能電容器和太陽能電池等領(lǐng)域取得了進展，貫徹落實了加快培育復(fù)合型人才的國家政策。這一舉措為其他學校做了示范，帶動更多的高等學校響應(yīng)國家戰(zhàn)略，并將儲能學科建設(shè)范圍逐步推廣，有助于在加強儲能學科建設(shè)的同時，更有效地滿足多種資源的高效利用。

2.2 華北電力大學

華北電力大學是繼西安交通大學后創(chuàng)建儲能學科的第二所高校，在全國儲能技術(shù)專業(yè)學科建設(shè)論壇之際，提出了儲能專業(yè)建設(shè)需要加強頂層設(shè)計和綜合布局。通過成立先進材料研究院等四個研究平臺，對儲能技術(shù)及其應(yīng)用進行進一步的探究。儲能科學與工程教研室主要承擔《儲熱技術(shù)及應(yīng)用》、《儲能電池技術(shù)》和《儲氫技術(shù)及應(yīng)用》等儲能領(lǐng)域?qū)I(yè)課程的教學，主要圍繞電化學儲能、物理儲能和化學儲能等方向展開研究。近些年在儲氫裝置和超級電容器儲能等項目中均取得相應(yīng)的創(chuàng)新成果，樹立儲能領(lǐng)域的創(chuàng)新典范，推動儲能技術(shù)茁壯成長。

2.3 華中科技大學

華中科技大學電能存儲與轉(zhuǎn)換研究課題組對電化學儲能材料及器件和新型二次電池儲能體系等研究方向進行深入探討和實踐，在培養(yǎng)學生理論知識的同時提升學生的動手操作能力。學校近年來在儲能領(lǐng)域探索并取得了豐碩成果，在2020 年增設(shè)儲能科學與基礎(chǔ)、儲能器件與裝備和儲能系統(tǒng)與應(yīng)用為電氣工程及其自動化專業(yè)選修科目，為不同專業(yè)人才拓展了知識，促進了學科教育模式的多樣化。

2.4 北方工業(yè)大學

北方工業(yè)大學建設(shè)了新能源儲能實驗測試裝置等多種基礎(chǔ)設(shè)施?；趦δ芘c新能源領(lǐng)域研究基礎(chǔ)，學校進行儲能課程的申報，從本科生和研究生這兩個維度培養(yǎng)專業(yè)人才，把大規(guī)模儲能技術(shù)作為重點研究領(lǐng)域。2019 年，北方工業(yè)大學被授予北京先進碳材料促進會儲能專委會理事長單位，國網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團有限公司和國家電投集團科學技術(shù)研究院有限公司與本學校共同建立全國首個儲能技術(shù)工程研究中心，通過深入開展學校與企業(yè)的合作加快儲能技術(shù)學科專業(yè)的建立，為儲能領(lǐng)域發(fā)展打造了新高地。

2.5 同濟大學

同濟大學先后承擔多項儲能技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域國家自然科學基金和國家重點研發(fā)項目。2019 年，學校擬發(fā)了儲能學科建設(shè)草案，根據(jù)《蓄能理論》和《蓄能空調(diào)理論與技術(shù)》等相關(guān)課程，已針對微電網(wǎng)儲能技術(shù)、超級電容儲能、鋰電池儲能、儲氫技術(shù)和相變儲能等技術(shù)開展相應(yīng)研究。這一舉措加快了物理、化學和電力電氣等多學科多領(lǐng)域交叉融合，為推進我國儲能領(lǐng)域的快速發(fā)展提供支撐。

2.6 典型高校儲能學科建設(shè)概況

由典型高校設(shè)置儲能學科有利于提高其他學校對儲能學科建設(shè)的積極性，現(xiàn)列出典型高校儲能學科概況，如表1所示。

表1 典型高校儲能學科建設(shè)概況Table 1 General situation of energy storage discipline construction in typical universities

我國教育部發(fā)文，于2019 年設(shè)立儲能科學與工程專業(yè)，現(xiàn)已開設(shè)的大學有西安交通大學和華北電力大學，這反映出我國的儲能學科建設(shè)有待加強。但已有多所高校申報此專業(yè)等待教育部審批，這些高校擁有國家重點或省部級重點實驗室，并與企業(yè)積極合作，讓不同層次的學生在校企聯(lián)合建立的實驗平臺中實踐，在儲能領(lǐng)域有了一定的教學基礎(chǔ)，有能力擴大儲能領(lǐng)域在學術(shù)界的影響力，發(fā)揮高校自身優(yōu)勢，積極推進我國儲能學科建設(shè)。

3 我國儲能領(lǐng)域現(xiàn)有教材及期刊

儲能領(lǐng)域的發(fā)展離不開各個媒介對儲能技術(shù)及裝置的推廣，教材和期刊是對儲能學科建設(shè)起主要作用的媒介之一。在有著學術(shù)影響力的知名期刊上刊登儲能領(lǐng)域綜述性和研究性文章與出版儲能相關(guān)教材可擴大儲能在外界的認知度，提升儲能技術(shù)的學術(shù)影響力，有利于加快儲能學科建設(shè)?，F(xiàn)對我國儲能領(lǐng)域部分教材和雜志進行闡述。

3.1 儲能領(lǐng)域部分現(xiàn)有教材

在儲能產(chǎn)業(yè)和技術(shù)與時俱進的背景下，我國政府表達了推動儲能技術(shù)大力發(fā)展的強烈意愿，相關(guān)教材的編著成為了我國儲能學科長期健康發(fā)展的基本條件。因此，我國儲能領(lǐng)域?qū)＜液蛯W者對各自研究領(lǐng)域撰寫了一系列教材，部分儲能學科教材如表2所示。

作為教學和學習的重要依據(jù)，表2所示教材不但能夠提升高校學生的知識水平，而且能夠讓教師不斷更新自己的知識結(jié)構(gòu)，促進儲能學科的整體布局，在儲能學科中起到了引領(lǐng)性作用。其中，《大規(guī)模儲能技術(shù)》從儲能應(yīng)用需求、儲能技術(shù)、儲能典型案例、政策等方面進行了梳理分析[7]，對儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展頗有意義，可讓讀者進一步加深對儲能行業(yè)的認識，同時為儲能電站等儲能裝置的實際應(yīng)用提供理論支撐。

表2 儲能領(lǐng)域部分現(xiàn)有教材Table 2 Some existing textbooks in the field of energy storage

《電池儲能系統(tǒng)調(diào)頻技術(shù)》主要論述了電池儲能系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的理論依據(jù)、可行性、示范工程和經(jīng)濟性等[8]，需要讀者具有儲能技術(shù)和電力系統(tǒng)的理論知識，儲能系統(tǒng)應(yīng)用場景為電力調(diào)頻輔助服務(wù)，適用于各個電力領(lǐng)域的高校師生和電網(wǎng)、供電局等單位的技術(shù)人員進行涉獵或鉆研。

《電力儲能技術(shù)及應(yīng)用》主要論述了儲能技術(shù)和儲能系統(tǒng)，同時梳理了儲能在電力系統(tǒng)中發(fā)揮的作用及其應(yīng)用[9]。給儲能和電力系統(tǒng)連上線，可適用于大部分學習電氣工程和新能源發(fā)電等專業(yè)的高校師生閱讀和參考。

3.2 儲能領(lǐng)域部分現(xiàn)有期刊

在各個單位和高校儲能創(chuàng)新成果頻出的情況下，各個期刊設(shè)置儲能相關(guān)欄目并不斷發(fā)表相關(guān)文章，部分儲能領(lǐng)域期刊概況如表3所示。

表3 儲能領(lǐng)域部分現(xiàn)有期刊Table 3 Some existing journals in the field of energy storage

其中，在國內(nèi)比較具有較高學術(shù)價值的期刊是《儲能科學與技術(shù)》，是國家新聞出版署正式批準的儲能行業(yè)唯一高端科學技術(shù)期刊[10]，主要收錄儲能相關(guān)技術(shù)研發(fā)及研究綜述性文章，自創(chuàng)刊起發(fā)文量一直處于上升趨勢，重點聚焦在儲能領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)動態(tài)、發(fā)展趨勢、新理論、新技術(shù)和新成果，引導(dǎo)我國儲能行業(yè)健康發(fā)展，組織了一批有影響力的?？?。

《電力建設(shè)》近年來主要刊登電力領(lǐng)域的學術(shù)論文和科技成果，在逐步調(diào)整的過程中增設(shè)了儲能技術(shù)欄目，重點發(fā)表儲能新技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計等最新研究成果。其編委會由多位知名顧問和委員組成，在中國學術(shù)領(lǐng)域中處于高水平核心期刊，在一定程度上增加了儲能技術(shù)的報道力度。

《現(xiàn)代電力》由華北電力大學主辦，能夠服務(wù)于全國各高校、電網(wǎng)企業(yè)和發(fā)電公司等所有新能源電力系統(tǒng)單位和工程技術(shù)人員，大規(guī)模儲能應(yīng)用是其重點關(guān)注領(lǐng)域，自建刊以來共刊登儲能相關(guān)文章百余篇，為廣大學者進行學術(shù)交流提供了大量參考素材。

4 我國儲能領(lǐng)域相關(guān)協(xié)會

4.1 IEEE PES儲能技術(shù)委員會（中國）

IEEE PES 儲能技術(shù)委員會(中國)在2020 年成立，現(xiàn)有多位儲能行業(yè)專家學者和工程師以及優(yōu)秀企業(yè)參與，設(shè)立了儲能材料與器件、儲能系統(tǒng)與裝備、儲能并網(wǎng)與運行等六個分技術(shù)委員會。IEEE PES是電氣電子工程領(lǐng)域最具影響力的技術(shù)行業(yè)平臺資源之一，它的成立使得廣大專家和學者可以通過這個強有力的平臺在國際舞臺上將我國的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展展現(xiàn)出來。

IEEE PES 深入研究可用于大規(guī)模工程應(yīng)用的儲能關(guān)鍵技術(shù)，加快完善儲能應(yīng)用標準體系，使得儲能技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)步發(fā)展；具有專業(yè)力量強、覆蓋面廣等優(yōu)勢，注重多學科交叉融合，可與各方專業(yè)力量協(xié)同合作，加強與儲能相關(guān)的其他學術(shù)技術(shù)組織的交流合作，提出完整的高水平儲能應(yīng)用技術(shù)方案；加快了中國科技領(lǐng)域國際化的進程，促進學術(shù)和整個行業(yè)在國際上的發(fā)聲和影響力，進一步促進了我國儲能產(chǎn)業(yè)向著高標準嚴要求的方向發(fā)展。

4.2 中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟

中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(China Energy Storage Alliance，CNESA)是我國第一個專注在儲能領(lǐng)域的非營利性行業(yè)組織。儲能聯(lián)盟由一些發(fā)展較為完善的儲能技術(shù)廠商、新能源產(chǎn)業(yè)公司、相關(guān)領(lǐng)域的科研院所和高校構(gòu)成。在幫助政府主管部門研究制定我國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、提倡儲能發(fā)展模式、確定中遠期儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向等工作中，CNESA 發(fā)揮著十分重要的作用。聯(lián)盟以產(chǎn)業(yè)研究為工作核心，為儲能產(chǎn)業(yè)各界提供專業(yè)的產(chǎn)業(yè)研究和定制化咨詢服務(wù)，研究內(nèi)容覆蓋儲能技術(shù)、產(chǎn)業(yè)趨勢、應(yīng)用機會、國內(nèi)外儲能政策、儲能項目以及儲能的經(jīng)濟性和儲能商業(yè)模式等方面。該組織覆蓋儲能全產(chǎn)業(yè)鏈各參與方，參與了政府政策的制定，對儲能應(yīng)用進行推廣，促進了儲能產(chǎn)業(yè)的健康有序可持續(xù)發(fā)展。

4.3 其他儲能專業(yè)委員會及儲能分會

近幾年有很多儲能學術(shù)組織在為我國儲能領(lǐng)域建設(shè)做出了應(yīng)有的貢獻，在儲能學科的建設(shè)中也起到了至關(guān)重要的作用，部分參與儲能學科建設(shè)的學(協(xié))會組織如表4所示。

表4 部分儲能專委會及分會概況Table 4 Part of the Energy Storage Committee and Sub-committee Overview

以上儲能專委會和分會，推動了儲能領(lǐng)域的學科交叉融合和產(chǎn)學研之間的交流和合作，促進了儲能學科的繁榮發(fā)展。中國電工技術(shù)協(xié)會儲能標委會將工作重點指向標準體系，加強標準化建設(shè)工作，充分發(fā)揮其規(guī)范和引領(lǐng)作用；中國能源研究會儲能專委會等儲能專業(yè)委員會則是重點推進國內(nèi)外的學術(shù)交流合作，提升各個高校之間的學術(shù)競爭力，從而促進儲能學科的發(fā)展。

5 對儲能學科課程體系設(shè)置的啟示

為響應(yīng)國家號召，加快培養(yǎng)儲能領(lǐng)域高精尖人才，并根據(jù)本文對我國現(xiàn)有學校儲能課程設(shè)置和儲能領(lǐng)域教材、期刊和協(xié)會，現(xiàn)提出如下建議。

（1）隨著我國“碳達峰/碳中和”這一重大國策的強力推進，“風光儲火一體化，源網(wǎng)荷儲一體化”將催生萬億市值的儲能市場，廣闊的市場需求亟需人才“源動力”，復(fù)合型儲能人才的培育已是大勢所趨，緊缺的人才缺口亟需更多的高校像西安交通大學、華北電力大學一樣，大力推進儲能學科建設(shè)，為儲能領(lǐng)域人才培養(yǎng)提供肥沃土壤；

（2）儲能學科涉及電化學、材料、熱物理、機械工程、電力電子、電力系統(tǒng)、電力市場等諸多學科，現(xiàn)有的絕大數(shù)高校鮮有哪個學院可以包羅上述全部專業(yè)，亟需高等院校推陳出新，積極探索跨學院組建儲能學科的新型模式，打破專業(yè)壁壘、嘗試資源橫縱向整合的辦學舉措；

（3）儲能學科是新生事物，缺乏必要、健全的師資隊伍，需要現(xiàn)有相關(guān)專業(yè)的教師不斷提高認識、更新知識結(jié)構(gòu)，方能勝任儲能學科這一全新的教學體系；從本、碩、博不同維度、不同層次培養(yǎng)儲能人才；

（4）儲能學科的課程體系有待盡快建立，從儲能的基本原理、不同技術(shù)特點到儲能系統(tǒng)集成、容量配置、經(jīng)濟評估等諸多方面，迅速選編相應(yīng)教材，設(shè)計課程體系，方能為完善的教學體系提供基本保障；

（5）儲能技術(shù)實驗研究是培育核心技術(shù)和成果的重要搖籃，需要從長遠發(fā)展的角度，統(tǒng)籌規(guī)劃，成立國家級、省部級和高校級儲能技術(shù)實驗室，構(gòu)建理論研究-實驗研究-成果轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)科研體系；

（6）高等院校應(yīng)加強與大型央企、儲能設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的戰(zhàn)略合作，成立產(chǎn)學研用融合的教學實踐基地，提高學生的動手能力，同時為企業(yè)的難點、痛點提供有力的人才保障;

（7）儲能相關(guān)的行業(yè)協(xié)會應(yīng)積極履行社會責任，組織全國性的大學生儲能競賽活動、學術(shù)論壇等加強學術(shù)性，讓學生在廣闊的儲能應(yīng)用市場中儲備基礎(chǔ)知識，迅速成長。