太陽能發(fā)電領域復合型人才培養(yǎng)模式探討

摘要：太陽能發(fā)電是新能源科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)的重點方向之一，培養(yǎng)光伏—光熱發(fā)電復合型人才符合我國太陽能發(fā)電行業(yè)的發(fā)展趨勢。本文分析了太陽能發(fā)電人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，指出了現(xiàn)有太陽能發(fā)電人才培養(yǎng)模式中，單一聚焦光伏發(fā)電的問題，結合行業(yè)發(fā)展與學生競爭力等方面，探索了培養(yǎng)光伏—光熱發(fā)電復合型人才的優(yōu)勢，結合我校新能源科學與工程專業(yè)，提出了合理提升光熱發(fā)電教學內(nèi)容的具體方法，對太陽能發(fā)電領域復合型人才培養(yǎng)的優(yōu)化措施進行了探討。

關鍵詞：太陽能發(fā)電；復合型人才培養(yǎng)；優(yōu)化措施

Abstract：SolarpowergenerationisoneofthekeydirectionsfortalentcultivationinthefieldofNewEnergyScienceandEngineering.CultivatingphotovoltaicsolarthermalpowergenerationcompositetalentsisinlinewiththedevelopmenttrendofChina'ssolarpowergenerationindustry.Thecurrentsituationoftalentcultivationinsolarpowergenerationwasanalyzedinthepaper.Theproblemofasinglefocusonphotovoltaicpowergenerationintheexistingtalenttrainingmodeofsolarpowergenerationwaspointedout.Combiningindustrydevelopmentandstudentcompetitiveness，theadvantagesofcultivatingphotovoltaicsolarthermalpowergenerationcompositetalentswereexplored.BasedontheNewEnergyScienceandEngineeringmajorinourinstitute，thespecificmethodsofreasonablyenhancingtheteachingcontentof solarthermalpowergenerationwereproposed.Optimizationmeasuresforcultivatingcompositetalentsinthefieldofsolarpowergenerationwerediscussed.

Keywords：Solarpowergeneration；Compositetalentscultivation；Optimizationmeasures

新能源科學與工程專業(yè)于2010年為國家教育部批準設立，該專業(yè)屬于能源動力大類，旨在為我國新能源產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)高水平人才［1］。在眾多新能源領域中，太陽能發(fā)電發(fā)展迅速，為眾多高校所關注，浙江大學［2］、華北電力大學［3］、江蘇科技大學［4］、沈陽工程學院［5］等我國多所高校均將太陽能發(fā)電人才培養(yǎng)作為新能源科學與工程專業(yè)的重點方向之一。然而，傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電人才培養(yǎng)模式存在方向單一、融合性不足等問題，本文分析了太陽能發(fā)電人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，結合行業(yè)發(fā)展與學生競爭力等方面，探索了培養(yǎng)光伏—光熱發(fā)電復合型人才的優(yōu)勢，結合我校新能源科學與工程專業(yè)的具體教學內(nèi)容設置，對太陽能發(fā)電復合型人才培養(yǎng)過程中的創(chuàng)新舉措進行了探討。

1太陽能發(fā)電人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀——單一聚焦光伏發(fā)電

太陽能發(fā)電在我國呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的態(tài)勢，已成為我國主流的電力來源之一。目前，我國太陽能發(fā)電裝機容量已達6.1億kW［6］。太陽能發(fā)電分為光伏和光熱兩個方向，其發(fā)電原理不同，光伏發(fā)電核心原理在于利用電池組件的光電效應，直接實現(xiàn)太陽輻射與電能之間的轉換；光熱發(fā)電則基于熱力循環(huán)，采用聚光形式，將太陽輻射轉換為蒸汽的熱量，再通過汽輪機等動力設備進行做功發(fā)電。

在我國，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)起步更早，因此，在常規(guī)的太陽能發(fā)電人才培養(yǎng)模式下，眾多高校主要關注光伏發(fā)電人才培養(yǎng)，對光熱發(fā)電的人才培養(yǎng)方面關注不足。然而，近幾年，隨著光熱產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，大批光熱工程項目已于我國投產(chǎn)，截至2023年年底，太陽能熱發(fā)電機組裝機容量已形成一定規(guī)模［7］，綜合考慮在建與擬建的光熱發(fā)電項目，我國未來兩年內(nèi)的光熱機組裝機容量將超過5GW［8］，隨著核心技術的突破以及產(chǎn)業(yè)鏈的完善，在未來5～6年內(nèi)，我國光熱發(fā)電將飛速發(fā)展，國家能源局規(guī)劃每年新增裝機容量3GW左右［9］。因此，我國太陽能發(fā)電行業(yè)將在近期形成較大規(guī)模的光熱人才需求，培養(yǎng)光伏—光熱發(fā)電復合型人才將成為新能源科學與工程專業(yè)的主要發(fā)展方向之一。

現(xiàn)階段，高校對太陽能發(fā)電人才的培養(yǎng)模式總體上呈現(xiàn)單一聚焦光伏發(fā)電的現(xiàn)狀，主要體現(xiàn)在專業(yè)課、實踐課等方面，眾多高校在新能源科學與工程專業(yè)針對光伏發(fā)電方向，開設了電站設計、運行維護、并網(wǎng)發(fā)電、關鍵設備控制、仿真模擬等理論課與實踐課，但對于光熱方向的課程開設偏少?；谖覈鉄岚l(fā)電迅猛發(fā)展的現(xiàn)狀，合理提升光熱發(fā)電教學內(nèi)容比例有助于太陽能發(fā)電領域復合型人才的培養(yǎng)。

2培養(yǎng)太陽能發(fā)電領域復合型人才的優(yōu)勢

基于我國太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀以及未來對人才的需求情況，開展光伏—光熱發(fā)電領域復合型人才的培養(yǎng)會具有比較大的優(yōu)勢，該優(yōu)勢主要體現(xiàn)在符合行業(yè)發(fā)展方向、提升學生競爭力、可充分發(fā)揮成熟課程體系三方面。

2.1符合行業(yè)發(fā)展方向

我國太陽能發(fā)電行業(yè)總體呈現(xiàn)兩方面態(tài)勢：一方面光伏發(fā)電技術成熟，已成為我國電力的重要來源之一；另一方面光熱發(fā)電發(fā)展迅猛，大批光熱電站項目處于獲批、在建、投產(chǎn)狀態(tài)，其規(guī)模將在近幾年迅猛增長，相應的人才需求也將呈現(xiàn)急劇上升的趨勢。我國《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》明確指出要積極開展光熱—光伏基地一體化建設運行［10］，光伏與光熱發(fā)電將形成相輔相成、相互融合的格局，一方面通過光伏發(fā)電技術上的成熟性實現(xiàn)太陽能低成本發(fā)電，另一方面通過光熱發(fā)電的良好儲能調(diào)峰特性促進太陽能發(fā)電的穩(wěn)定性與可靠性。綜合來看，培養(yǎng)光伏—光熱發(fā)電復合型人才符合我國太陽能發(fā)電行業(yè)的發(fā)展趨勢，為我國光熱—光伏基地一體化建設運行提供人才儲備。

2.2提升學生競爭力

提升學生競爭力是光伏—光熱發(fā)電復合型人才培養(yǎng)模式的另一個優(yōu)勢。合理提升光熱發(fā)電的教學內(nèi)容有助于學生拓寬視野，提升知識儲備，尤其是在熱力系統(tǒng)、動力設備等方面的知識儲備。除熱量來源不同之外，光熱發(fā)電與燃煤發(fā)電、生物質發(fā)電等形式在熱力系統(tǒng)與動力設備方面基本一致。近幾年我國燃煤機組發(fā)電約占總體發(fā)電量的60%［11］，在未來較長范圍內(nèi)，我國發(fā)電的主體依然是燃煤機組，合理提升光熱發(fā)電的教學內(nèi)容，不僅有助于學生掌握太陽能熱發(fā)電知識，也能夠提升學生在燃煤發(fā)電等方面的知識儲備，使學生了解并掌握換熱器、汽輪機、凝汽器等電站中主要的熱力與動力設備，進而拓寬學生在發(fā)電領域的視野，提升學生未來的發(fā)展空間。

合理增加光熱發(fā)電的教學內(nèi)容有助于拓寬學生的就業(yè)口徑。我國各大發(fā)電集團主營業(yè)務往往呈現(xiàn)多樣化的形式，對熱力系統(tǒng)、動力設備等方面進行系統(tǒng)化學習，有助于促進學生在光熱發(fā)電、燃煤發(fā)電、生物質發(fā)電等方向的就業(yè)。此外，我國發(fā)電格局逐漸由之前的單一電站轉換成多能互補發(fā)電基地，開展光伏—光熱發(fā)電復合型人才的培養(yǎng)，有助于增強學生就業(yè)競爭力。

2.3充分發(fā)揮成熟的課程體系

我國眾多高校將新能源科學與工程專業(yè)設置在了能源動力大類［12］，以我校新能源科學與工程專業(yè)為例，依托于能源與動力工程學院。能源與動力工程學院擁有熱能與動力工程專業(yè)的強力支撐，在熱力發(fā)電人才培養(yǎng)方面積累深厚，培養(yǎng)出來的人才得到了業(yè)界的高度認可，已經(jīng)在熱力發(fā)電企業(yè)中形成了良好的口碑。在太陽能發(fā)電領域中，光熱發(fā)電與傳統(tǒng)熱力發(fā)電在核心知識方面具有一定的重疊性，如在熱力學循環(huán)、動力機械設備、傳熱傳質等方面。在光熱發(fā)電的教學過程中，可充分發(fā)揮已有非常成熟的“汽輪機原理”“熱力發(fā)電廠”“電氣設備與系統(tǒng)”“熱工自動控制”等課程教學體系，同時充分發(fā)揮關鍵實驗平臺、電站仿真平臺、設備模型參觀室等已有教學資源的作用，實現(xiàn)良好的教學效果，促進光熱發(fā)電人才的培養(yǎng)。

3太陽能發(fā)電領域復合型人才培養(yǎng)的優(yōu)化措施

在太陽能發(fā)電領域復合型人才培養(yǎng)方面，我校新能源科學與工程專業(yè)開展了如下改革與優(yōu)化措施：

3.1設置完整的光伏發(fā)電課程體系

我校新能源科學與工程專業(yè)設置了完整的光伏發(fā)電課程體系，在核心理論基礎教學方面，開設了“新能源材料”“太陽能轉換原理與技術”“儲能原理”等課程，有助于學生從能量轉換原理層面上形成深入的理解；在工程應用教學方面，設置了光伏器件與系統(tǒng)、電力電子變流技術、風光控制等內(nèi)容，幫助學生進一步深入掌握光伏發(fā)電中的設備構造、運行維護、控制技術等方面的知識，有助于學生對核心工作技能的掌握?？傮w來看，完整的光伏發(fā)電理論課程體系有助于在以下多方面促進太陽能發(fā)電人才的培養(yǎng)：（1）促進學生形成系統(tǒng)性的光伏發(fā)電知識儲備，幫助學生在核心原理、關鍵設備等方面全面了解并掌握光伏發(fā)電；（2）促進學生形成較強的科學精神與工匠精神，養(yǎng)成認真、嚴謹?shù)膶W習和工作品質，幫助學生形成良好的職業(yè)道德與職業(yè)素養(yǎng)；（3）幫助學生了解與掌握光伏發(fā)電行業(yè)相關標準，提升學生在太陽能發(fā)電領域的執(zhí)業(yè)能力，養(yǎng)成規(guī)范的工作習慣，形成良好的綜合素質；（4）促進學生對光伏發(fā)電實際工程技術的了解與掌握，在系統(tǒng)計算、指標評價、控制策略、運行維護等方面全面掌握光伏發(fā)電工程中的關鍵技術，加深理論與工程實際的聯(lián)系，幫助學生形成利用理論知識解決光伏發(fā)電實際工程問題的能力。

在實踐課程方面，我校新能源科學與工程專業(yè)在光伏發(fā)電方向開設了大量實踐教學環(huán)節(jié)，包括源頭的太陽輻射測量、關鍵部件的核心實驗、系統(tǒng)工程方案設計、發(fā)電系統(tǒng)模擬仿真等，形成了完整的光伏實踐教學體系，幫助學生掌握實際動手技能，有效地增強了學生解決實際工程問題的能力?？傮w來看，完整的光伏實踐教學體系能夠大幅提升學生的實踐能力，在實踐層面鍛煉學生的能力，加強學生對實際工程的認識，提升學生在就業(yè)中的競爭力。

3.2在光熱發(fā)電方面開設電廠熱力設備教學

為了優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，實現(xiàn)太陽能發(fā)電領域復合型人才的培養(yǎng)，我校新能源科學與工程專業(yè)開設了電廠熱力設備方面的課程。該課程與前置的“工程熱力學”“傳熱學”等專業(yè)基礎課程聯(lián)系緊密，為后續(xù)“光熱系統(tǒng)設計”等課程提供支撐。課程將換熱器、汽輪機、熱力系統(tǒng)等多個模塊融為一體，對光熱發(fā)電人才培養(yǎng)具有如下具體作用：（1）促進學生了解并掌握換熱設備的基本結構與能量轉換過程，熟悉各換熱設備之間的布置與連接方式，掌握整個換熱系統(tǒng)的工作原理、計算方法、評價指標等理論方法，了解并掌握工程流程、調(diào)控方案、運行策略等實際工程技術，幫助學生形成發(fā)現(xiàn)問題、尋找方法、解決問題的能力；（2）使學生熟悉光熱發(fā)電核心動力設備——汽輪機，促進學生掌握汽輪機的機械構造、部件功能、工作原理、計算方法、評價指標等理論內(nèi)容，以及控制策略、運行特性、改造技術等實際工程關鍵內(nèi)容，促進學生形成運用專業(yè)知識解決實際動力設備工程問題的能力；（3）幫助學生了解光熱發(fā)電熱力循環(huán)的基本概念，熟悉熱力系統(tǒng)中部件、單元以及系統(tǒng)整體的構造與工作原理，有助于學生掌握系統(tǒng)的分析方法、評價指標、熱力計算等內(nèi)容，促進學生形成利用相關知識解決光熱發(fā)電熱力系統(tǒng)實際工程問題的能力。

3.3開設光熱發(fā)電系統(tǒng)設計實踐教學

面向日益增長的光熱發(fā)電人才需求，我校新能源科學與工程專業(yè)在實踐課程方面，開設了光熱發(fā)電系統(tǒng)設計的實踐教學環(huán)節(jié)。該課程基于前置的“工程熱力學”“傳熱學”等專業(yè)基礎課，是太陽能轉換原理與技術專業(yè)核心課在光熱實踐方向的進一步發(fā)展。通過為期兩周的光熱發(fā)電系統(tǒng)設計實踐教學環(huán)節(jié)，學生將理論知識應用于工程實踐，一方面，鞏固了已有的理論知識儲備，進一步掌握了光熱發(fā)電的基本理論和關鍵技術；另一方面，促進了對工程實際項目的了解，對就業(yè)具有較大幫助。該實踐教學重在培養(yǎng)學生在光熱發(fā)電領域的工程實踐能力，一方面，幫助學生了解光熱發(fā)電行業(yè)的相關標準，促進學生在光熱發(fā)電領域形成科學精神與工匠精神，養(yǎng)成規(guī)范、嚴謹?shù)墓ぷ髌焚|，提升學生的職業(yè)素養(yǎng)與執(zhí)業(yè)能力；另一方面，促進學生全面掌握光熱發(fā)電系統(tǒng)設計流程，加強學生對于光熱發(fā)電系統(tǒng)在熱力計算、系統(tǒng)分析、指標評價、工程改造等方面的實踐技能掌握，有助于學生提升設計太陽能熱發(fā)電工程方案的能力，加強了學校教學與工業(yè)生產(chǎn)之間的聯(lián)系。

結語

培養(yǎng)光伏—光熱發(fā)電復合型人才符合我國太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。本文對太陽能發(fā)電人才培養(yǎng)現(xiàn)狀進行了分析，結合行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與學生就業(yè)等方面，分析了培養(yǎng)光伏—光熱發(fā)電復合型人才的優(yōu)勢，探討了光伏—光熱發(fā)電復合型人才培養(yǎng)的優(yōu)化措施，為太陽能發(fā)電領域復合型人才培養(yǎng)提供了思路。

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基金項目：江蘇省高校“青藍工程”，南京工程學院教學改革與建設項目（JXJS2023003）；南京工程學院勞動教育實踐項目（LDSJ202231）

作者簡介：韓宇（1990—），男，漢族，吉林長春人，博士，副教授，研究方向為清潔高效發(fā)電。