储能学科体系建设与思考

doi:10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0515

摘要/Abstract

摘要：

“双碳”目标的提出，加速了我国能源结构由传统化石能源向可再生能源转型，但高渗透率的可再生能源发电给电力系统带来诸多问题，这些问题的解决催生了储能技术。本文首先介绍了我国储能技术发展现状。在我国政策鼓励、产业需求下，储能行业发展迅猛，并且按照当前的政策导向和要求，储能技术仍有巨大的发展空间，但是，这势必会导致储能技术专业人才短缺问题愈加突出。其次，本文阐述了我国储能学科建设现状。为了缓解储能人才匮乏的压力，我国各大高校积极筹划申报储能专业，已增设“储能科学与工程”等相关专业的高校已达26所。最后，在新工科背景下，提出储能学科体系建设构想，围绕储能领域产业应用型人才培养目标，沿着素质、知识、能力3个维度的人才培养思路，遵循“跨学科交叉融合”课程设计主旨思想，建设储能学科课程体系，提出校企结合、科教融合、5+4+1考核的人才培养模式，实现储能学科“从0到1”的突破，致力于培养出储能行业“高素质、强基础、创新型”的杰出人才。

关键词: 储能, 学科建设, 课程体系, 人才培养模式

Abstract:

The proposal of the "dual carbon" goal has accelerated the transition of my country's energy structure from traditional fossil energy to renewable energy, but the high penetration rate of renewable energy power generation has brought many problems to the power system, and the solution of these problems has given birth to energy storage technology. This paper first introduces the development status of China's energy storage technology. With the encouragement of China's policies and industrial demand, the energy storage industry is developing rapidly, and in accordance with current policy guidance and requirements, energy storage technology still has huge room for development. However, this will inevitably lead to a more prominent shortage of energy storage technology professionals. Secondly, this paper elaborates on the current status of China's energy storage discipline construction. In order to alleviate the pressure of the shortage of energy storage talents, major universities in China are actively planning to apply for energy storage majors, and 26 universities have added the majors of "Energy Storage Science and Engineering". Finally, in the context of the new engineering discipline, this paper puts forward a conception of the construction of an energy storage discipline system, focusing on the goal of cultivating industrial applied talents in the energy storage field, following the talent training ideas of the three dimensions of quality, knowledge, and ability, following the theme of "interdisciplinary integration" curriculum design. Build a curriculum system for the energy storage subject, and propose a talent training model that combines school-enterprise integration, integration of science and education, and 5+4+1 assessment. To achieve a breakthrough in the energy storage discipline "from 0 to 1", we are committed to cultivating "high-quality, strong foundation, and innovative" outstanding talents in the energy storage industry.

Key words: energy storage, discipline construction, curriculum system, talent training model

中图分类号:

TK 02

李建林, 梁忠豪, 王力. 储能学科体系建设与思考[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(5): 1667-1676.

Jianlin LI, Zhonghao LIANG, Li WANG. Construction and thinking of energy storage discipline system[J]. Energy Storage Science and Technology, 2022, 11(5): 1667-1676.

图/表 10

图1

表1

图2

表2

表3

图3

图4

图5

表4

图6

参考文献 30

1	李建林, 袁晓冬, 郁正纲, 等. 利用储能系统提升电网电能质量研究综述[J]. 电力系统自动化, 2019, 43(8): 15-24.
	LI J L, YUAN X D, YU Z G, et al. Summary of researches on improving power quality of power grid by using energy storage system[J]. Automation of Electric Power Systems, 2019, 43(8): 15-24.
2	高春辉, 肖冰, 尹宏学, 等. 新能源背景下储能参与火电调峰及配置方式综述[J]. 热力发电, 2019, 48(10): 38-43.
	GAO C H, XIAO B, YIN H X, et al. Energy storage participating in thermal power peaking and configuration in background of new energy: A review[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(10): 38-43.
3	徐国栋, 程浩忠, 马紫峰, 等. 用于缓解电网调峰压力的储能系统规划方法综述[J]. 电力自动化设备, 2017, 37(8): 3-11.
	XU G D, CHENG H Z, MA Z F, et al. Overview of ESS planning methods for alleviating peak-shaving pressure of grid[J]. Electric Power Automation Equipment, 2017, 37(8): 3-11.
4	杨军峰, 郑晓雨, 惠东, 等. 储能技术在送端电网中促进新能源消纳的容量需求分析[J]. 储能科学与技术, 2018, 7(4): 698-704.
	YANG J F, ZHENG X Y, HUI D, et al. Capacity demand analysis of energy storage in the sending-side of a power grid for accommodating large-scale renewables[J]. Energy Storage Science and Technology, 2018, 7(4): 698-704.
5	侯力枫. 风电功率波动平抑下储能出力与平滑能力的动态优化控制策略[J]. 热力发电, 2020, 49(8): 134-142.
	HOU L F. Dynamic optimization control strategy for energy storage output power and smoothing ability considering smoothing wind power fluctuation[J]. Thermal Power Generation, 2020, 49(8): 134-142.
6	冯磊, 杨淑连, 徐达, 等. 考虑风电输出功率波动性的混合储能容量多级优化配置[J]. 热力发电, 2019, 48(10): 44-50.
	FENG L, YANG S L, XU D, et al. Multistage optimal capacity configuration of hybrid energy storage considering wind power fluctuation[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(10): 44-50.
7	AUSFELDER F, BEILMANN C, BERTAU M, et al. Energy storage as part of a secure energy supply[J]. ChemBioEng Reviews, 2017, 4(3): 144-210.
8	李建林, 牛萌, 王上行, 等. 江苏电网侧百兆瓦级电池储能电站运行与控制分析[J]. 电力系统自动化, 2020, 44(2): 28-35.
	LI J L, NIU M, WANG S X, et al. Operation and control analysis of 100 MW class battery energy storage station on grid side in Jiangsu power grid of China[J]. Automation of Electric Power Systems, 2020, 44(2): 28-35.
9	余本善, 孙乃达, 焦姣. 储能技术与产业现状及发展趋势[J]. 石油科技论坛, 2017, 36(1): 57-61, 67.
	YU B S, SUN N D, JIAO J. Current conditions and development trend of energy-storing technology and industry[J]. Oil Forum, 2017, 36(1): 57-61, 67.
10	国家发展改革委,国家能源局.关于做好2020年能源安全保障工作的指导意见;发改委〔2020〕900号[EB/OL].[2020-06-12] https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202006/t20200618_1231501.html?code=&state=123.
	National Development and Reform Commission, National Energy Administration. Guiding Opinions on Doing a Good Job in Energy Security in 2020; Development and Reform Commission〔2020〕900 [EB/OL].[2020-06-12] https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202006/t20200618_1231501.html?code=&state=123.
11	国家发展改革委,国家能源局. 关于公开征求对《国家发展改革委国家能源局关于开展“风光水火储一体化”“源网荷储一体化”的指导意见(征求意见稿)》意见的公告; [EB/OL].[2020-10-29] http://www.nea.gov.cn/2020-08/27/c_139321964.htm.
	National Development and Reform Commission, National Energy Administration. Announcement on Public Solicitation of "Guiding Opinions (Draft for Solicitation of Comments) of the National Development and Reform Commission and the National Energy Administration on the Implementation of "Integration of Wind, Solar, Water and Fire Storage" and "Integration of Source, Network and Load"; [EB/OL].[2020-10-29] http://www.nea.gov.cn/2020-08/27/c_139321964.htm.
12	国家发展改革委,国家能源局.国家发展改革委国家能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见;发改能源规〔2021〕1051号[EB/OL].[2021-07-15] https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/ghxwj/202107/t20210723_1291321.html?code=&state=123.
	National Development and Reform Commission, National Energy Administration. National Development and Reform Commission and National Energy Administration's guidance on accelerating the development of new energy storage; Development and Reform of Energy Regulations〔2021〕1051 [EB/OL].[2021-07-15] https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/ghxwj/202107/t20210723_1291321.html?code=&state=123.
13	李建林, 王哲, 王力. 储能学科建设的现状及启示[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(2): 774-779.
	LI J L, WANG Z, WANG L. Current situation and enlightenment of energy storage discipline construction[J]. Energy Storage Science and Technology, 2021, 10(2): 774-779.
14	李建林. 大规模储能学科建设之我见[J]. 电气时代, 2020(1): 18-19.
	LI J L. My view on the construction of large-scale energy storage discipline[J]. Electric Age, 2020(1): 18-19.
15	教育部,国家发展改革委,国家能源局.教育部国家发展改革委国家能源局关于印发《储能技术专业学科发展行动计划(2020—2024年)》的通知;教高函〔2020〕1号[EB/OL].[2020-01-17] http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202002/t20200210_419693.html.
	Ministry of Education, National Development and Reform Commission, National Energy Administration. Ministry of Education, National Development and Reform Commission, and National Energy Administration's notice on the issuance of the "Energy Storage Technology Professional Discipline Development Action Plan (2020-2024)"; Teach High Letter〔2020〕1 [EB/OL].[2020-01-17] http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202002/t20200210_419693.html.
16	国务院.国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见;国发〔2021〕4号[EB/OL].[2021-02-02]. http://www.gov.cn/zhengce/content/2021-02/22/content_5588274.htm.
	State Council. Guiding opinions of the State Council on accelerating the establishment and improvement of a green and low-carbon circular development economic system;〔2021〕4 [EB/OL].[2021-02-02]. http://www.gov.cn/zhengce/content/2021-02/22/content_5588274.htm.
17	杨毅刚, 孟斌, 王伟楠. 如何破解工程教育中有关“复杂工程问题”难点——基于企业技术创新视角[J]. 高等工程教育研究, 2017(2): 72-78.
	YANG Y G, MENG B, WANG W N. On "problem of complex engineering" in engineering education from perspective of enterprise technology innovation[J]. Research in Higher Education of Engineering, 2017(2): 72-78.
18	王萍, 路志英, 李鹏, 等. 面向新工科非电类人才培养的电气工程知识体系构建与思考[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(11): 3730-3741.
	WANG P, LU Z Y, LI P, et al. Course construction and thinking on knowledge framework of modern electrical engineering education for non-electrical engineers facing emerging engineering education[J]. Proceedings of the CSEE, 2021, 41(11): 3730-3741.
19	李志义. 对毕业要求及其制定的再认识——工程教育专业认证视角[J]. 高等工程教育研究, 2020(5): 1-10.
	LI Z Y. Recognition on graduation requirements and their formulation—from the perspective of engineering education certification[J]. Research in Higher Education of Engineering, 2020(5): 1-10.
20	钟登华. 新工科建设的内涵与行动[J]. 高等工程教育研究, 2017(3): 1-6.
	ZHONG D H. Connotations and actions for establishing the emerging engineering education[J]. Research in Higher Education of Engineering, 2017(3): 1-6.
21	程杉, 黄悦华, 王凌云, 等. IIP型智能电网信息工程新工科专业人才培养的探索与实践[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(23): 8250-8259.
	CHENG S, HUANG Y H, WANG L Y, et al. Practice on the talent cultivation of the emerging engineering major of smart grid information engineering with interdisciplinary, innovative and practical abilities[J]. Proceedings of the CSEE, 2021, 41(23): 8250-8259.
22	郑昱, 蔡颖蔚, 徐骏. 跨学科教育与拔尖创新人才培养[J]. 中国大学教学, 2019(S1): 36-40.
	ZHENG Y, CAI Y W, XU J. Interdisciplinary education and cultivation of top innovative talents[J]. China University Teaching, 2019(S1): 36-40.
23	何杏宇, 杨桂松, 周亦敏. 面向新工科建设的跨学科嵌入式实验教学[J]. 实验室研究与探索, 2019, 38(10): 182-186.
	HE X Y, YANG G S, ZHOU Y M. Research on interdisciplinary embedded system experiment teaching for the development of new engineering[J]. Research and Exploration in Laboratory, 2019, 38(10): 182-186.
24	饶中浩, 刘臣臻, 霍宇涛, 等. 面向储能技术的跨学科拔尖创新人才培养教学实践与探索[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(3): 1206-1212.
	RAO Z H, LIU C Z, HUO Y T, et al. Practice and exploration of teaching for interdisciplinary outstanding and innovative talents training oriented to energy storage technology[J]. Energy Storage Science and Technology, 2021, 10(3): 1206-1212.
25	刘海涛. 高等学校跨学科专业设置: 逻辑、困境与对策[J]. 江苏高教, 2018(2): 6-11.
	LIU H T. Interdisciplinary specialty setting in colleges and universities: logic, dilemma and countermeasures[J]. Jiangsu Higher Education, 2018(2): 6-11.
26	李茜, 张安安, 杨威. 新工科背景下《分布式发电与微电网技术》课程教学改革研究[J]. 产业与科技论坛, 2020, 19(20): 158-159.
	LI Q, ZHANG A A, YANG W. Research on the teaching reform of the course "Distributed Generation and Microgrid Technology" under the background of new engineering[J]. Industrial & Science Tribune, 2020, 19(20): 158-159.
27	杨文耀, 李杰, 陈文波. 储能技术领域本科生科研能力及创新意识培养探讨[J]. 科技视界, 2017(11): 38, 67.
	YANG W Y, LI J, CHEN W B. Discussion on the cultivation of scientific research ability and innovation consciousness of undergraduates in the field of energy storage technology[J]. Science & Technology Vision, 2017(11): 38, 67.
28	张强, 韩晓刚, 李泓. 储能科学与技术专业本科生培养计划的建议[J]. 储能科学与技术, 2020, 9(4): 1220-1224.
	ZHANG Q, HAN X G, LI H. Suggestions on university education on energy storage science and engineering majors[J]. Energy Storage Science and Technology, 2020, 9(4): 1220-1224.
29	章学来, 王迎辉. 基于研究生创新能力培养的“储能技术”课程教学改革[J]. 教育教学论坛, 2020(43): 189-191.
	ZHANG X L, WANG Y H. Teaching reform of energy storage technology based on the cultivation of graduate students' innovative ability[J]. Education Teaching Forum, 2020(43): 189-191.
30	占昌朝, 王春风, 曹小华, 等. 新工科背景下地方本科高校材料化学专业应用型人才培养模式的构建与实践[J]. 化工高等教育, 2021, 38(3): 40-44.
	ZHAN C C, WANG C F, CAO X H, et al. Construction and practice of applied talents training mode for material chemistry major in local universities under the background of new engineering[J]. Higher Education in Chemical Engineering, 2021, 38(3): 40-44.

时间	地区	政策文件	主要内容
2020年4月	山西	《关于2020年拟新建光伏发电项目的消纳意见》	建议新增光伏发电项目应统筹考虑具有一定用电负荷的全产业链项目，配备15%～20%的储能
2020年11月	贵州	《关于上报2021年光伏发电项目计划的通知》	在送出消纳受限区域，计划项目需配备10%的储能设施
2021年4月	山东	《关于开展储能示范应用的实施意见》	新增集中式风电、光伏发电项目，原则上按照不低于10%比例配建或租赁储能设施，连续充电时间不低于2 h
2021年6月	河北	《关于做好2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》(征求意见稿)	在光伏保障性项目竞争配置方面，项目前期工作占比最高为45%，其中土地落实与支持性文件占比为35%，储能配置方面占比10%，组件与逆变器的技术先进性占比10%

序号	学校	省份	专业名称	专业代码	学位授予门类/学制
1	西安交通大学	陕西	储能科学与工程	080504T	工学/四年
2	北京科技大学	北京	储能科学与工程	080504T	工学/四年
3	华北电力大学	北京	储能科学与工程	080504T	工学/四年
6	中国石油大学(北京)	北京	储能科学与工程	080504T	工学/四年
4	重庆大学	重庆	储能科学与工程	080504T	工学/四年
5	西南石油大学	四川	储能科学与工程	080504T	工学/四年
7	天津大学	天津	储能科学与工程	080504T	工学/四年
8	中国矿业大学	江苏	储能科学与工程	080504T	工学/四年
9	厦门大学	福建	储能科学与工程	080504T	工学/四年
10	山东大学	山东	储能科学与工程	080504T	工学/四年
11	中国石油大学(华东)	山东	储能科学与工程	080504T	工学/四年
12	华中科技大学	湖北	储能科学与工程	080504T	工学/四年
13	武汉理工大学	湖北	储能科学与工程	080504T	工学/四年
14	哈尔滨工业大学	黑龙江	储能科学与工程	080504T	工学/四年
15	河北建筑工程学院	河北	储能科学与工程	080504T	工学/四年
16	辽宁科技大学	辽宁	储能科学与工程	080504T	工学/四年
17	沈阳工程学院	辽宁	储能科学与工程	080504T	工学/四年
18	东北电力大学	吉林	储能科学与工程	080504T	工学/四年
19	上海理工大学	上海	储能科学与工程	080504T	工学/四年
20	南京工程学院	江苏	储能科学与工程	080504T	工学/四年
21	江苏理工学院	江苏	储能科学与工程	080504T	工学/四年
22	福州大学	福建	储能科学与工程	080504T	工学/四年
23	福建师范大学	福建	储能科学与工程	080504T	工学/四年
24	长沙理工大学	湖南	储能科学与工程	080504T	工学/四年
25	青海大学	青海	储能科学与工程	080504T	工学/四年
26	大理大学	云南	储能科学与工程	080504T	工学/四年

教材名称	作者	出版社	出版年份
锂电池基础科学	李泓	化学工业出版社	2021年12月
全钒液流电池储能系统建模与控制技术	李鑫、李建林、邱亚等	机械工业出版社	2020年11月
电池储能系统调频技术	李建林、黄际元、房凯等	机械工业出版社	2018年9月
大规模储能技术	李建林、惠东、靳文涛等	机械工业出版社	2016年7月
储能技术发展及路线图	陈海生、吴玉庭等	化学工业出版社	2020年10月
电力储能技术及应用	华北电力大学	机械工业出版社	2020年3月
储能技术及应用	丁玉龙、来小康、陈海生等	化学工业出版社	2018年7月

储能专业课程体系
课程分类	基础课程			专业必修课		专业选修课	公共选修课	实践课程
课程分类	公共基础课		工程基础课	专业基础课	工程专业课	专业选修课	公共选修课	实验课程	工程实践	毕业设计
课程内容	思想政治类		工程制图及CAD基础	电机学	水轮机	智能电网与能源互联网中的储能应用	文化素质类	材料科学基础实验	与储能相关企业合作，按照储能类型不同分为不同的研究方向，形成不同的实训基地	与储能相关企业合作，完成储能产业链中某一环节的研究与设计
	大学体育		C语言程序设计	电力电子技术	工程流体力学	储能经济性分析及商业运营模式	人文社科类	电力电子实验
	军事理论		仿真技术与应用	电力系统分析基础	工程热力学	风光储一体化系统与控制	公共艺术类	控制类实验
	大学生心理健康		自动控制理论	新能源与储能技术基础	传热学	电气图识读	……	储能系统建模与仿真实验
	数学	高等数学	电路	大规模储能技术	汽轮机	电能质量分析与控制		智慧能源网综合实验
		线性代数	电磁场	人工智能	新能源发电与并网	电器设备检测与诊断		……
		概率论与数理统计	模拟电子技术基础	计算机技术	能源动力测试技术	电气控制技术与PLC
		复变函数与积分变换	数字电子技术基础	现代控制理论	储能系统建模与仿真	直流输电技术
	大学物理			超导电工理论	储能应用与系统集成技术	飞轮储能技术及应用
	大学英语			材料科学基础	储能工程管理	压缩空气原理与工程应用
				电力系统继电保护	储能系统容量配置	……
				电力经济技术与分析	储能功率变换与并网技术
				能源互联网	……
				专业英语
				……

[1]	姚祯, 张琦, 王锐, 刘庆华, 王保国, 缪平. 生物质衍生碳材料在全钒液流电池电极方面的应用[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2083-2091.
[2]	时雨, 张忠, 杨晶莹, 钱薇, 李昊, 赵祥, 杨欣桐. 储能电池系统提供AGC调频的机会成本建模与市场策略[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2366-2373.
[3]	曾伟, 熊俊杰, 李建林, 马速良, 武亦文. 基于权重自适应鲸鱼优化算法的多能系统储能电站最优配置[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2241-2249.
[4]	韩健民, 薛飞宇, 梁双印, 乔天舒. 模糊控制优化下的混合储能系统辅助燃煤机组调频仿真[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2188-2196.
[5]	鲁志颖, 江杉, 李全龙, 马可心, 傅腾, 郑志刚, 刘志成, 李淼, 梁永胜, 董知非. 全钒液流电池在充电结束搁置阶段的开路电压变化[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2046-2050.
[6]	冯国会, 王天雨, 王刚. 封装方式对相变水箱蓄放热性能影响模拟分析[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2161-2176.
[7]	董树锋, 刘灵冲, 唐坤杰, 赵海祺, 徐成司, 林立亨. 基于Simulink和低代码控制器的储能控制实验教学方法[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2386-2397.
[8]	郭雨涵, 郁丹, 杨鹏, 王子绩, 王金涛. 基于贪婪算法的分布式储能系统容量优化配置方法[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2295-2304.
[9]	袁性忠, 胡斌, 郭凡, 严欢, 贾宏刚, 苏舟. 欧盟储能政策和市场规则及对我国的启示[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2344-2353.
[10]	刘国静, 李冰洁, 胡晓燕, 岳芬, 徐际强. 澳大利亚储能相关政策与电力市场机制及对我国的启示[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2332-2343.
[11]	杨孝杰, 王海云, 蒋中川, 宋章华. 应用于飞轮储能的BLDC电机功率双向流动策略设计[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2233-2240.
[12]	李洪涛, 张帅, 李旭东, 纪运广, 孙明旭, 李欣. 单罐式储能换热系统在热风无纺布工艺中的应用[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2250-2257.
[13]	吴田, 林闽城, 海浩, 孙海渔, 温兆银, 马福元. 面向一次调频的镍氢电池系统开发[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2213-2221.
[14]	徐光福, 姜淼, 王万纯, 魏阳, 侯炜. 大型储能电池短路故障分析与保护策略[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2222-2232.
[15]	韩俊伟, 肖菁, 陶莹, 孔德斌, 吕伟, 杨全红. 致密储能：基于石墨烯的方法学和应用实例[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(6): 1865-1873.