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太阳能发电领域复合型人才培养模式探讨

2025-01-07 87 上传者：管理员

摘要：太阳能发电是新能源科学与工程专业人才培养的重点方向之一，培养光伏—光热发电复合型人才符合我国太阳能发电行业的发展趋势。本文分析了太阳能发电人才培养现状，指出了现有太阳能发电人才培养模式中，单一聚焦光伏发电的问题，结合行业发展与学生竞争力等方面，探索了培养光伏—光热发电复合型人才的优势，结合我校新能源科学与工程专业，提出了合理提升光热发电教学内容的具体方法，对太阳能发电领域复合型人才培养的优化措施进行了探讨。

关键词：
人才培养
复合型人才
太阳能发电
新能源科学
高水平人才
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新能源科学与工程专业于2010年为国家教育部批准设立，该专业属于能源动力大类，旨在为我国新能源产业培养高水平人才[1]。在众多新能源领域中，太阳能发电发展迅速，为众多高校所关注，浙江大学[2]、华北电力大学[3]、江苏科技大学[4]、沈阳工程学院[5]等我国多所高校均将太阳能发电人才培养作为新能源科学与工程专业的重点方向之一。然而，传统的太阳能发电人才培养模式存在方向单一、融合性不足等问题，本文分析了太阳能发电人才培养现状，结合行业发展与学生竞争力等方面，探索了培养光伏—光热发电复合型人才的优势，结合我校新能源科学与工程专业的具体教学内容设置，对太阳能发电复合型人才培养过程中的创新举措进行了探讨。

1、太阳能发电人才培养模式现状——单一聚焦光伏发电

太阳能发电在我国呈现迅猛发展的态势，已成为我国主流的电力来源之一。目前，我国太阳能发电装机容量已达6.1亿kW[6]。太阳能发电分为光伏和光热两个方向，其发电原理不同，光伏发电核心原理在于利用电池组件的光电效应，直接实现太阳辐射与电能之间的转换；光热发电则基于热力循环，采用聚光形式，将太阳辐射转换为蒸汽的热量，再通过汽轮机等动力设备进行做功发电。

在我国，光伏发电产业起步更早，因此，在常规的太阳能发电人才培养模式下，众多高校主要关注光伏发电人才培养，对光热发电的人才培养方面关注不足。然而，近几年，随着光热产业的迅猛发展，大批光热工程项目已于我国投产，截至2023年年底，太阳能热发电机组装机容量已形成一定规模[7],综合考虑在建与拟建的光热发电项目，我国未来两年内的光热机组装机容量将超过5GW[8],随着核心技术的突破以及产业链的完善，在未来5～6年内，我国光热发电将飞速发展，国家能源局规划每年新增装机容量3GW左右[9]。因此，我国太阳能发电行业将在近期形成较大规模的光热人才需求，培养光伏—光热发电复合型人才将成为新能源科学与工程专业的主要发展方向之一。

现阶段，高校对太阳能发电人才的培养模式总体上呈现单一聚焦光伏发电的现状，主要体现在专业课、实践课等方面，众多高校在新能源科学与工程专业针对光伏发电方向，开设了电站设计、运行维护、并网发电、关键设备控制、仿真模拟等理论课与实践课，但对于光热方向的课程开设偏少。基于我国光热发电迅猛发展的现状，合理提升光热发电教学内容比例有助于太阳能发电领域复合型人才的培养。

2、培养太阳能发电领域复合型人才的优势

基于我国太阳能发电产业现状以及未来对人才的需求情况，开展光伏—光热发电领域复合型人才的培养会具有比较大的优势，该优势主要体现在符合行业发展方向、提升学生竞争力、可充分发挥成熟课程体系三方面。

2.1 符合行业发展方向

我国太阳能发电行业总体呈现两方面态势：一方面光伏发电技术成熟，已成为我国电力的重要来源之一；另一方面光热发电发展迅猛，大批光热电站项目处于获批、在建、投产状态，其规模将在近几年迅猛增长，相应的人才需求也将呈现急剧上升的趋势。我国《“十四五”可再生能源发展规划》明确指出要积极开展光热—光伏基地一体化建设运行[10],光伏与光热发电将形成相辅相成、相互融合的格局，一方面通过光伏发电技术上的成熟性实现太阳能低成本发电，另一方面通过光热发电的良好储能调峰特性促进太阳能发电的稳定性与可靠性。综合来看，培养光伏—光热发电复合型人才符合我国太阳能发电行业的发展趋势，为我国光热—光伏基地一体化建设运行提供人才储备。

2.2 提升学生竞争力

提升学生竞争力是光伏—光热发电复合型人才培养模式的另一个优势。合理提升光热发电的教学内容有助于学生拓宽视野，提升知识储备，尤其是在热力系统、动力设备等方面的知识储备。除热量来源不同之外，光热发电与燃煤发电、生物质发电等形式在热力系统与动力设备方面基本一致。近几年我国燃煤机组发电约占总体发电量的60%[11],在未来较长范围内，我国发电的主体依然是燃煤机组，合理提升光热发电的教学内容，不仅有助于学生掌握太阳能热发电知识，也能够提升学生在燃煤发电等方面的知识储备，使学生了解并掌握换热器、汽轮机、凝汽器等电站中主要的热力与动力设备，进而拓宽学生在发电领域的视野，提升学生未来的发展空间。

合理增加光热发电的教学内容有助于拓宽学生的就业口径。我国各大发电集团主营业务往往呈现多样化的形式，对热力系统、动力设备等方面进行系统化学习，有助于促进学生在光热发电、燃煤发电、生物质发电等方向的就业。此外，我国发电格局逐渐由之前的单一电站转换成多能互补发电基地，开展光伏—光热发电复合型人才的培养，有助于增强学生就业竞争力。

2.3 充分发挥成熟的课程体系

我国众多高校将新能源科学与工程专业设置在了能源动力大类[12],以我校新能源科学与工程专业为例，依托于能源与动力工程学院。能源与动力工程学院拥有热能与动力工程专业的强力支撑，在热力发电人才培养方面积累深厚，培养出来的人才得到了业界的高度认可，已经在热力发电企业中形成了良好的口碑。在太阳能发电领域中，光热发电与传统热力发电在核心知识方面具有一定的重叠性，如在热力学循环、动力机械设备、传热传质等方面。在光热发电的教学过程中，可充分发挥已有非常成熟的“汽轮机原理”“热力发电厂”“电气设备与系统”“热工自动控制”等课程教学体系，同时充分发挥关键实验平台、电站仿真平台、设备模型参观室等已有教学资源的作用，实现良好的教学效果，促进光热发电人才的培养。

3、太阳能发电领域复合型人才培养的优化措施

在太阳能发电领域复合型人才培养方面，我校新能源科学与工程专业开展了如下改革与优化措施：

3.1 设置完整的光伏发电课程体系

我校新能源科学与工程专业设置了完整的光伏发电课程体系，在核心理论基础教学方面，开设了“新能源材料”“太阳能转换原理与技术”“储能原理”等课程，有助于学生从能量转换原理层面上形成深入的理解；在工程应用教学方面，设置了光伏器件与系统、电力电子变流技术、风光控制等内容，帮助学生进一步深入掌握光伏发电中的设备构造、运行维护、控制技术等方面的知识，有助于学生对核心工作技能的掌握。总体来看，完整的光伏发电理论课程体系有助于在以下多方面促进太阳能发电人才的培养：(1)促进学生形成系统性的光伏发电知识储备，帮助学生在核心原理、关键设备等方面全面了解并掌握光伏发电；(2)促进学生形成较强的科学精神与工匠精神，养成认真、严谨的学习和工作品质，帮助学生形成良好的职业道德与职业素养；(3)帮助学生了解与掌握光伏发电行业相关标准，提升学生在太阳能发电领域的执业能力，养成规范的工作习惯，形成良好的综合素质；(4)促进学生对光伏发电实际工程技术的了解与掌握，在系统计算、指标评价、控制策略、运行维护等方面全面掌握光伏发电工程中的关键技术，加深理论与工程实际的联系，帮助学生形成利用理论知识解决光伏发电实际工程问题的能力。

在实践课程方面，我校新能源科学与工程专业在光伏发电方向开设了大量实践教学环节，包括源头的太阳辐射测量、关键部件的核心实验、系统工程方案设计、发电系统模拟仿真等，形成了完整的光伏实践教学体系，帮助学生掌握实际动手技能，有效地增强了学生解决实际工程问题的能力。总体来看，完整的光伏实践教学体系能够大幅提升学生的实践能力，在实践层面锻炼学生的能力，加强学生对实际工程的认识，提升学生在就业中的竞争力。

3.2 在光热发电方面开设电厂热力设备教学

为了优化人才培养模式，实现太阳能发电领域复合型人才的培养，我校新能源科学与工程专业开设了电厂热力设备方面的课程。该课程与前置的“工程热力学”“传热学”等专业基础课程联系紧密，为后续“光热系统设计”等课程提供支撑。课程将换热器、汽轮机、热力系统等多个模块融为一体，对光热发电人才培养具有如下具体作用：(1)促进学生了解并掌握换热设备的基本结构与能量转换过程，熟悉各换热设备之间的布置与连接方式，掌握整个换热系统的工作原理、计算方法、评价指标等理论方法，了解并掌握工程流程、调控方案、运行策略等实际工程技术，帮助学生形成发现问题、寻找方法、解决问题的能力；(2)使学生熟悉光热发电核心动力设备——汽轮机，促进学生掌握汽轮机的机械构造、部件功能、工作原理、计算方法、评价指标等理论内容，以及控制策略、运行特性、改造技术等实际工程关键内容，促进学生形成运用专业知识解决实际动力设备工程问题的能力；(3)帮助学生了解光热发电热力循环的基本概念，熟悉热力系统中部件、单元以及系统整体的构造与工作原理，有助于学生掌握系统的分析方法、评价指标、热力计算等内容，促进学生形成利用相关知识解决光热发电热力系统实际工程问题的能力。

3.3 开设光热发电系统设计实践教学

面向日益增长的光热发电人才需求，我校新能源科学与工程专业在实践课程方面，开设了光热发电系统设计的实践教学环节。该课程基于前置的“工程热力学”“传热学”等专业基础课，是太阳能转换原理与技术专业核心课在光热实践方向的进一步发展。通过为期两周的光热发电系统设计实践教学环节，学生将理论知识应用于工程实践，一方面，巩固了已有的理论知识储备，进一步掌握了光热发电的基本理论和关键技术；另一方面，促进了对工程实际项目的了解，对就业具有较大帮助。该实践教学重在培养学生在光热发电领域的工程实践能力，一方面，帮助学生了解光热发电行业的相关标准，促进学生在光热发电领域形成科学精神与工匠精神，养成规范、严谨的工作品质，提升学生的职业素养与执业能力；另一方面，促进学生全面掌握光热发电系统设计流程，加强学生对于光热发电系统在热力计算、系统分析、指标评价、工程改造等方面的实践技能掌握，有助于学生提升设计太阳能热发电工程方案的能力，加强了学校教学与工业生产之间的联系。

4、结语

培养光伏—光热发电复合型人才符合我国太阳能发电产业发展趋势。本文对太阳能发电人才培养现状进行了分析，结合行业发展现状与学生就业等方面，分析了培养光伏—光热发电复合型人才的优势，探讨了光伏—光热发电复合型人才培养的优化措施，为太阳能发电领域复合型人才培养提供了思路。

参考文献:

[1]张洪伟,周宏伟,赵毅鑫,等.矿业类高校新能源科学与工程专业建设实践及思考:以中国矿业大学(北京)为例[J].高教学刊,2023,9(03):9-12.

[2]方惠英,周昊.教学科研互动模式下的新能源人才培养:浙江大学新能源科学与工程专业建设探讨[J].中国电力教育,2013(21):32-34.

[3]杨世关,李继红,董长青.国内外新能源专业人才培养方案对比与分析[J].中国电力教育,2013(06):58-61.

[4]孔为,黄红艳.新能源科学与工程专业实践教学研究[J].产业与科技论坛,2021,20(19):131-132.

[5]王帅杰.工程教育认证背景下应用型高校“新能源科学与工程”专业课程体系建设的研究[J].沈阳工程学院学报,2021,17(4):121-125.

[6]中国电力企业联合会.2023—2024年度全国电力供需形势分析预测报告[EB/OL].(2024-01-30).

[7]国家太阳能光热产业技术创新战略联盟,中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会.中国太阳能热发电行业蓝皮书2023[Z/OL].(2024-1-18).

[8]福建省工业和信息化厅.光热发电加速“升温”“链”上发力走向规模化[EB/OL].(2024-04-23).

[9]国家能源局.光热发电迎来规模化良机[EB/OL].(2023-04-28).