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储能科学与工程:“驾驭”能源,“存取”自如

发表时间:2023-09-08 08:47

让能源“存取”更自如

“储能技术,是指将不同形式的能量进行存储,再将其转化成所需的能量形式加以利用的技术,像抽水蓄能、电池储能都是技术比较成熟的储能方式,有着不同的应用场景。”据华北电力大学储能科学与工程教研室苗政老师介绍,能源的形式有很多,比如机械能、电能、化学能、热能等。储能不止是储电,但目前主要体现在电力应用上。过去当用电负荷增高,电源侧发电能力不足,就会影响电网运行。现在新型电力系统运行模式是以源(发电)、网(电网)、荷(负荷)、储(储能)为整体规划的,“储”相当于一个基础设施,能够实现调峰、提效,提高电力系统的稳定性和可靠性。

华北电力大学能源动力与机械工程学院副院长沈国清老师说:“通俗地讲,储能就是能量多的时候把它存起来,需要的时候再取出来。储能技术的发展让我们可以摆脱时间和地域的限制,大大增加了人们运用能源的主动性。”

储能科学与工程学什么?

储能科学与工程专业,以能量的存储即储能技术为研究对象,是一个多学科深度交叉融合形成的新兴专业,具有多样化的应用背景、多维度的知识体系、多层次的专业构架等特征。

西安交通大学该专业本科阶段研究各种储能技术的原理、储能材料的开发与研制、储能设备的研制与制造、储能系统的设计及运行策略、其经济性和大数据分析等。储能基础课程设置了物理、工程力学、计算机、电路、工程图学、现代电子技术、自动控制理论、储能化学基础、储能原理等。专业课程设置了储能热流基础、传热传质学、热质储存技术及应用、可再生能源及其发电技术、氢能储存与应用、储能材料、电化学基础、纳米材料与能源、新型储能电池技术、储能系统设计、电力系统分析、能源互联网、智能电网储能应用技术等。

华北电力大学聚焦规模化先进储能+碳中和技术、高效储能器件研发、电力储能装备与系统集成等研究方向,专业基础类课程包括:工程制图基础、储能概论、电工技术基础、化学基础原理、工程热力学、工程流体力学、传热与传质、数理方程、电子技术基础、材料科学与工程技术、材料固体理论基础、数值分析基础、电化学工程、自动控制原理、过程参数检测及仪表。专业核心课包括:储热技术及应用、储能电池技术、氢能技术及应用、储能与综合能源系统、储能电站系统等


人才需求呈井喷式增长

近年来,随着智能电网、太阳能/风能等可再生能源发电、电动汽车和移动式设备等产业的快速发展,能源技术和消费革命不断升级,储能产业已经成为国家能源和社会发展的重要需求,这也使得储能领域的人才需求呈现井喷式增长。

据西安交通大学国家储能技术产教融合创新平台(中心)常务副主任兰剑老师介绍,到2030年储能产业上下游需求人数共计65.74万人。目前,我国现有储能产业人才较少,2020年储能从业人员共计约为17.07万人,与2030年相比尚有48.67万人的储能产业人才缺口。2021-2030年十年内,平均每年人才需求超过4.8万人。从我国人才区域分布看,2021-2030年间,华北和西北地区产业每年人才需求总数占比约为15%,为7200人。从我国现有储能人才结构来看,不仅缺少领军人才、复合型创新人才紧缺,骨干工程人才和基础人才的存量也不足,人才已经成为制约产业发展和升级的最大软肋。因此,需要提高我国储能相关专业的人才培养数量和质量,支撑我国储能产业转型升级。

第一批毕业生都去哪儿了

随着可再生能源的普及,储能技术在各领域的应用不断拓展,从汽车动力电池到大型电站乃至航空航天,储能的应用无处不在。该专业学生毕业后,可在新能源装备、新能源汽车、电力系统、发电、电池等涉及储能材料、器件、装备、应用等领域,从事创新研究、技术开发、生产设计、工业制造、项目管理等工作;也可在科研院所和高等院校从事科学研究和教学工作;还可以选择考研深造。

西安交通大学第一批就读储能科学与工程的2019级本科生将于今年毕业,截止2023年4月底,继续读研深造比例达到89%,深造学校均为西安交通大学、上海交通大学、清华大学等高校。

华北电力大学在2019级能源动力工程专业内选拔两个班,从大二开始按照储能方案进行人才培养,第一批学生也将在2023年毕业。有三分之二的学生选择继续深造,考研方向集中在储能和热能,就业主要面向五大发电集团。

63所院校开设专业,7个国家产教融合创新平台

2020年1月,教育部、国家发展改革委、国家能源局联合印发《储能技术专业学科发展行动计划(2020—2024年)》,计划明确要求加快培养储能领域“高精尖缺”人才,增设若干储能技术本科专业、二级学科和交叉学科。同年,西安交通大学获得教育部批准,增设全国首个储能科学与工程专业。

2021年全国共有25所院校获批储能科学与工程专业,2022年14所院校经批准备案设置该专业,2023年有23所院校开设该专业。截止目前,全国共有63所院校获批开设储能科学与工程专业。

根据《储能技术专业学科发展行动计划(2020—2024年)》,国家将大力推动建设若干储能技术学院或研究院,建设一批储能技术产教融合创新平台。据华沈国清老师介绍,目前,全国获批国家储能技术产教融合创新平台的高校共有7所。2021年西安交通大学、天津大学、华北电力大学获批全国首批国家储能技术产教融合创新平台;2023年哈尔滨工业大学、重庆大学、中国石油大学(北京)、上海交通大学4所高校,获批第二批国家储能技术产教融合创新平台。

加快“高精尖缺”人才培养

西安交通大学储能科学与工程专业,依托学校八个理工类优势学科(含三个A+学科),整合课程体系,出版全国首部培养方案《储能科学与工程本科专业知识体系与课程设置》,采用本硕博“基础-专业-创新创业”梯次递进的培养方式,大一学生开展储能专业通识教育,大一学年末按照热质储能、储能系统和电磁储能三个模块,结合个人意愿和综合成绩进行模块选择。学生可跨模块选择储能专业特色课程,全面满足储能专业学科交叉复合型人才培养需要。

华北电力大学整合动力工程及工程热物理、电气工程、材料科学与工程、机械工程、物理学、化学工程与技术等与储能密切相关的优秀专业师资,成立储能科学与工程教研室。课程设置方面,学校基于“特设专业+专业方向+公选课程”的“三层次”模式,构建“大类招生、交叉培养、通专融合”的储能专业本科生培养体系,形成点面结合、全校各专业合力培养储能人才的机制。

天津大学储能科学与工程专业实施入校后选拔,突破现有专业和学院的限制,整合化学工程与工艺、应用化学(工)、材料科学与程、功能材料、能源与动力工程、电气工程及自动化、智能电网信息工程等七个国家一流本科专业,建设储能科学与工程本科专业,培养储能领域的“高精尖缺”人才。


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